请对游戏"狗牙"说不 实测FXAA补丁功效

吸血大魔王

● 小程序FXAA补丁游戏实测　　游戏里的锯齿又称“狗牙”，它不招人待见，但是游戏玩家又不得不忍受的存在，因为没有任何一款游戏敢说自己的画面没有锯齿，即便如《Crysis 2》这么强悍的游戏画质也能找到锯齿的存在，归根到底这还是技术的原因，计算机以像素为基本单位的显示方式决定了锯齿的存在（一说是因为计算机建模使用的是三角形，拼接的时候不可能完全吻合而产生锯齿），分辨率非常高的时候（显示的像素更多）锯齿现象或许不够明显，分辨率越低的话锯齿就会越来越多，严重影响画质表现。
　　目前来说实现无锯齿是不现实的，但是可以做适当处理尽量消除锯齿，至少也要做到视觉上不易分辨的地步，这个就要依赖抗锯齿（Anti-Aliasing）技术了，AA可以将模型的边缘做平滑处理（NVIDIA的驱动控制面板中就把AA选项翻译为“平滑处理”），使直线更直，圆形更圆。
　　AA也可以分为好多种，常见都有SSAA、MSAA、CSAA等等。如果以实现方式来分，AA也可以分为硬件AA（Hardware AA）和后期处理AA（Post-process AA），前面提到的MSAA和CSAA等都是硬件AA，它们的AA处理主要靠游戏厂商实现，一旦游戏不支持AA（比如《星际2》），驱动强制AA的话往往会带来一定的问题。后期处理AA则有些不同，大多可以不依赖游戏，只要显卡支持就可以了，这方面的AA有Intel提出AMD继承的MLAA（形态抗锯齿）、NVIDIA力推的FXAA（快速近似抗锯齿），还有一个技术牛人Humus自创的GPAA（几何后期抗锯齿），其他的还有DLAA、Hybrid AA等等。

FXAA是后期处理AA中很有代表性的一个，不依赖游戏，不挑剔硬件

　　在这几种后期AA中，AMD已将MLAA应用在驱动程序中，我们也曾做过MLAA的专题测试，近期的催化剂11.8预览版还大幅提升了MLAA性能，只是MLAA只能用于A卡，还存在这图像失真等问题。相比之下，FXAA适用性更广，支持A卡和N卡，而且也不限制DX9、DX10或者DX11图形API，只是目前应用FXAA的游戏比较少，已经发布的游戏中我只知道有《永远的毁灭公爵》、《无主之地》和《E.3.E.R》，未来的游戏还有《战地3》和《神秘海域3》支持FXAA，而关键的一点是NVIDIA的驱动控制面板中还没有提供FXAA选项。

虽然FXAA不需要游戏支持，但是显卡驱动不提供FXAA支持依然是普及的障碍

　　不过本文可不是讲什么空洞的AA技术，而是推荐一个小补丁，它可以让目前的游戏实现FXAA支持，解决了许多游戏厂商没做到的问题，当然这也要归功于FXAA先进的技术特性，不依赖特定游戏，而且同时支持AMD和NVIDIA两家的显卡。
　　这个小补丁最早是3DCenter论坛发布的（德文的），发帖者是Gast（不确定补丁作者是否就是他），原文的补丁下载地址就不放了（需要爬梯），我上传了一份到自己FTP，需要的可以点击下载。
　　补丁其实很小，只有57KB，解压后里面有两个文件夹，D3D9和D3D10，前者适用于DX9游戏，后者适用于DX10游戏，将每个文件夹下的文件复制一份到游戏exe程序所在目录即可，如果能成功开启后自动生成一个名为“log.log”的文件，FXAA在游戏中可以实时开启或关闭（快捷键是Pause Break，Prtscn SysRq是截图快捷键）。另外，作者说他没有DX11硬件，不过理论上DX10和DX11是通用的，也有人发帖说DX11游戏中也成功了。
　　下面我们就以这个补丁为例，来看看它游戏中到底有什么魔力，对画质有什么提升，对性能又有什么影响。
　　小知识：什么是FXAA
　　全称为“Fast Approximate Anti-Aliasing”，翻译为“快速近似抗锯齿”。它是传统MSAA效果的一种高性能近似值，是一种单程像素着色器，和MLAA一样运行于目标游戏渲染管线的后期处理阶段，但不像后者那样使用DirectCompute，而只是单纯的后期处理着色器，不依赖于任何GPU计算API。正因为如此，FXAA技术对显卡没有特殊要求，完全兼容NVIDIA、AMD的不同显卡(MLAA仅支持A卡)和DX9、DX10、DX11。相比于MSAA，FXAA的目标是速度更快、显存占用更低，还有着不会造成镜面模糊和亚像素模糊的优势，而代价就是精度和质量上的损失。

吸血大魔王

● FXAA与MSAA画质对比　　试了多个游戏之后，画质对比最终选择了《DiRT 2》，游戏中的“View”浏览模式可以很方便地观察画面各个部分。以下是No AA、4x MSAA和FXAA的画质对比，睁大眼镜寻找不同吧。注意一点，FXAA似乎没有多少倍抗锯齿的概念，这里就选择了最优代表性的4x MSAA作为对比，毕竟8x或更高的抗锯齿在实际应用中能开的很少，实用性不足。

1920x1080/Ultra画质未开抗锯齿截图（点击放大）

　　这一张是未开抗锯齿的截图，可以看到无论是铁杆还是铁箱的边缘都有严重的锯齿现象，帧速为97fps。

1920x1080/Ultra画质4x MSAAA截图（点击放大）

　　这张是4x MSAA的截图，可以看到狗牙已经减少很多，铁箱上面的边缘比较光滑了，但是左侧的边缘依然有看得出的锯齿（小图看不到，大图上可以看到），帧速为89帧。

1920x1080/Ultra画质开启FXAA截图（点击放大）

　　轮到FXAA出场了，乍看之下与4x MSAA并没有明显的区别，铁箱和铁杆的边缘几乎是一样的，不过FXAA的汽车边缘不如4x MSAA圆滑，而且帧速也只有80帧，比4x MSAA还低。

1920x1080/Ultra画质开启FXAA+4x MSAA截图（点击放大）

　　这张图比较特别，这是同时启用FXAA和4x MSAA的截图，还好没有冲突，边缘锯齿进一步减少，只是代价更高，帧速进一步拉低到73帧。
　　在另一个游戏《Metro 2033》中我也截了图，由于这个游戏在DX9模式不能自主设定抗锯齿选项（只有“AAA”一项），因此只有两个截图。

Metro 2033中AAA抗锯齿截图（点击放大）

Metro 2033中FXAA抗锯齿截图（点击放大）

　　首先开不开FXAA的帧速差距很小，只有4帧（或许是因为AAA已经做了抗锯齿处理了），但是画质差距还是蛮大的，FXAA下的图书边缘清晰，而AAA时狗牙严重啊。
　　总的来说，不开FXAA与开FXAA会有较大差距，在画质上可以认为FXAA与4x MSAA二者旗鼓相当，那么还有一个问题就是性能上的，开了FXAA之后游戏性能会下降多少呢，截图上的帧数已经显示出一些蛛丝马迹了，下面就来看一下FXAA的实际性能。

吸血大魔王

● 游戏性能及兼容性测试及总结

　　以上是测试平台的配置，注意A卡并没有使用最新的催化剂11.7驱动，因为《DiRT 2》中使用催化剂11.7的HD 6790只有30多帧，而换回催化剂11.6中就正常了。此外，《DiRT 2》和《叛逆连队2》需要修改配置文件强制开启DX9模式。由于测试时间有限，只简单测试了两款显卡，GTX 550 Ti和HD 6790，先来看GTX 550 Ti的成绩。

　　注：图中N/A代表游戏不能自定义AA选项，《Metro 2033》在DX9模式下只有“AAA”选项，《叛逆连队2》中强制DX9模式的话也没有AA选项，下同。
　　如果以不开AA作为性能100%的话，那么4x MSAA平均性能为85.7%，而这个FXAA的性能相当于82.9%，也就是说性能损失与4x MSAA略微高一些。

　　A卡方面情形也很类似，最终FXAA与4x MSAA的成绩相当，性能损失在14%左右，性能方面的表现还可以接受。
　　上面的性能测试中只有4款游戏，这可不是笔者偷懒，而是实在没办法的事。这个FXAA补丁虽然说支持DX9、DX10，并且理论上兼容DX11模式，但是实际情况是大部分游戏中要么不起作用，要么就出错，这里简单列举笔者常用的几款游戏的兼容性：
　　1.《Left 4 Dead》和《Left 4 Dead 2》游戏无报错，但是也没有效果，帧数和画质都没变。
　　2.《星际争霸2》也无报错，同样没有效果。
　　3.《H.A.W.X》的DX9模式无效果，DX10下模式MSVCR100.DLL报错，无法进游戏。
　　4.《FarCry 2》的DX9模式可用，FXAA有效果，但是DX10模式也会dll报错，游戏可进，但是AA选项和DX版本选项失效。
　　5.《Crysis 2》的DX9模式会自动退出，DX11模式可进游戏，但是FXAA无效果。
　　6.《叛逆连队2》的DX9模式可用，也有效果，但是DX11模式也会dll报错，游戏中也没有效果。
　　从测试结果上来看，DX9模式中FXAA成功开启的几率还是很高的，最多也是不起效果，但是DX10和DX11模式下多数游戏都会报错，笔者试验的几款DX11游戏还没有成功开启FXAA的。
　　上面列了这么多无效或者不兼容的问题并非是批评，毕竟这只是独立第三方的个人制作的小补丁，从国外论坛的反馈来看还是有很多游戏能正常开启FXAA的，对画质也有改善，补丁作者也在不断修正程序，其技术能力和动机还是让人钦佩的。
　　我们更希望这个小补丁起到“抛砖引玉”的作用，第三方个人能力有限，FXAA普及还得依赖GPU厂商和游戏厂商合作，至少也要NVIDIA的驱动提供FXAA支持，就跟AMD的MLAA实现方法一样。由于FXAA可以做到与游戏无关，一旦驱动支持FXAA，那么全民体验FXAA的时代就不远了。