- 2013-3-29 16:23:29
- 类型:原创
- 来源:电脑报
- 报纸编辑:黎坤
- 作者:
抗锯齿大战:MSAA/FXAA/TXAA
锯齿,是由于3D图形受分辨率限制而在物体边缘产生的不平滑形态,由于在现实生活中我们看到的物体不存在锯齿,因此它是直接暴露渲染效果不真实感的最大元凶之一。自打3D游戏之初,NVIDIA、ATI等GPU厂商就在不断地推出各种抗锯齿算法,而今天我们将面对的就是三个目前最热门的抗锯齿算法——MSAA(多重采样抗锯齿)、FXAA(快速近似抗锯齿)以及TXAA(时间性抗锯齿)。
从简单到取巧,体现设计理念的不断成熟
MSAA:多重采样抗锯齿。它的原理非常粗暴,由于锯齿的源头来自分辨率较低,因此MSAA在渲染时就在不改变显示尺寸的情况下强制提高分辨率,让单个像素点缩小,从而明显减轻锯齿感。与全像素点均缩小的SSAA(超级采样抗锯齿)不同,MSAA会更聪明地选择可见的外部像素进行缩放处理(比如只缩小房屋外部的单位像素,而房屋内部则不在范围内),因此它的资源占用量相对SSAA而言更低,不过,在我们今天的三大抗锯齿技术中,理论上它依然是最占资源的。
FXAA:快速近似抗锯齿。从技术角度而言,这算是一种取巧的手段,因为它并不需要显卡通过API进行运算,而只是进行后期像素着色处理,所以理论上它的资源占用率会明显低于MXAA,但精度与质量会略低于MSAA,不过,实际应用中它是否能够达到让人满意的水准,又是否能成为中低端显卡的福音呢?
TXAA:时间性抗锯齿。NVIDA最新的抗锯齿技术,它引入了CG电影的抗锯齿算法,主要目的是减少游戏过程中出现的闪烁(比如角色快速奔跑时)。虽然官方说明将其吹得神乎其神,但根据白皮书来看,它汲取了MSAA过于偏重算法和FXAA牺牲质量换取性能这两种极端抗锯齿模式的经验,在性能与质量之间更为均衡的折中方案。目前支持的游戏略少,大型3D游戏主要是《刺客信条3》和《使命召唤9:黑色行动2》。
DIY测试平台
处理器:Core i7 3960X
芯片组:X79
内存:16GB DDR3-2166
硬盘:2TB HDD
显卡:GTX 690、GTX 680、GTX 660、GTX 650 Ti
软件平台:GeForce 314.22 WHQL、Windows 7旗舰版64位
笔记本测试平台
Core i7 3630QM处理器、8GB内存、128GB SSD、GTX 660M独显
Core i7 3610QM处理器、8GB内存、500GB HDD、GT 650M独显
Core i7 3630QM处理器、8GB内存、500GB HDD、GT 640M独显
软件平台:GeForce 314.22 WHQL、Windows 7旗舰版64位
TXAA:笔记本玩家爱你不容易
《刺客信条3》抗锯齿帧速测试 | ||||
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| 8×MSAA | FXAA | TXAA |
DIY测试平台 | GTX 690 | 115fps | 146fps | 131fps |
GTX 680 | 87fps | 110fps | 96fps | |
GTX 660 | 63fps | 70fps | 69fps | |
GTX 650 Ti | 50fps | 58fps | 56fps | |
笔记本测试平台 | GTX 660M | 59fps | 68fps | 62fps |
GTX 650M | 43fps | 49fps | 不支持 | |
GTX 640M | 27fps | 36fps | 不支持 | |
注:DIY测试平台分辨率设定为1920×1080,其余设置为最高;笔记本平台分辨率为1366×768,其余特效全设置为高。垂直同步均通过显卡驱动面板强制关闭。 |
TXAA的性能测试我们选择了《刺客信条3》,这款游戏我已经玩得非常熟悉,因此在画质上还是可以清晰地看出三者之间的差异。8×MSAA是最细腻的,虽然在快速移动中会看到些微抖动以及小锯齿,但它的图形锐度是最高的,这当然也得益于它那最“原始”的算法。FXAA在画质上就略差一些,边缘更模糊,整个画面更显柔和一点,但反正也不是只看静态图片,玩游戏时它可以保证最高的帧速,由于《刺客信条3》的整体硬件要求对DIY平台而言并不高,因此DIY玩家可以尽量选择8×MSAA或TXAA,而主流笔记本玩家则建议选择FXAA,尤其是GT 640M及以下级别显卡,FXAA会很有效地提升位于卡顿边缘的帧速。
由于NVIDIA限制了支持TXAA的GPU类型(必须是全系列原生Kepler架构),因此在笔记本平台仅有GTX 680M/660M这两款支持。对于GTX 660M而言,在8×MSAA的情况下即可实现完全流畅,TXAA所带来的变化只能说是多一种选择,这种情况在GTX 650 Ti上也同样得到了体现。因此就目前来看,TXAA在《刺客信条3》中更多是锦上添花的作用,而且大多数笔记本只能对其干瞪眼。这一问题只能通过增多支持TXAA的游戏,或加快Kepler架构新显卡的普及才能得到根本性解决。FXAA:降服“显卡杀手”的利器
《孤岛危机3》抗锯齿性能测试 | |||
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| 8×MSAA | FXAA |
DIY测试平台 | GTX 690 | 41.3fps | 48.7fps |
GTX 680 | 32.2fps | 35.6fps | |
GTX 660 | 20.8fps | 24.3fps | |
GTX 650 Ti | 17.9fps | 22.1fps | |
笔记本测试平台 | GTX 660M | 26.9fps | 29.3fps |
GTX 650M | 22.5fps | 25.6fps | |
GTX 640M | 17.6fps | 20fps | |
注:DIY测试平台分辨率设定为1920×1080,其余设置为最高;笔记本平台分辨率为1366×768,其余特效全设置为高。垂直同步均通过显卡驱动面板强制关闭 |
想要体验各项抗锯齿技术在游戏体验上的表现,《孤岛危机3》这款全世界公认的“显卡杀手”游戏绝对是最值得信赖的测试舞台,这款游戏原生支持MXAA与FXAA抗锯齿(实际上,FXAA并非NVIDIA或AMD的专用抗锯齿技术,由于它不依赖Direct Compute去执行,因此它可以兼容目前所有主流桌面/移动显卡)。而在我们的测试中,如果开启8×MSAA,即便是目前单卡性能排名第二的GTX 680,平均帧速也只有32.2fps,激烈的室外战斗场景会跌落到17fps左右,出现一定程度的卡顿,但如果设置为FXAA,游戏平均帧速会提升至35.6fps,虽然最低帧速依然在流畅的及格线以内,但出现的频率却降低了不少。更重要的是对于GTX 660/GTX 650M而言,FXAA可以将它们从完全不流畅提升至基本流畅的水准,要知道20fps与25fps在射击游戏中可是完全不同的两种体验。而且对于GTX 650 Ti而言,开启FXAA后的帧速可以超过开启8×MSAA的GTX 660,而GT 650M开启FXAA后也能实现接近GTX 660M在8×MSAA下的性能,而且这还是在《孤岛危机3》下得到的测试成绩,如果换做其它游戏,如在《使命召唤9》、《战地3》中,中低端显卡凭借FXAA实现与中高端显卡帧速相当的体验效果绝不是空谈。
显存占用:FXAA仅为8×MSAA的七成
不同抗锯齿模式显存占用量测试 | |||||
| FXAA | 2×MSAA | 4×MSAA | 8×MSAA | TXAA |
《孤岛危机3》 | 1338MB | 1488MB | 1649MB | 1840MB | 不支持 |
《刺客信条3》 | 795MB | 810MB | 886MB | 918MB | 869MB |
注:测试采用DIY平台,显卡为GTX 690,分辨率1920×1080,所有特效开至最高,显存占用率检测软件为GPU-Z 0.6.9 |
就各类抗锯齿的视觉效果来看,除非在特定场合或者通过截图,否则在游戏中几乎很难察觉其中的差别,不过,它们对资源的占用率却是完全不同的。我们在两款游戏中分别测试了MSAA/FXAA/TXAA对显存的占用率,为了细化其间的差别,我们还对不同倍率的MSAA进行了分别测试。测试结果表明,FXAA的资源占用率的确很低,即便在《孤岛危机3》的激战场合,也只占用至多1400MB左右的显存,甚至比2×MSAA还要更低,相对而言8×MSAA最高可突破2000MB,这对于不少显存容量低于2GB的主流显卡而言可谓“压力山大”。而在资源消耗相对要小很多的《刺客信条3》中,1GB显存已经足够在全高清分辨率下以最高画质使用,而TXAA在资源占用上依然处于MXAA与FXAA之间。
升级驱动,挑战“海飞丝”特效
《古墓丽影9》终于千呼万唤始出来,伴随着此代作品的最大谈资便是其TressFX特效——让女主角的丝丝秀发随风飞舞起来,不再像以往的3D游戏那样僵硬,添加了更生动的真实感。也正因如此,这项特效被广大游戏玩家戏称为“海飞丝”。不过,在《古墓丽影9》推出之初,“海飞丝”特效还只是AMD显卡的专属,NVIDIA显卡连打开它的机会都没有,不过随着GeForce 314.22 WHQL驱动的发布,NVIDIA也加入了“海飞丝”特效的支持行列当中,那么,这个全新的特效对我们的显卡而言算是一个怎样的挑战呢?
DIY测试平台
处理器:Core i7 3960X
芯片组:X79
内存:16GB DDR3-2166
硬盘:2TB HDD
显卡:GTX 690、GTX 680、GTX 660、GTX 650 Ti、HD 7970、HD 7850、HD 7770
软件平台:GeForce 314.22 WHQL、Windows 7旗舰版64位
笔记本测试平台
Core i7 3630QM处理器、8GB内存、128GB SSD、GTX 660M独显
Core i7 3610QM处理器、8GB内存、500GB HDD、GT 650M独显
Core i7 3630QM处理器、8GB内存、500GB HDD、GT 640M独显
软件平台:GeForce 314.22 WHQL、Windows 7旗舰版64位
《古墓丽影9》TressFX特效性能测试 | |||
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| 开启TressFX | 关闭TressFX |
DIY测试平台 | GTX 690 | 97.9fps | 157.6fps |
GTX 680 | 65.6fps | 92.1fps | |
GTX 660 | 42.2fps | 70.4fps | |
GTX 650 Ti | 33.4fps | 56.8fps | |
HD 7970 | 67.9fps | 90.7fps | |
HD 7850 | 47.6fps | 75.3fps | |
HD 7770 | 36.8fps | 61.5fps | |
笔记本测试平台 | GTX 660M | 18.9fps | 41.3fps |
GTX 650M | 15.2fps | 36.7fps | |
GTX 640M | 13.5fps | 30.9fps | |
注:DIY测试平台分辨率设定为1920×1080,其余设置为最高;笔记本平台分辨率为1366×768,其余特效全设置为高,垂直同步关闭。 |
TressFX,笔记本平台的噩梦!
很难想象一个看似简单的发丝特效居然能将GTX 660M这款“屌丝神卡”拖低至18.9fps,而且还是在1366×768分辨率下!更夸张的是,在关闭TressFX特效,将其他特效开至最高,分辨率提升至1920×1080后,GTX 660M也能实现22.2fps,也就是说,TressFX特效对硬件的需求甚至大于分辨率提升后激增的渲染量,因此,我们尊称TressFX特效一声“笔记本噩梦”丝毫不为过,万元内笔记本都不要轻易尝试开启它。而对于DIY平台而言,结果要稍微好看一点,即便是GTX 650 Ti/HD 7770也能在开启TressFX特效的情况下实现流畅游戏,不过,开启前后的帧速差距也足够吓人了,GTX 690开启前后居然有60%的差别,好在基本帧速都足够高,建议千元级显卡玩家在安装新驱动后开启TressFX特效来进行游戏。
工程师总结:
中低端适用FXAA,顶级显卡选MXAA,TXAA尚未展开拳脚
凡事都得根据具体情况来进行分析,抗锯齿模式的选择也一样,就绝对画质而言,MXAA在目前依然是最出色的,虽然它的资源占用率也同样惊人,但对于购买了顶级显卡的玩家而言,当然得选择画质优秀的抗锯齿模式。而FXAA在细节上明显不如高倍率的MXAA,但它在资源占用率很低的情况下提供了足够优秀的抗锯齿效果,而且N卡A卡均受用,很适合中低端价位显卡用户。至于TXAA,就画质而言,它与4×MSAA基本相当,但苦于目前支持它的游戏实在太少(而且都是硬件要求本来就不高的游戏),因此还无法探寻它的潜力到底还有多深。
TressFX特效,笔记本端优化还不够
说实话,TressFX特效有很炫么?我倒不觉得,只是作为一种全新的尝试,值得鼓励,但在优化方面尤其是针对笔记本显卡的优化显然还不够到位,毕竟笔记本分辨率远低于DIY平台,即便绝对性能远低于DIY平台,但在游戏帧速上也能保证流畅,这也是笔记本能笼络一部分游戏玩家的重要原因。但TressFX对硬件的压榨能力甚至超越了分辨率,这就有些蹊跷了,希望在随后的游戏补丁或驱动程序中能够改善这个问题。
《刺客信条3》抗锯齿帧速测试 | ||||
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| 8×MSAA | FXAA | TXAA |
DIY测试平台 | GTX 690 | 115fps | 146fps | 131fps |
GTX 680 | 87fps | 110fps | 96fps | |
GTX 660 | 63fps | 70fps | 69fps | |
GTX 650 Ti | 50fps | 58fps | 56fps | |
笔记本测试平台 | GTX 660M | 59fps | 68fps | 62fps |
GTX 650M | 43fps | 49fps | 不支持 | |
GTX 640M | 27fps | 36fps | 不支持 | |
注:DIY测试平台分辨率设定为1920×1080,其余设置为最高;笔记本平台分辨率为1366×768,其余特效全设置为高。垂直同步均通过显卡驱动面板强制关闭。 |
不同抗锯齿模式显存占用量测试 | |||||
| FXAA | 2×MSAA | 4×MSAA | 8×MSAA | TXAA |
《孤岛危机3》 | 1338MB | 1488MB | 1649MB | 1840MB | 不支持 |
《刺客信条3》 | 795MB | 810MB | 886MB | 918MB | 869MB |
注:测试采用DIY平台,显卡为GTX 690,分辨率1920×1080,所有特效开至最高,显存占用率检测软件为GPU-Z 0.6.9 |
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