抗锯齿算法开不开(抗锯齿算法)

抗锯齿技术的新节点：深度学习超级采样（DLSS）到底是什么

如果让你在脑海里以进化的视野回望过去历史的长河中游戏的画面是如何从拙劣慢慢进化到目前的精细，相信大家都有自己的一套历史观，首先当然是随着分辨率的提高、硬件的图形性能、显存容量的发展，游戏中能够刻画的模型分辨率越来越高、越来越精细，而随着发现贴图、曲面细分技术的发展，游戏当中的地面、墙体在更加精细的同时能够显示足以以假乱真的沙尘、泥团、轨迹、地毯纹理，人物的衣物能够显示更加立体、更加有层次的质感，再往后，我们皮肤在更加精细的同时能够显示更多的表情，贴图的位移更加精细，甚至连毛发都可以以假乱真。

另一方面，随着内存、显存的进步，游戏引擎本身在逻辑方面的追求，我们开始迎来沙盒式游戏，开始习惯在开放世界中以自己的方式改变着游戏的面貌，改写历史的进程。在光影方面，在体积光、屏幕空间反射、遮蔽光的普及，再到近年愈加火热的“基于物理”的热潮，似乎万物皆可“基于物理”，比如说基于物理的渲染、基于物理的着色器，如果你认真观察的话，似乎我们现在目前所处的时代已经拥有足够让人满意、甚至是让人无欲无求的画面，比如说《战地1》，这似乎让人想到段子中经常看见的那位美国专利局局长在1899年时所说的“所有可以被发明的东西都已经被发明完”。

这是真的吗？当然不是，只有不负责任的反智言论才会让你相信我们现在处在过剩的时代，尤其是在技术层面，技术是永远无法超过欲望的，而我们能做的就是好像是魔术师使用各种各样的Trick、Hack来骗过你的眼睛，调动你的满足感。比如说新发布的图灵显卡主要标榜的光线追踪，就是尝试以真实的光线路径创造出真实的反射，让应该黑暗的地方如同真实般黑暗、应该明亮的地方如同真实般明亮。

什么意思？简单的例子是《战地》系列，当我初次玩的时候，我就感觉到一股以往从来没有在《使命召唤》系列体验到的真实感，这份真实感是来自团队合作？还是来自于大规模的载具？似乎都是，但是认真对比同时期的《使命召唤》对比后，我很快发现关键就在于光影，比如说《战地3》当中的黑夜地图，明显就感觉除画面当中固定的少数光源外，其他地方都非常黑暗，近乎伸手不见五指，虽然会不习惯但很快你就会发现这跟现实情况如出一辙，而《使命召唤》当中的夜战环境就更像是简单将亮度调低，相比之下很容易跳戏。

这是《战地3》当中的夜间巷战

这是《使命召唤》系列的黑夜

你更喜欢哪种风格的黑夜？

锯齿——影响画面真实性的历史难关

那么是不是如果纹理足够精细、光影足够饱满，我们对于画面的梦想就已经接近实现呢？听起来好像有些道理，但是你忘记有项基础性的问题，就是游戏的锯齿。因为画面的生成原理问题，画面是无法完全避免锯齿的，而在如何消除锯齿方面，简单来说有两种手段，一种是通过更多的像素采样，生成更加精细的画面，然后超采样到屏幕里，因为分辨率的原因，更加精细的画面能够实现消除锯齿的效果，这种抗锯齿效果比较好，而且要实现没有太多技术难度，但是对于性能的要求非常高，其中的代表就是简单粗暴的超级采样抗锯齿（SSAA）、多重采样抗锯齿（MSAA）。

来自《古墓丽影：崛起》的抗锯齿对比

来自《刺客信条：枭雄》的抗锯齿对比

第二种是采用后处理的Trick，通过灵活的算法来以一定程度的画面模糊来消除锯齿，这种抗锯齿的特点是没有前者“实实在在”超采样而带来的效果，不够精细，如果比较早期的游戏（2011-2014）通过比较是能够明显看出来更模糊的，但是它突出的优点是它的最大价值：对于性能的要求极其低，有些时候能够做到忽略不计，毕竟这是主要基于后处理的技术，其中的代表是FXAA、AA，目前的游戏已经基本不会给你变模糊的感觉，但是在线条较多、场景复杂的环境依然容易显得锯齿明显，所以部分游戏当中能够看到他们的结合。

来自《上古卷轴：天际》的抗锯齿对比

而如果要说第三种的话，那就是TAA，它的本意是时间性抗锯齿，最常见的拼写是“Temporal anti-aliasing”，但是NVIDIA的电影化抗锯齿TXAA的含义同样是如此，现在具体的含义与本源虽然不清楚，但是在质量跟效果方面，TAA处在上述两种方案之中，是比较中庸的方案。在目前的一些游戏当中，TAA已经成为最主流的选择，而以往很常见的MSAA都是变得罕见。

不只是光影，图灵架构还带来什么？

在上述所有的抗锯齿技术、光影技术的逻辑当中，共同的逻辑就是所有的计算性能仿佛就是一块蛋糕，每当你开启新的技术，蛋糕就要被切除一块，而如果你开启软阴影、全局光照、超级采样，那么蛋糕当中的极大部分就会被砍掉，或者说硬件性能守恒，这意味着除非更换硬件，否则没有办法在不削弱一部分体验的前提中提高你另一部分的体验（在大多时候都是游戏），这点就注定很多的优化软件都是基于歪理邪说，道理很简单，如果你不升级配置，或者不超频，那么你的帧率就永远只有那么多，你想要流畅，就注定要砍掉优先级较低的特效，而如果你想要栩栩如生的画面，就注定要忍受较低的帧率——这是无从辩驳的、跨画游戏世界的扛鼎理论。

但伴随着图灵架构当中新增的张量单元，在全新的GeForce 20系列显卡当中新增的深度学习超级采样抗锯齿（ Deep Learning Super-Sampling）是跟以前有根本性差别的抗锯齿，看名字似乎跟我们熟悉的SSAA超级采样抗锯齿有渊源，但其实并非如此，后者是相当暴力、在本地缓冲区直接生成数倍于目前分辨率的图像然后超采样精细化，因此硬件损耗极其庞大，而前者则是利用张量单元赋予的深度计算性能，让本地生成的图像跟使用超级采样生成的图像对比，然后通过学习、观察其中的差距来复现后者的质量。

很重要的改变就是：显卡不再将所有的运算都在本地执行，是的你没有听过，通过图灵架构，你能够通过张量单元，跟位于英伟达总部的土星-V（Saturn-V）超级计算机(660节点、5280伏打核心)来依靠深度学习，来获得四两拔千斤的效果， 通过庞大的AI训练，能够以很小的代价获得更好的采样效果，说夸张一点，就是以FXAA抗锯齿的性能损失，换回SSAA抗锯齿的画质，听起来是不是很梦幻。

在德国的科隆游戏展期间，NVIDIA公布的支持深度学习共有十余款，但是目前我们能够亲自测试的作品只有两项Demo，其一是虚幻引擎4公布早期时的潜行者Demo，其二是《最终幻想XV Windows Edition》。在这两项作品当中能够跟TAA进行对比。

性能画质对比：帧率的甜点，但是有模糊化的嫌疑

针对这两款作品的测试Demo，我们使用Intel Core i7-8086K、RTX 2080/80 T显卡来测试，驱动已经是最新的GeForce 411.70，针对虚幻4引擎的潜行者Demo，我们可以使用PresentMon来测试，记录帧率跟帧时间，但是针对《最终幻想XV Windows Edition》，我发现最方便的工具PresentMon无法工作，所以只能使用Fraps来记录帧率。测试分辨率全部都是4K。需要注意的是，目前仅有图灵架构的RTX显卡才能支持DLSS抗锯齿。

这次测试的显卡是来自索泰的RTX 2080/80Ti X-Gaming OC

我们首先来看到《潜行者》Demo的平均帧，你会发现跟TAA抗锯齿相比，DLSS抗锯齿的性能可以提高超过20%，就单项技术来说，这已经可以说是相当庞大的性能差距，其实原本来说TAA就并非硬件需求很高的技术，可见DLSS抗锯齿对于硬件的负担真的是很低的。另外再看帧生成时间，我们同样能够看到，开启DLSS抗锯齿后帧时间确实是最稳定的，要远远比TAA抗锯齿更加平直、稳定。

帧时间图

帧率图

在《最终幻想XV Windows Edition》当中的情况类似，在开启DLSS抗锯齿后依然能够看到相比TAA抗锯齿有超过20%、甚至在RTX 2080 Ti上面能够看到接近30%的性能差距，就单项技术的影响来说，真的很少有那能够影响如此剧烈的效果存在。

既然硬件需求如此的低，那么如果画面还足够好的话那就真的是完美的技术，然而事实是这样吗？根据Digital Foundry撰文记录的来看，似乎并非如此：DLSS抗锯齿在部分场景会显得模糊，而相比之下原本画面并不突出的TAA抗锯齿则会显得更加锐利、清晰，我们就来针对《最终幻想XV Windows Edition》的测试过程来对比看看。

首先来看看这张露营的截图，这张截图区别足够明显，无论是高帮靴，还是帐篷、衣物、手臂、皮肤、头发都会显得TAA抗锯齿更加锐利，仿佛经过锐化一般，而DLSS抗锯齿则显得有些模糊，当然在这份模糊的背后，TAA没有完全消除的抗锯齿，比如帐篷支架、头发都已经在DLSS抗锯齿当中没有看到，这其中的孰优孰劣就让玩家自己来评价吧。

点击放大，注意看

这些截图是Digital Foundry录制的

注意看头发

左边是DLSS，右侧是TAA

左边是DLSS，右边是TAA

这两张全景图放在一起看

你会发现TAA的细节更多、更清晰

总得来说，DLSS是一项跟以往的抗锯齿技术完全特立独行，具有更广阔的技术潜力的抗锯齿技术，通过张量单元，GeForce 20系列显卡能够以相当实惠的性能损失获得足够好的采样效果，而且可以预见的是，它在游戏里的优化空间是很大的，现在它很像是当时FXAA抗锯齿刚出来的摸样，也许日后它能成为相当主流的选择呢。

NVIDIA用光线追踪改进TAA时间抗锯齿：画质完美 帧率流畅

最近，AMD、NVIDIA针对DLSS深度学习超采样抗锯齿技术打了一次口水战。

AMD认为这种技术是私有的、封闭的，不会有前途，而且有自己的技术缺陷，NVIDIA则反驳说DLSS会不断优化，AMD坚守的AA(增强型子像素形态抗锯齿)、TAA(时间抗锯齿)技术则已经过时了。

下个月的GDC 2019图形开发技术大会上，NVIDIA就会披露它们的新玩法：用光线追踪去改善TAA抗锯齿。

NVIDIA提出了一种名为“适应性光线追踪”(Adaptive Ray Tracing)的新技术，可以借助光线追踪，消除传统TAA抗锯齿带来的鬼影、模糊现象，能带来媲美16x SSAA实时超采样抗锯齿的画质，同时帧率可以超过60FPS。

据悉，该技术已经集成于UE4虚幻引擎，但是否已有游戏准备支持还不清楚。

如果一切真如NVIDIA所说，这种光追抗锯齿的效果可能会是革命性的，既能带来更加完善的画质，还能保证高帧率，绝对是抗锯齿技术多年来的终极梦想。

当然了，光线追踪、DLSS最初的宣传也很美好，但目前的实际表现仍然处于起步阶段，要走的路还很长……

很显然，它还是一项NVIDIA独有的封闭技术，肯定仅支持RTX 20系列，尽管其实NVIDIA的光线追踪方案也是基于微软标准的DXR API接口。

Intel将在明年推出自己的独立显卡，AMD也在积极准备新架构。虽然都没有明说，但是支持DXR光线追踪必然是大势所趋。