回击MLAA：NVIDIA FXAA抗锯齿性能实測、画质对照

PC游戏玩家肯定会对各式各样的AA抗锯齿技术很熟悉，而今天本文的主角就是NVIDIA今年才推出的新型抗锯齿技术“FXAA”。

FXAA在某种程度上有些类似于AMD之前宣传的MLAA(形态抗锯齿)。但远比后者低调。所以非常多玩家可能还从来没听说过。可是假设你玩过《永远的毁灭公爵》或者《F.3.A.R》。应该会有所耳闻。

今天我们就来实际測測多款显卡上的FXAA性能和画质表现。并将其与MLAA进行简单对照。

什么是FXAA？

FXAA全称为“Fast Approximate Anti-Aliasing”。翻译成中文就是“高速近似抗锯齿”。它是传统MSAA(多重採样抗锯齿)效果的一种高性能近似值。

它是一种单程像素着色器，和MLAA一样执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，而仅仅是单纯的后期处理着色器，不依赖于不论什么GPU计算API。正由于如此，FXAA技术对显卡没有特殊要求，全然兼容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(表面渲染不足一个像素时的闪烁现象)的优势。而代价就是精度和质量上的损失。

依照FXAA技术开发人员Timothy Lottes的说法，GeForce GTX 480利用FXAA Preset 2(另外一种预设)处理一帧1920×1200分辨率画面时所需时间不到1毫秒。

FXAA如今有三种版本号：“FXAA 1”是最早最基础的版本号。也是在PC游戏中使用最广泛的。已用于《F.3.A.R》、《永远的毁灭公爵》、《柯南时代》、《Crysis 2》、《无主之地》等等；“FXAA 2”是针对Xbox 360游戏机专门设计的；“FXAA 3”又有两种算法，Quality质量版本号面向PC，Console主机版本号则面向Xbox 360、PS3。

FXAA 3相比于FXAA 1有非常明显的性能优势，GeForce GTX 480 DX11默认设置下使用FXAA 3 Quality处理典型的720p分辨率画面仅仅须要大约0.21毫秒。

另外DX9、DX11模式下性能差异会非常大，当中DX11更快一些。

FXAA官方技术白皮书：

http://developer.download.nvidia.com/assets/gamedev/files/sdk/11/FXAA_WhitePaper.pdf

从左到右：无AA、4xMSAA、FXAA

FXAA算法过程

FXAA演示

本次測试的平台配置例如以下：

处理器：Core i7-920 OC 3.6GHz

主板：华硕P6T6 WS Revolution

内存：海盗船DDR3-1600 6GB

硬盘：西部数据500GB SATA

电源：酷冷至尊Real Power Pro 1250W

显示器：戴尔3007WFP (DVI)

操作系统：Windows 7 Ultimate SP1 x64

显卡：

GeForce GTX 580 772/1544/4008MHz

GeForce GTX 570 732/1464/3800MHz

GeForce GTX 560 Ti 822/1645/4000MHz

Radeon HD 6970 880/5500MHz

Radeon HD 6950 800/5000MHz

Radeon HD 6870 900/4200MHz

驱动程序：

GeForce 275.50 Beta

Catalyst 11.6 WHQL

FXAA、MSAA性能对照

測试场景选择《F.3.A.R》(版本号16.0.20.1060)游戏中画质要求更高的Intervals 07。从開始录制帧率。直到Alma尖叫导致Armacham直升机坠毁为止。时长15-18分钟。为了便于保证測试过程的一致性，期间使用了上帝模式。开启DX11、16xAF，分辨率依照显卡不同有高中低三个档次。

经过衡量。平均帧率至少应该达到37FPS才干保证游戏的全然流畅。

GeForce GTX 580开启FXAA之后相比于不开启不论什么AA性能平均损失11.7％。平均帧率依旧有56.7FPS。

GeForce GTX 580上开启2xAA速度降为43.1FPS，相比于FXAA慢了13.6％，进一步开启4xAA又比2xAA慢了38％(此时已经无法保证流畅)，因此从FXAA到4xAA的降幅为52.8％。就看FXAA、2xAA、4xAA谁的画质效果好了。

Radeon HD 6970开启FXAA后平均速度为55.6FPS，比不开启AA损失了14.7％，稍微输于GeForce GTX 580。

Radeon HD 6970开启2xAA、4xAA分别比FXAA慢了17.4％、50.9％。

GeForce GTX 570 FXAA分别比2xAA、4xAA快了24.8％、35％。只是由于分辨率减少，4xAA下平均帧率依旧接近40FPS。

Radeon HD 6950相同条件下的差距是16.1％、30.9％，最慢也有44FPS。

GeForce GTX 560 Ti上2xAA、4xAA分别慢了23.1％、50％。

Radeon HD 6870上则是15.8％、37.8％。

FXAA、MSAA画质对照

下面截图的原始分辨率均为2560×1600。细节设为最高。

我们之前就说过，FXAA不管对N卡还是A卡都适用，并且没有区别对待。来自GeForce GTX 580、Radeon HD 6970的截图都显示了差点儿相同的效果。

FXAA的抗锯齿效果明显优于2xAA，甚至比4xAA也不弱。结合前边的性能測试能够看出。FXAA用比2xAA快非常多的速度。取得了4xAA级别甚至更好的效果。

这几张GeForce GTX 580上的截图显示了FXAA对透明Alpha纹理的影响。

不开启AA的话。纹理外側的硬边缘被平滑。可是树叶和树枝上还有大量颗粒，2xAA、4xAA下甚至更糟，仅仅有FXAA才消除了树叶上的颗粒。

这几张Radeon HD 6970的截图也非常easy看出不同效果。关闭AA的时候边缘锯齿非常明显，2xAA略有改善，4xAA又稍好一些。但显然都不如FXAA来得平滑。

这张截图来自NVIDIA。所用游戏不明。最左側是关闭FXAA。中间是开启FXAA 3.9但没有亚像素对照度减少，右側就是同一时候开启FXAA 3.9和亚像素对照度减少了，即使不到一个像素的树叶也都被平滑了。

FXAA、MLAA性能对照

Radeon HD 6970上，FXAA开启后平均速度56FPS，MLAA则会减少至32.6FPS，慢了42％之多，仅仅是后者的帧率更加稳定一些。

Radeon HD 6950上FXAA也取得了60％的优势。

Radeon HD 6870上FXAA再次获胜。率先幅度47.5％。

FXAA、MLAA画质对照

湿润的底面上，FXAA、MLAA的效果差点儿相同。肉眼基本看不出差别。

较真的话能够说MLAA的色彩过渡更平滑一些，但总体基本同样。

放大区域的对照度略有不同，FXAA更强一些。

以树叶为代表的透明纹理上，FXAA的颗粒明显比MLAA少得多。MLAA也取得了一定的效果，可是FXAA更好一些。

小结：

FXAA是NVIDIA针对AMD MLAA提出的技术回应，在基本差点儿相同的画质水平上取得了更快的速度，并且对透明树叶纹理的处理更平滑。在同等画质下。MLAA要比FXAA平均慢37.1％之多。

NVIDIA FXAA长处：

－ 兼容NVIDIA、AMD显卡

－ 性能影响更小(相比于MSAA、MLAA)

－ 画质与4xMSAA、MLAA基本相当

－ 定制度高，可在性能和画质之间取得平衡

－ 可以降低边缘、纹理和Shader上的锯齿

缺点：

－ 须要游戏开发者提供支持

AMD MLAA长处：

－ 无需游戏特别支持，可通过驱动用于不论什么游戏

－ 兼容全部游戏和引擎，无论是DirectX还是OpenGL

－ 可以降低边缘、纹理和Shader上的锯齿

缺点：

－ 仅支持AMD显卡

－ 性能影响比較大

－ 对于单像素和亚像素物体效果一般