回擊MLAA：NVIDIA FXAA抗鋸齒性能實測、畫質對比

FXAA在某種程度上有些類似于AMD之前宣揚的MLAA(形態抗鋸齒)，但遠比后者低調，所以很多玩家可能還歷來沒聽說過，但是如果你玩過《永久的毀滅公爵》或《F.3.A.R》，應當會有所耳聞。今天我們就來實際測測多款顯卡上的FXAA性能和畫質表現，并將其與MLAA進行簡單對照。

甚么是FXAA？

FXAA全稱為“Fast Approximate Anti-Aliasing”，翻譯成中文就是“快速近似抗鋸齒”。它是傳統MSAA(多重采樣抗鋸齒)效果的1種高性能近似值。它是1種單程像素著色器，和MLAA1樣運行于目標游戲渲染管線的后期處理階段，但不像后者那樣使用DirectCompute，而只是單純的后期處理著色器，不依賴于任何GPU計算API。正由于如此，FXAA技術對顯卡沒有特殊要求，完全兼容NVIDIA、AMD的不同顯卡(MLAA僅支持A卡)和DX9、DX10、DX11。

相比于MSAA，FXAA的目標是速度更快、顯存占用更低，還有著不會造成鏡面模糊和亞像素模糊(表面渲染不足1個像素時的閃爍現象)的優勢，而代價就是精度和質量上的損失。

依照FXAA技術開發者Timothy Lottes的說法，GeForce GTX 480利用FXAA Preset 2(第2種預設)處理1幀1920×1200分辨率畫面時所需時間不到1毫秒。

FXAA現在有3種版本：“FXAA 1”是最早最基礎的版本，也是在PC游戲中使用最廣泛的，已用于《F.3.A.R》、《永久的毀滅公爵》、《柯南時期》、《Crysis 2》、《無主之地》等等；“FXAA 2”是針對Xbox 360游戲機專門設計的；“FXAA 3”又有兩種算法，Quality質量版本面向PC，Console主機版本則面向Xbox 360、PS3。

FXAA 3相比于FXAA 1有很明顯的性能優勢，GeForce GTX 480 DX11默許設置下使用FXAA 3 Quality處理典型的720p分辨率畫面只需要大約0.21毫秒。另外DX9、DX11模式下性能差異會很大，其中DX11更快1些。

FXAA官方技術白皮書：
http://developer.download.nvidia.com/assets/gamedev/files/sdk/11/FXAA_WhitePaper.pdf

從左到右：無AA、4xMSAA、FXAA

FXAA算法進程

FXAA演示

本次測試的平臺配置以下：

處理器：Core i7⑼20 OC 3.6GHz
主板：華碩P6T6 WS Revolution
內存：海盜船DDR3⑴600 6GB
硬盤：西部數據500GB SATA
電源：酷冷至尊Real Power Pro 1250W
顯示器：戴爾3007WFP (DVI)
操作系統：Windows 7 Ultimate SP1 x64

顯卡：

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

驅動程序：

GeForce 275.50 Beta
Catalyst 11.6 WHQL

FXAA、MSAA性能對照

測試場景選擇《F.3.A.R》(版本16.0.20.1060)游戲中畫質要求更高的Intervals 07，從開始錄制幀率，直到Alma尖叫致使Armacham直升機墜毀為止，時長15⑴8分鐘。為了便于保證測試進程的1致性，期間使用了上帝模式。開啟DX11、16xAF，分辨率依照顯卡不同有高中低3個檔次。

經過衡量，平均幀率最少應當到達37FPS才能保證游戲的完全流暢。

GeForce GTX 580開啟FXAA以后相比于不開啟任何AA性能平均損失11.7％，平均幀率仍然有56.7FPS。 

GeForce GTX 580上開啟2xAA速度降為43.1FPS，相比于FXAA慢了13.6％，進1步開啟4xAA又比2xAA慢了38％(此時已沒法保證流暢)，因此從FXAA到4xAA的降幅為52.8％。就看FXAA、2xAA、4xAA誰的畫質效果好了。 

Radeon HD 6970開啟FXAA后平均速度為55.6FPS，比不開啟AA損失了14.7％，稍微輸于GeForce GTX 580。 

Radeon HD 6970開啟2xAA、4xAA分別比FXAA慢了17.4％、50.9％。 

GeForce GTX 570 FXAA分別比2xAA、4xAA快了24.8％、35％，不過由于分辨率下降，4xAA下平均幀率仍然接近40FPS。

Radeon HD 6950一樣條件下的差距是16.1％、30.9％，最慢也有44FPS。 

GeForce GTX 560 Ti上2xAA、4xAA分別慢了23.1％、50％。 

Radeon HD 6870上則是15.8％、37.8％。

FXAA、MSAA畫質對照

以下截圖的原始分辨率均為2560×1600，細節設為最高。

我們之前就說過，FXAA不管對N卡還是A卡都適用，而且沒有差別對待，來自GeForce GTX 580、Radeon HD 6970的截圖都顯示了差不多的效果。

FXAA的抗鋸齒效果明顯優于2xAA，乃至比4xAA也不弱！結合前邊的性能測試可以看出，FXAA用比2xAA快很多的速度，獲得了4xAA級別乃至更好的效果。 

這幾張GeForce GTX 580上的截圖顯示了FXAA對透明Alpha紋理的影響。不開啟AA的話，紋理外側的硬邊沿被平滑，但是樹葉和樹枝上還有大量顆粒，2xAA、4xAA下乃至更糟，只有FXAA才消除樹葉上的顆粒。

這幾張Radeon HD 6970的截圖也很容易看出不同效果。關閉AA的時候邊沿鋸齒非常明顯，2xAA略有改良，4xAA又稍好1些，但明顯都不如FXAA來得平滑。 

這張截圖來自NVIDIA，所用游戲不明。最左邊是關閉FXAA，中間是開啟FXAA 3.9但沒有亞像素對照度下降，右邊就是同時開啟FXAA 3.9和亞像素對照度下降了，即便不到1個像素的樹葉也都被平滑了。

FXAA、MLAA性能對照

Radeon HD 6970上，FXAA開啟后平均速度56FPS，MLAA則會下降至32.6FPS，慢了42％之多，只是后者的幀率更加穩定1些。 

Radeon HD 6950上FXAA也獲得了60％的優勢。 

Radeon HD 6870上FXAA再次獲勝，領先幅度47.5％。

FXAA、MLAA畫質對照

濕潤的底面上，FXAA、MLAA的效果差不多，肉眼基本看不出區分。 

叫真的話可以說MLAA的色采過渡更平滑1些，但整體基本相同。 

放大區域的對照度略有不同，FXAA更強1些。 

以樹葉為代表的透明紋理上，FXAA的顆粒明顯比MLAA少很多。MLAA也獲得了1定的效果，但是FXAA更好1些。

小結：

FXAA是NVIDIA針對AMD MLAA提出的技術回應，在基本差不多的畫質水平上獲得了更快的速度，而且對透明樹葉紋理的處理更平滑。在同等畫質下，MLAA要比FXAA平均慢37.1％之多。

NVIDIA FXAA優點：

－ 兼容NVIDIA、AMD顯卡

－ 性能影響更小(相比于MSAA、MLAA)

－ 畫質與4xMSAA、MLAA基本相當

－ 定制度高，可在性能和畫質之間獲得平衡

－ 能夠減少邊沿、紋理和Shader上的鋸齒

缺點：

－ 需要游戲開發人員提供支持

AMD MLAA優點：

－ 無需游戲特別支持，可通過驅動用于任何游戲

－ 兼容所有游戲和引擎，不論是DirectX還是OpenGL

－ 能夠減少邊沿、紋理和Shader上的鋸齒

缺點：

－ 僅支持AMD顯卡

－ 性能影響比較大

－ 對單像素和亞像素物體效果1般

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