Nvidia的FXAA解析与性能实测 (1)
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PC游戏玩家肯定会对各式各样的AA抗锯齿技术非常熟悉,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,所以很多玩家可能还从来没听说过,但是如果你玩过《永远的毁灭公爵》或者《,应该会有所耳闻。今天我们就来实际测测多款显卡上的FXAA性能和画质表现,并将其与MLAA进行简单对比。
什么是FXAA?
FXAA全称为“Fast Approximate Anti-Aliasing”,翻译成中文就是“快速近似抗锯齿”。它是传统MSAA(多重采样抗锯齿)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(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。
按照FXAA技术开发者Timothy Lottes的说法,GeForce GTX 480利用FXAA Preset 2(第二种预设)处理一帧1920×1200分辨率画面时所需时间不到1毫秒。
FXAA现在有三种版本:“FXAA 1”是最早最基础的版本,也是在PC游戏中使用最广泛的,已用于《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质量版本面向PC,Console主机版本则面向Xbox 360、PS3。
FXAA 3相比于FXAA 1有很明显的性能优势,GeForce GTX 480 DX11默认设置下使用FXAA 3 Quality处理典型的720p分辨率画面只需要大约0.21毫秒。另外DX9、DX11模式下性能差异会很大,其中DX11更快一些。
FXAA官方技术白皮书:
.com/assets/gamedev/files/sdk/11/FXAA_WhitePaper.pdf
从左到右:无AA、4xMSAA、FXAA
FXAA算法过程
FXAA演示本次测试的平台配置如下:
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
产品:ENGTX550 Ti DC TOP/DI/1GD5华硕显卡
FXAA、MSAA性能对比(1)
FXAA、MSAA性能对比
测试场景选择《07,从开始录制帧率,直到Alma尖叫导致Armacham直升机坠毁为止,时长15-18分钟。为了便于保证测试过程的一致性,期间使用了上帝模式。开启DX11、16xAF,分辨率按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才能保证游戏的完全流畅。
GeForce GTX 580开启FXAA之后相比于不开启任何AA性能平均损失11.7%,平均帧率依然有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%,略微输于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%,不过因为分辨率降低,4xAA下平均帧率依然接近40FPS。
Radeon HD 6950同样条件下的差距是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%。
产品:GTX560 Ti HOF影驰显卡
FXAA、MSAA画质对比(2)
FXAA、MSAA画质对比
以下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无论对N卡还是A卡都适用,而且没有差别对待,来自GeForce GTX 580、Radeon HD 6970的截图都显示了差不多的效果。
FXAA的抗锯齿效果明显优于2xAA,甚至比4xAA也不弱!结合前边的性能测试可以看出,FXAA 用比2xAA快很多的速度,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,纹理外侧的硬边缘被平滑,但是树叶和树枝上还有大量颗粒,2xAA、4xAA下甚至更糟,只有FXAA 才消除了树叶上的颗粒。
这几张Radeon HD 6970的截图也很容易看出不同效果。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。最左侧是关闭FXAA,中间是开启FXAA 3.9但没有亚像素对比度降低,右侧就是同时开启FXAA 3.9和亚像素对比度降低了,即使不到一个像素的树叶也都被平滑了。
产品:N560GTX-Ti Hawk微星显卡
FXAA、MLAA性能对比(3)
FXAA、MLAA性能对比
Radeon HD 6970上,FXAA开启后平均速度56FPS,MLAA则会降低至32.6FPS,慢了42%之多,只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,领先幅度47.5%。