各項異性過濾

各項異性過濾
各項異性過濾（AF）是一種通用的紋理質量加強技術，可影響紋理在非正交視角下的外觀。紋理是包含各類數據的圖像，好比顏色、透明度、反射率和平滑度（法線）。這些數據映射到物體並通過GPU處理，以便於在屏幕上呈現真實的外觀。但就其原始維度來講，大多數紋理都因爲計算開銷過大而不能在場景中無限制重用，由於物體的紋素（1像素紋理）與照相機之間的相對距離會影響細節的可見程度，這常常會致使浪費大量處理時間來獲取3D場景中不成比例的小曲面上應用的 多重紋理樣本。爲了同時保證性能和圖像質量，AF使用了mipmap；mipmap是以較低分辨率呈現的主紋理副本，當相應曲面與照相機之間的距離達到指點值時，圖形引擎即可調用它。通過適當過濾以後，在一個場景中使用多種mipmap水平不只不會對其外觀形成的太大的影響，同時還能夠極大地優化性能。


因爲mipmap的維度一般是2的冪，或者小於原始紋理，所以有時須要爲一個紋素採樣多個mipmap，而這要求使用過濾方法來避免模糊和其餘失真現象。 默認的雙線過濾是最簡單、計算開銷最小的過濾方法：它計算紋理的最終顏色，根據圖形引擎對適當點（目標紋理存在於屏幕上時）定義的mipmap執行4次採 樣，這些樣本的顏色數據將合成爲最終結果。雖然這在必定程度上會形成紋理角度扭曲，但雙線過濾僅對圖形引擎肯定的mipmap執行採樣，這意味着調用了兩 種不一樣mipmap大小的紋理在出現角度扭曲後會對其清晰度產生顯著的影響。做爲雙線過濾的視覺連續方法，三線過濾能夠連續對目標紋素的相鄰mipmap 採樣和拉平紋理數據，所以在mipmap之間提供了平滑的轉換。但這種方法與雙線過濾都假定紋理在照相機前顯示爲方塊，從而影響紋理在較小視角下的質量。其緣由在於紋素比mipmap樣本長或寬會分別形成過分採樣或採樣不足，從而致使圖像模糊。

各項異性過濾的目的是在各類狀況下都能提供出色的圖像質量，同時將性能開銷控制在較低的水平。根據計算機科學的定義，各項異性是處理同一空間中相異座標的質量，這適用於在顯示時未與照相機絕對正交的紋理。如前所述，當採樣紋理與照相機斜交時，雙線和三線過濾最終都會形成質量丟失，由於兩種方法在從 mipmap獲取紋理採樣時都假定映射紋理在所呈現的空間中爲絕對的方形，這不多能產生真實的效果。mipmap的等方性（即便用相同的維度）也是形成質 量丟失的另外一個緣由，所以當紋素爲梯形時就沒法在兩個方向上充足採樣。爲了解決此問題，各項異性過濾將根據紋理的角度扭曲程度按比例擴展mipmap的高 度和寬度；該比例取決於所指定的最大采樣值，而後將執行適當的採樣。AF支持的各項異性水平範圍是1（無擴展）到16，這些值定義了mipmap可擴展的最大程度，但AF爲用戶提供的擴展水平一般爲2的冪：即2x、4x、8x和16x。這些設置之間的區別在於AF過濾紋理的最大角度不一樣。舉例來講，4x過 濾紋理的角度比2x陡兩倍，但仍然在2x範圍內對紋理執行標準2x過濾來優化性能。使用的AF設置越高，能得到的收益也會更小，由於它們所適用的角度會呈 指數形式減小。

能夠經過「3D設置」部分中的「NVIDIA控制面板」來控制各項異性過濾，但若是要得到最佳的性能和兼容性，NVIDIA® (英偉達™)則建議用戶將它設置爲由應用程序控制。

反鋸齒
反鋸齒（AA）是一種渲染技術，用於最大限度地減小3D場景中各物體的任何非垂直邊緣的鋸齒，即相似於梯狀的視覺失真效果（visual artifact）。鋸齒是當代3D渲染管線中的一項基本操做產生的：光柵化，即將近乎全真的圖像轉換爲離散的像素矩陣（顯示器）的過程。這一過程每每會讓連續的邊緣出現不一致問題，由於GPU只會對佔據像素空間一半以上的線條着色，從而形成一些本應平滑的線條成爲了鋸齒狀的邊緣。


與各項異性過濾相同，實現這種技術的衆多方法也各有優劣，而最經常使用的兩種分別是超採樣（supersampling）和多重採樣（multisampling）。這兩種方法最終都能產生相同的效果：經過對某像素的相鄰子像素（由GPU渲染但未在屏幕上顯示的虛擬像素）採樣來爲其確 定中間色，從而使物體的邊緣更加真實，但兩種方法之間的差異在於如何獲取最終顏色。
超採樣是一種強力的AA方法，它強制GPU對幀過分採樣，或者使用分辨率乘以採樣率的積（好比說，原始分辨率1680x1050*4次採 樣＝6720x4200）做爲維度來呈現它，並從目標像素附近的樣本獲取顏色數據，而後將幀下采樣（下降）至其原始大小。完成對幀的下采樣以後，應用負水平細節線來銳化採樣物體的紋理，以消除下采樣和像素合併帶來的模糊。超採樣是一種全屏反鋸齒，這意味着幀中的每個像素都會被採樣並糾正，而不是僅僅將它 們排列在物體的外側邊緣，從而以巨大的性能爲代價來提升圖像的質量，由於GPU須要計算大量額外的信息。不能經過「NVIDIA控制面板」來啓用超採樣反鋸齒模式。

與超採樣相同，多重採樣也會對幀過分採樣（以更高的分辨率呈現它），可是會縮短各子像素從採樣像素繼承顏色值的時間，而且僅爲子像素分配惟一的深度值（而超採樣會計算各個單獨的顏色/深度值）。因爲GPU知道哪些像素會在對幀執行下采樣時顯示，所以最終顏色將經過深度值來計算：若是子像素深度不一致，則像素會排列在邊緣，而且須要經過修改像素的不透明度（方法是計算採樣數量以及具備不一樣深度值的子像素的數量）來對其着色（在4x中，該值能夠是100%、 75%、50%、25%和0%）。這種方法能夠比超採樣更大地下降性能需求，同時仍然提供能夠接受的幀率，從而可應用於大多數3D遊戲。

經過「3D設置」部分中的「NVIDIA控制面板」，可使用多種採樣率（2x 至16x）來執行超採樣。可是，要得到最佳的性能和兼容性，NVIDIA® (英偉達™)建議用戶將採樣率設置爲由應用程序控制。