High-Resolution Antialiasing (HRAA)

 
 

透過多重採樣 (Multisampling) 達成防鋸齒功能


NVIDIA 的 GeForce3 繪圖處理單元 (GPU) 推出了先進的新技術,它是設計來提供業界第一個高解析度防鋸齒 (HRAA) 解決方案。雖然其他防鋸齒解決方案與其方式早已出現,但是只有 GeForce3 才能提供唯一結合高解析度與高成像速率,以及高品質防鋸齒功能。藉由建置支援多重採樣的硬體,以及創新的新採樣技術,GeForce3 讓 HRAA 能在所有即時內容中應用。

HRAA 需要最少 60fps、1024x768 解析度與全彩 32 位元色彩。這個樣本展示了在以 1024x768x32 執行「雷神之鎚3」( Quake III) 時,數個防鋸齒模式的相關效能層級。


對抗鋸齒效果
一直困擾著 PC 使用者的關鍵影像品質問題之一就是鋸齒問題。鋸齒是在物件邊緣會產生階梯式的效果,它讓 PC 使用者非常不滿意。克服鋸齒的唯一方式,就是再螢幕上建立更多的像素來彌補。就歷史角度觀點來看,提高解析度是這個問題的最佳解決方案。「鋸齒」或階梯的大小絕不會大過真正像素的大小。因此,降低像素的大小將會降低這些鋸齒的大小。然而,改變解析度並不一定可行。使用者可能已經使用了螢幕所支援的最高解析度

或是應用程式本身可能會限制解析度。在這些固定的限制之外,唯一的解決方案就是提高有效的解析度。解決這個問題的最佳方式就是使用更精密的技術,以模擬更多像素的方式來運算顯示的每一像素的色彩。這些技術被稱做「防鋸齒」。

「過度採樣 (Supersampling)」是一項僅使用強力破解 (brute-force) 方式的防鋸齒技術,並且被使用在 NVIDIA 的 GeForce2 GPU 與其他現代繪圖處理器中。使用過度採樣的繪圖處理器會比目前的顯示模式產生更高解析度的螢幕影像,然後在送到顯示器之前先縮減與過濾影像達到最後的解析度。目前有多種方式來執行這種操作,但是每一種都需要繪圖處理器來產生比過度採樣方式所要求的更多額外像素。此外,由於繪圖處理器產生了比所顯示的更多的真實像素,因此它必須縮減與過濾這些像素才能符合最後顯示的解析度。縮減與過濾會進一步降低效能。

這個動畫展示了沒有防鋸齒功能與 GeForce3 的 Quincunx 防鋸齒功能開啟時的視覺差異。


多重採樣:解決方案
過度採樣的最大問題就是效能。使用者並不想看到成像速率降到原來的一半或四分之一。多重採樣是比過度採樣更複雜的技術,它能比具較高效能的標準成像產生更高的品質輸出 — 比起其中一種替代方案它都是雙贏的技術。然而,多重採樣需要更複雜的 GPU,因此只有最新的 GPU 才能支援這項技術。多重採樣的背後構想是在 GPU 的核心及硬體之內,內嵌智慧到

防鋸齒功能之背後。這使得 GPU 變的更加複雜,但是卻讓使用者獲得較高的品質與較高的效能。多重採樣能運作是因為 GPU 本身會「意識到」多重採樣將會被用來計算最後的像素色彩。」

您可以把這些額外的採樣當作是額外的「虛擬像素」。GeForce3 GPU 內部擁有更寬廣的資料路徑,因此它可以處理這些額外的虛擬像素,但是卻不會降低它的標準成像速度。事實上,GeForce3 GPU 能以全速運算這些「虛擬像素」或額外的採樣,並且不會因此降低引擎效能。這些寬廣的資料路徑使得 GeForce3 能使用相同的貼圖資料來處理像素中的所有採樣,並且大幅降低所有防鋸齒採樣貼圖所需的記憶體頻寬。

GeForce3 GPU 是以消費性價格第一個提供 HRAA 功能的產品。GeForce3 GPU 的硬體多重採樣功能提供了空前的效能與彈性層級,讓終端使用者有更多與更好的防鋸齒模式選擇,並且能協助他們發揮此一開創性的繪圖處理器的全部潛力。