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Filtering Approaches for Real-Time Anti-Aliasing(2011 SIGGRAPH)

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发表于 2020-4-15 15:35:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

在2011的SIGGRAPH上,NVIDA提出了FXAA3.1,本文主要介绍FXAA实现思路,提供部分简单实现的代码。

1.What is FXAA 3.11
  • Fast approXimate Anti-Aliasing
    • Two algorithms
      • FXAA 3.11 Console (360 and PS3)
      • FXAA 3.11 Quality (PC)

  • Fixed set of constraints
    • One shader pass, only color input, only color output
    • Run on all APIs (GL, DX9, through DX11, etc)
    • Certainly better can be done under other constraints!

FXAA全称“Fast Approximate Anti-Aliasing”,翻译成中文就是“快速近似抗锯齿”。

FXAA3.11在之前FXAA1,2的基础上做了一些改进。

  • FXAA1:最早最基础的版本,也是在PC游戏中使用最广泛的,已用于《孤岛危机2》、《无主之地》。
  • FXAA2:针对Xbox 360游戏机专门设计。
  • FXAA3:Quality质量版本面向PC,Console主机版本则面向Xbox 360、PS3。

FXAA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。

2.How FXAA Working

  • Early exit for pixels

取4个方向以及中间像素,对5个位置的值做滤波操作,对于范围之外进行分段线性变换。对于差异较大的像素,进行AA。



  • maxLuma = max(nw,ne,sw,se)



  • contrast = max(nw,ne,sw,se,m) - min(nw,ne,sw,se,m)



  • if(contrast  >= max(minThreshold, maxLuma * threshold))


  • extra taps


  • dir.x = -((NW+NE)-(SW+SE))



  • dir.y = ((NW+SW)-(NE+SE))



  • dir.xy = normalize(dir.xy) * scale


使用2x2的区域,计算像素边界,做向量运算。得到dir之后归一化长度。

  • Optional extra 2 taps
    缩放dir.xy,扩展到8个像素
minDir = min(|dir.x|, |dir.y|) * sharpness

  • Compare 4-tap filter luma to neighborhood luma
    比较4个方向的luma和相邻luma的值,


  • // Use the min and max luma range of the original 4 samples



  • *  {NW, NE, SW, SE}



  • // If 4-tap filter luma exceeds this range,



  • *   Assume invalid and use just the first 2 taps


  • 效果展示


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