各向异性过滤.docx

这是一种特殊的过滤技术，它可以有效地减少纹理混叠，提供更精确的贴图方式和更清爽的 材质表现，可以较好地改善显示质量，从而提高画质更逼真更清晰）它一般配合双线性过 滤或三线性过滤来使用，该功能对速度的影响要明显小于全屏抗锯齿，5700LE可以设置到 2x或 4x0用途就是提高纹理质量的，它可以极大地改善与我们的视线有较大角度的表面材质的显示质 量通俗点说你将能在有倾斜和视角变化时看到更加平滑、有质感的物体各向异性过滤各向异性过滤（Ani sotropic Filter ing ）：它是用来过滤、处理当视角变化造成3D物体表面倾斜时做成的纹理错误传统 的双线性和三线性过滤技术都是指“Isotropy ”（各向同性）的，其各方向上矢量值是 一致的，就像正方形和正方体三线性过滤原理同双线性过滤一样，都是是将相邻像 素及彼此之间的相对关系都记忆下来，然后在视角改变的时候绘制出来只不过三线 性过滤的采集范围更大，计算更精确，画面更细腻当然占用资源也更多Anisotropic Filt技术的过滤单元并不是“四四方方”的，其典型单元是矩形，还可 以变形为梯形和平行四边形画面上的一个象素，在一个方向上可以包含不同纹理单 元的信息。

这就需要一个“非正多边形”的过滤单元，来保证准确的透视关系和透明度 不然，如果在某个轴上的纹理部分有大量信息，或是某个方向上的图象和纹理有个倾 角，那么得到的最终纹理就会变得很滑稽，比例也会失调当视角为 90度，或是处理物体边缘纹理时，情况会更糟 各向异性过滤是最新型的过滤方法（相对各向同性2/3线性过滤），它需要对映射点周围方形8个或更多的像素进行取样，获得平均 值后映射到像素点上对于许多3D加速卡来说，采用8个以上像素取样的各向异性过 滤几乎是不可能的，因为它比三线性过滤需要更多的像素填充率但是对于 3D游戏来说，各向异性过滤则是很重要的一个功能，因为它可以使画面更加逼真，自然处理 起来也比三线性过滤会更慢各项异性过滤 各项异性过滤 各项异性过滤（AF Anisotropic Filt）是一种通用的纹理质量增强技术，可影响纹理在非正交视角下 的外观纹理是包含各种数据的图像，比如颜色、透明度、反射率和平滑度（法线）这些数据映射 到物体并经过GPU处理，以便于在屏幕上呈现真实的外观但就其原始维度来说，大多数纹理都由 于计算开销过大而不能在场景中无限制重用，因为物体的纹素（1像素纹理）与照相机之间的相对距 离会影响细节的可见程度，这经常会导致浪费大量处理时间来获取3D场景中不成比例的小曲面上应 用的多重纹理样本。

为了同时保证性能和图像质量，AF使用了 mipmap； mipmap是以较低分辨率呈 现的主纹理副本，当相应曲面与照相机之间的距离达到指点值时，图形引擎便可调用它经过适当过 滤之后，在一个场景中使用多种mipmap水平不仅不会对其外观造成的太大的影响，同时还可以极大 地优化性能由于mipmap的维度通常是2的幕，或者小于原始纹理，因此有时需要为一个纹素采样多个mipmap， 而这要求使用过滤方法来避免模糊和其他失真现象默认的双线过滤是最简单、计算开销最小的过滤 方法：它计算纹理的最终颜色，根据图形引擎对适当点（目标纹理存在于屏幕上时）定义的mipmap 执行4次采样，这些样本的颜色数据将合成为最终结果虽然这在一定程度上会造成纹理角度扭曲， 但双线过滤仅对图形引擎确定的mipmap执行采样，这意味着调用了两种不同mipmap大小的纹理在 出现角度扭曲后会对其清晰度产生显著的影响作为双线过滤的视觉连续方法，三线过滤可以连续对 目标纹素的相邻mipmap采样和拉平纹理数据，因此在mipmap之间提供了平滑的转换但这种方法 与双线过滤都假定纹理在照相机前显示为方块，从而影响纹理在较小视角下的质量。

其原因在于纹素 比mipmap样本长或宽会分别造成过度采样或采样不足，从而导致图像模糊各项异性过滤的目的是在各种情况下都能提供出色的图像质量，同时将性能开销控制在较低的水平 根据计算机科学的定义，各项异性是处理同一空间中相异坐标的质量，这适用于在显示时未与照相机 绝对正交的纹理如前所述，当采样纹理与照相机斜交时，双线和三线过滤最终都会造成质量丢失， 因为两种方法在从mipmap获取纹理采样时都假定映射纹理在所呈现的空间中为绝对的方形，这很少 能产生真实的效果mipmap的等方性（即使用相同的维度）也是造成质量丢失的另一个原因，因此 当纹素为梯形时就无法在两个方向上充足采样为了解决此问题，各项异性过滤将根据纹理的角度扭 曲程度按比例扩展mipmap的高度和宽度；该比例取决于所指定的最大采样值，然后将执行适当的采 样AF支持的各项异性水平范围是1 （无扩展）到16，这些值定义了 mipmap可扩展的最大程度，但 AF为用户提供的扩展水平通常为2的幕：即2x、4x、8x和16x这些设置之间的区别在于AF过滤纹 理的最大角度不同举例来说，4x过滤纹理的角度比2x陡两倍，但仍然在2x范围内对纹理执行标准 2x过滤来优化性能。

使用的AF设置越高，能获得的收益也会更小，因为它们所适用的角度会呈指数 形式减少可以通过“3D设置”部分中的“NVIDIA控制面板”来控制各项异性过滤，但如果要获得最佳的性能和兼 容性，NVIDIA （英伟达tm）则建议用户将它设置为由应用程序控制反锯齿反锯齿（AA）是一种渲染技术，用于最大限度地减少3D场景中各物体的任何非垂直边缘的锯齿，即 类似于梯状的视觉失真效果（visual artifact）锯齿是当代3D渲染管线中的一项基本操作产生的：光 栅化，即将近乎全真的图像转换为离散的像素矩阵（显示器）的过程这一过程往往会让连续的边缘 出现不一致问题，因为GPU只会对占据像素空间一半以上的线条着色，从而造成一些本应平滑的线 条成为了锯齿状的边缘与各项异性过滤相同，实现这种技术的众多方法也各有优劣，而最常用的两种分别是超采样 （supersampling）和多重采样（multisampling）这两种方法最终都能产生相同的效果：通过对某像 素的相邻子像素（由GPU渲染但未在屏幕上显示的虚拟像素）采样来为其确定中间色，从而使物体 的边缘更加真实，但两种方法之间的差别在于如何获取最终颜色超采样是一种强力的AA方法，它强制GPU对帧过度采样，或者使用分辨率乘以采样率的积（比如说， 原始分辨率1680x1050*4次采样= 6720x4200）作为维度来呈现它，并从目标像素附近的样本获取颜 色数据，然后将帧下采样（降低）至其原始大小。

完成对帧的下采样之后，应用负水平细节线来锐化 采样物体的纹理，以消除下采样和像素合并带来的模糊超采样是一种全屏反锯齿，这意味着帧中的 每一个像素都会被采样并纠正，而不是仅仅将它们排列在物体的外侧边缘，从而以巨大的性能为代价 来提高图像的质量，因为GPU需要计算大量额外的信息不能通过“NVIDIA控制面板”来启用超采样 反锯齿模式与超采样相同，多重采样也会对帧过度采样（以更高的分辨率呈现它），但是会缩短各子像素从采样 像素继承颜色值的时间，并且仅为子像素分配唯一的深度值（而超采样会计算各个单独的颜色/深度 值）由于GPU知道哪些像素会在对帧执行下采样时显示，因此最终颜色将通过深度值来计算：如果 子像素深度不一致，则像素会排列在边缘，并且需要通过修改像素的不透明度（方法是计算采样数量 以及具有不同深度值的子像素的数量）来对其着色（在4x中，该值可以是100%、75%、50%、25%和 0%）这种方法可以比超采样更大地降低性能需求，同时仍然提供可以接受的帧率，从而可应用于大 多数3D游戏通过“3D设置”部分中的“NVIDIA控制面板”，可以使用多种采样率（2x至16x）来执行超采样但是， 要获得最佳的性能和兼容性，NVIDIA® （英伟达tm）建议用户将采样率设置为由应用程序控制详细解释：其实是Anisotropic Filt （AF）技术。

它是用来过滤、处理当视角变化造成3D物体表面倾斜 时做成的纹理错误Anisotropic”字面上的解释是“各向异性”传统的双线性和三线性过滤技术都是“Isotropy” （各 向同性），其各方向上矢量值是一致的，就像正方形和正方体画面上的一个象素，在一个方向上可以包含不同纹理单元的信息这就需要一个“非正多边 形”的过滤单元，来保证准确的透视关系和透明度不然，如果在某个轴上的纹理部分有大 量信息，或是某个方向上的图象和纹理有个倾角，那么得到的最终纹理就会变得很滑稽，比 例也会失调当视角为90度，或是处理物体边缘纹理时，情况会更糟为了解决上面提到的问题，Anisotropic Filt技术就引入了非正多边形的矩形、梯形和平行四 边形纹理单元，这样就可以根据实际情况成比例的调整单元这样斜面在“各向异性过滤” 技术的处理下，看起来就不会那么滑稽了所有的过滤操作都有同样的一个问题一一没有足够的采用纹理，分辨率和显示器大小在实际 工作中也有一定的影响提高分辨率有助于解决采样的问题，因为这样可以给引擎提供更多 的采样纹理使用1600x1200的分辨率（未使用FSAA）,有助于提高总体图象质量，在一 个较小的显示器（17"以下）上，由于“象素压缩”现象，可以有效的解决纹理错误问题。

但 是“各向异性过滤”技术却并不是这样解决问题，它可以在象素数量不足的情况下，经过差值 运算处理来提高画质一般情况下，“各向异性过滤”技术是从16个采样纹理中取平均值，其特别的采样单元是双 线性过滤的4倍、三线性过滤的2倍ATI的“各向异性过滤”技术可以做到在它的16X质 量优秀模式下，对128个纹理采样，当然这种情况资源消耗极大，特别对于内存带宽而言 而NVIDIA的在最高的8X模式下，可以对64个纹理采样。