D3D11中的硬件反锯齿 SSAA/MSAA/EQAA/CSAA(1)

迈克老狼2012

D3D11中的硬件反锯齿 SSAA/MSAA/EQAA/CSAA(1)

<div class="postbody"><div id="cnblogs_post_body">     在篇日志中，我们学习一下在D3D11中，如何启用aa(反锯齿)功能，提高渲染质量，并了解一下硬件反锯齿的原理。首先我们先回顾一下采样和滤波的概念，然后了解在D3D11中，如何启用aa(anti-aliasing)功能，最后是SSAA/MSAA/EQAA/CSAA几种硬件aa的原理。
  一、采样和滤波
        采样(sampling)和filter(滤波)是信号处理中的概念。所谓sampling，就是把连续的信号离散化，而filter就是根据离散化后的信号恢复原始信号的过程。
  
         上图就是连续信号通过均匀采样得到离散的信号，然后再通过滤波得到重构后的信号。在采样的过程中，涉及到采样频率的问题，采样频率太低的话，很难通过滤波恢复信号，采样频率越高，越容易重构恢复信号，但是采样频率越高，消耗的时间和空间成本越大，这是个tradeoff的问题。要保证信号能通过滤波恢复，采样频率至少是所采样信号频率的2倍，这就是著名奈奎斯特定理。在采样频率比较低的情况下，恢复信号会产生所谓的“锯齿”问题。
        在计算机图像学中，采样和滤波最常使用的就是纹理贴图，怎么采样纹理上像素单元，然后通过什么滤波算法，比如nearest，或线性插值等等，来把纹理贴在物体的表面，如果算法不合适或者纹理分辨率太低，都会遇到锯齿的问题。
  另外一个和锯齿有关的问题，就是光栅化物体时候，在物体的边缘，会产生锯齿的问题。如下图所示：
  
        这个问题本质是因为屏幕空间是用离散的像素表示的，用离散的采样点来表示连续的物体形状，必然会出现锯齿的问题。注：在屏幕空间，我们通常采用点采样，像素的中心即为采样点的位置。
        二、在D3D11中启用硬件aa功能
          在D3D11中，我们通过设置交换链和深度模版缓冲中的DXGI_SAMPLE_DESC，来启动硬件反锯齿功能。
  typedef struct DXGI_SAMPLE_DESC
  { UINT Count;
  UINT Quality; }
  DXGI_SAMPLE_DESC, *LPDXGI_SAMPLE_DESC;
        其中有2个参数，Count指定每个像素sample的数目，最大为16，quality用做指定aa的质量，这个是和硬件厂商有关的，通常情况下，如果Count和Quality数目一样时候，硬件会调用msaa反锯齿功能，而Count小，而Quality大时，比如Count=4，而Quality=8，一般情况下对于amd显卡会调用eqaa硬件反锯齿，nv的显卡会调用csaa硬件反锯齿。
  我们可以通过函数
  ID3D11Device::CheckMultisampleQualityLevels( DXGI_FORMAT Format, UINT SampleCount, UINT *pNumQualityLevels);
  来得到某种采样数量下Quality的范围，比如结果为16，则Quality有效值为[0-15]
  
  参考资料：
  http://www.cnblogs.com/gongminmin/archive/2011/05/16/2047506.html
  http://graphics.stanford.edu/courses/cs248-07/lectures/2007.10.11%20CS248-06%20Multisample%20Antialiasing/2007.10.11%20CS248-06%20Multisample%20Antialiasing.ppt
  http://www.geeks3d.com/20110915/amd-eqaa-modes-enhanced-quality-anti-aliasing-for-radeon-hd-6900-series/
  http://www.tomshardware.com/reviews/anti-aliasing-nvidia-geforce-amd-radeon,2868-4.html
  http://www.nvidia.com/object/coverage-sampled-aa.html
  http://en.wikipedia.org/wiki/Supersampling
  http://www.confettispecialfx.com/multisample-anti-aliasing
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