06 Rasterization (Antialiasing and Z-Buffering)

关键点

• MSAA/FXAA/TAA
• Z-Buffering

1. Antialiasing 反走样

1.1 Sampling Artifacts

• Jaggies
• Moire Patterns 摩尔纹
  
• Wagon Wheel Effect
  

1.2 Blurring(Pre-Filtering) 模糊

1.2.1 机理

做模糊处理是在进行低通滤波，相应的对采样频率的要求降低。
可知，不能再采样之后做模糊：

1.2.2 Average Pixel Value

使用卷积操作做平均来实现低通滤波，卷积核是一个像素大小；但是难以实现。

1.2.3 Multi Sample Antialiasing (MSAA)

• Supersampling
  在一个像素内部放置多个采样点，然后判断采样点的内外信息，最终像素的值就是像素内部采样点值的平均值。
  
• 一个需要注意的点是，MSAA是用来进行模糊的，并不意味着分辨率的增加。
• 代价：计算量增加，但是会利用样本复用来降低影响。

1.2.4 Fast Approximate AA (FXAA)

先得到一个锯齿图，然后找到锯齿边界并换成无锯齿边界。

1.2.5 Temporal AA (TAA)

复用上一帧的像素值。

1.3 Super Resolution/Super Sampling 超分辨率

• 另一个相似的概念。
• 小图拉大之后，从低分辨率恢复高分辨率。
• 深度学习

2. Visibility/Occusion -- Z-Buffering 深度缓存

2.1 画家逻辑

按照画家逻辑，将所有三角形由远到近排序，然后从远到近做投影；但是，在存在互相遮挡的情况下无法排序。

2.2 深度缓存

为此，引入深度缓存。（在此问题下，假设z代表像素到相机的深度，是一个正值，且近小远大）

2.2.1 步骤

• 对屏幕上的每个像素赋予一个属性“深度”，作为深度缓存，作为该像素目前被投影的最浅深度。
• 为每一个三角形在屏幕上投影的像素也都赋予一个属性“深度”。
• 初始化深度缓存为无穷大。
• 遍历每一个三角形，遍历三角形投影的每一个像素，如果该深度比缓存值要小，则将其投影并更新缓存。
  

2.2.2 性质

• O(n)
  因为没有进行排序，只是遍历。
• 顺序无关
  两个浮点型的深度几乎不会相等，所以与顺序无关；当然，实际上可能会出现像素深度一致的情况。

来源

[1]Games101. 闫令琪