【MME】抗锯齿
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作者：小林呓
抗锯齿，Anti-Aliasing，反走样，是计算机图形中很重要的一个环节。
抗锯齿，**Anti-Aliasing，**反走样，是计算机图形中很重要的一个环节。有很多大佬编写过相关的 MME，从而在 MMD 中消锯齿。相信经常打游戏的人对这些抗锯齿很熟悉。
大概有以下几种，由于是个人收集，可能不全。
- FXAA
最为常用的是 FXAA，作者是 Ray 渲染器的编写者，斯基大大。
在 ray 渲染器下面的 extension 中下载
https://github.com/ray-cast/ray-mmd/
优点: 快速, 省资源, 效果好.(性价比最高)
缺点: 这是一种粗糙的模糊处理方法, 动态画面可能会有些许 bug.
- SMAA
作者也是斯基。也是在 ray 的渲染器扩展里下载。与 FXAA 相比似乎逊色一些。
缺点: 消锯齿能力较差.
- MLAA
作者是針金。MLAA 实际尝试的结果与 MMD 的相合不太好（特别是在 MMD 边缘描绘中）
下载地址为针金的配布页 https://hariganep.seesaa.net/article/201010article_1.html
（作为学习可以参考。）
缺点: 如上文所说。
- SSAA
作者是 Elle / データ P。与其他的抗锯齿手法相比，压倒性的 “消耗资源（沉重）。
下载地址是作者的配布页 https://ux.getuploader.com/Elle_DataPort/
（个人认为这是效果也是非常不错的。）
优点：简单粗暴效果好。
缺点：吃性能。
- MSAA
作者是桶口优。也就是 MMD 的作者。
下载地址…… 这个不用下，在 MMD 中打开抗锯齿就是了。（我是从针金的文字里读到的，MMD 自带的应该就是 MSAA 吧。个人体感上并不是很吃资源。）
优点：效果好。
缺点：资源消耗。
下面介绍一下各种抗锯齿。作为入门的学习，可能存在错误，请各位见谅。
显示器屏幕是由一个一个的像素组成的，渲染的结果就是去填充这些像素块。
Aliasing 的来源是因为场景的定义在空间中是连续的，而最终显示的像素则是一个离散的二维数组。所以判断一个点到底没有被某个像素覆盖的时候单纯是一个 “有” 或者“没有 " 问题，丢失了连续性的信息，导致 Aliasing 的出现。
这里拿出一张图，就比如 乌妃。这张图是我上次学习 diffusion 时做的。
乌妃可爱滴捏
把乌妃的脑门放大，就会发现，像素块的构成。
我们的图片是由一个个像素块构成的。
当然，从三维空间渲染出一张平面图的过程要复杂一些。因为涉及到渲染流水线。
渲染流水线大致分为三个阶段，应用阶段，几何阶段，光栅化阶段。（逐片元阶段暂时包括进光栅化阶段）
简单地概括理解：
应用阶段：把数据准备好，灯光、场景之类的，然后把数据传输给几何阶段。
几何阶段：把传输过来的数据进行矩阵变换，着色，光照计算，然后再屏幕映射，把顶点位置从 3D 空间坐标转换到 2D 空间坐标。
光栅化阶段：拿到映射到 2D 空间里的顶点位置，我们要设置三角形，进行三角形遍历。把它组装成三角形，要知道三角形包含了哪些 2D 空间的像素点、深度信息、顶点信息等等，这些信息用于计算每个像素的最终颜色。这些三角形，称为片元，一个片元并不是真正意义的像素。我们最后要把这些片元解为像素，就是逐片元阶段。
后处理：此时我们已经拿到一张图片了，再在此基础上进行修改，就像 ps 一样，可以理解为图像处理。
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MSAA 发生在光栅化阶段，MSAA 会对每个像素设置多个子采样点，然后对每个子采样点进行覆盖测试和遮挡测试
覆盖测试就是看这个子采样点是不是在这个三角形以内，遮挡测试是看采样点的深度和 ZBuffer（深度缓冲）比较，看是否能够通过，如果能通过这两个测试，就说明这个子采样点属于三角形，那么最后我们就能得到当前像素被三角形覆盖的信息，并且覆盖信息会被保存起来，到后面的逐片元操作里面，用于后续的着色混合。
- FXAA、SMAA、MLAA 是后处理操作，不在光栅化阶段
快速近似抗锯齿（Fast Approximately -Aliasing）
FXAA 是后处理的方式，并不是在光栅化阶段中完成。所以存在着一些 FXAA 解决不了的锯齿。（后处理即在画面完成后）通过像素颜色检测边缘。比如较为细小的物体的边缘，很难去进行抗锯齿。所以 FXAA 的精度并不是很高，画面整体会模糊，而且在动态画面中，细小的边缘不是很稳定。相信有的 MMD 作者有过这样的体验，移动摄影机时，在光照变化的位置的细节容易产生闪烁。
要得到抗锯齿效果的图形，最简单的方法就是，将图形按照 xN 倍的大小进行渲染，再将图像整体缩小。比如现在要渲染到 800x400 的屏幕上，可以先将渲染到 1600x800 的贴图上，再将贴图缩小至 ½ 大小，自然形成抗锯齿效果。
这种方式就是**超级采样抗锯齿 / SSAA(Super Sampling Anti-Aliasing)**，将图形先渲染到一张较大的贴图上，再将图形缩小。
可以想象到，这种方式去消锯齿，要消耗的计算资源是很大的。
多重采样抗锯齿（MultiSampling Anti-Aliasing）
MSAA 跟 SSAA 的区别就是，MSAA 只对于多边形的边缘进行抗锯齿处理。因为边缘是锯齿最明显的地方。
对那些有锯齿边缘的画面进行采样，然后和周围像素的颜色进行混合，让他们过渡得更加自然，这样就不容易看出锯齿效果。这样的话，相比 SSAA 对画面中所有数据进行处理，MSAA 对资源的消耗需求大大减弱，不过在画质上可能稍有不如 SSAA。MSAA 模式则是在两者之间做出平衡和取舍，不会消耗过大的性能但是也不会获得最优质的画面质量。
使用 MSAA 进行大量物体的渲染时，很多带宽是被浪费的。因此即使在手机上，目前使用 MSAA 的情况也比较少。可以说，MSAA 是一种比较经典，但是目前显得略有些过时的抗锯齿方式。
形态抗锯齿 （Morphological Antialiasing）
2009 年由 Intel 的 Alexander Reshetov 提出, 启发了后续一批基于图像自身形态进行抗锯齿操作的算法例如 FXAA 和 CMAA。MLAA 是一种纯粹的后处理算法。
子像素增强抗锯齿（Enhanced Subpixel Morphological）
SMAA 与 FXAA 类似，性能消耗小，但是相比 FXAA 更清晰。SMAA 是后处理抗锯齿技术的一种，它的基本处理流程建立在 Jimenez 优化改造后的 MLAA（形态学抗锯齿）算法之上。原始的 MLAA 是由英特尔实验室提出的抗锯齿技术，这项技术代表着后处理式抗锯齿蓬勃发展的开端。
GAMES101 - 现代计算机图形学入门 - 闫令琪 第六课 https://www.bilibili.com/video/BV1X7411F744?p=6&;vd_source=dda90682ca7ec757a726d7b0f5cd4afb
抗锯齿相关技术介绍 https://www.cnblogs.com/somedayLi/p/12445939.html
主流抗锯齿方案详解（一）MSAA https://zhuanlan.zhihu.com/p/415087003
主流抗锯齿方案详解（三）FXAA https://zhuanlan.zhihu.com/p/431384101
MSAA 比 SSAA 改进了哪里？ https://www.zhihu.com/question/496212252
耕升官方的介绍文 https://www.bilibili.com/read/cv17766227?from=search&;spm_id_from=333.337.0.0
TA 成长之路笔记 https://www.yuque.com/u12120868/md8ze7/ovoxxl
游戏反走样算法调研 | 英伟达最新 DLSS, TAA, FXAA, MSAA 原理及比较 https://zhuanlan.zhihu.com/p/57503957
