Unity3d 超級採樣消除鋸齒 Super Sampling Anti-Aliasing，unity3d消除鋸齒

Unity3d 超級採樣消除鋸齒 Super Sampling Anti-Aliasing，unity3d消除鋸齒
Super Sampling Anti-Aliasing
SSAA算是在眾多消除鋸齒演算法中比較昂貴的一種了，年代也比較久遠，但是方法比較簡單，
主要概括為兩步
1.    尋找邊緣
2.    模糊邊緣
這是一種post processing的處理方法，
接下來我們就看看怎麼實現
尋找邊緣尋找邊緣的原因也是因為減少消耗，這樣就可以只在邊緣處進行超級採樣，不必為全圖進行採樣了。
之前的文章詳細說過三種尋找邊緣的方法Roberts,Sobel,Canny ，其中sobel最優，所以我們就是用sobel尋找邊緣
這裡簡單講解一下，尋找邊緣的不同在於過濾器的不同，但都是水平垂直採樣
Sobel運算元的兩個過濾器分別算出橫向與縱向的灰階
 
GX為水平過濾器，GY為垂直過濾器，垂直過濾器就是水平過濾器旋轉90度。
過濾器為3x3的矩陣，將與映像作平面卷積。
如果不存在邊則兩個點顏色很接近，過濾器返回一個較小的值，否則就可判斷出邊緣的存在。
找出邊緣之後就可以模糊邊緣了

模糊邊緣模糊邊緣就是要進行超級採樣了，採取周圍的像素點再進行混色

大家經常看到比如說SSAAx2,SSAAx4,x8….後面的數目就是採樣點的個數。

之前翻譯了一篇wiki上的超級採樣

模糊邊緣的方式（採樣方式）有很多種，比較流行的幾種有
網格採樣，隨機採樣，poisson disc採樣，Jitter演算法採樣，旋轉網格採樣
 

部分方法的採樣範圍，我設定為他們邊緣的灰階了，也就是邊緣檢測中的G，因為G越大邊緣越深，出現鋸齒越明顯，就要加大採樣範圍。

我們試試網格，隨機，與旋轉採樣

網格採樣比較簡單，但是因為太規則了，模糊的效果可能不夠好，
顯擷取周圍的點，然後進行混色

float4 c0 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + fixed2(0.5, 1) / _Size);float4 c1 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + fixed2(-0.5, 1) / _Size);float4 c2 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + fixed2(0.5, -1) / _Size);float4 c3 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + fixed2(-0.5, -1) / _Size);

然後就是隨機，個人認為隨機的效果不太好，因為像是邊緣被噪波了一樣，有像素點擴散的痕迹

float2 randUV = 0;randUV = rand(float2(n.x, n.y));float4 c0 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + float2(randUV.x / 2, randUV.y) / _Size);randUV = rand(float2(-n.x, n.y));float4 c1 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + float2(randUV.x / 2, randUV.y) / _Size);randUV = rand(float2(n.x, -n.y));float4 c2 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + float2(randUV.x / 2, randUV.y) / _Size);randUV = rand(float2(-n.x, -n.y));float4 c3 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + float2(randUV.x / 2, randUV.y) / _Size);

然後就是旋轉網格採樣，最佳的旋轉角度是arctan (1/2) (大約 26.6°)，這裡偷個懶，也省去了旋轉計算的消耗，大概個位置進行採樣，效果還算好。

<span style="font-size:14px;">float4 c0 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + fixed2(0.2 / 2, 0.8) / _Size);float4 c1 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + fixed2(0.8 / 2, -0.2) / _Size);float4 c2 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + fixed2(-0.2 / 2, -0.8) / _Size);float4 c3 = tex2D(_MainTex, i.uv_MainTex + fixed2(-0.8 / 2, 0.2) / _Size);</span>

結果比較

效能

效能方面SSAA比其他AA弱了一些，主要因為方法是這樣暴力的採樣

SSAA採樣方式間的損耗都差不多

都是SSAAx4

無消除鋸齒

網格採樣

隨機採樣

旋轉採樣

在unity中image effect的SSAA消耗與本文差不多

又看了一下其他的unity的消除鋸齒方法，發現FXAA消耗是最少的在2.8ms左右

全部代碼已共用至GitHub

                             ----- by wolf96  http://blog.csdn.net/wolf96/