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世界上最美的3D画面表现 HDR+AA技术解析

2006-07-02 23:08 发布

杭州市 | 站长

　　弹指一挥间，从第一块初具雏形的3D显卡到如今功能日益强大的图形视觉处理器，人类一直在为实现最真实、最美的画面技术而努力。进入2005年后的DirectX 9.0c时候后，显卡技术引入了SM3.0与HDR两个全新概念，因为它们的诞生，整个游戏界也发生了翻天覆地的变化。在初期由《帝国时代3》、《极品飞车9》《Far Cry》1.3开始让充分我们领略了HDR技术的震撼后，软件开发商对于HDR技术的热衷就一发不可收拾。后续的《分裂细胞：混沌理论》、《Half Life 2失落海岸》、《胜利之日：起源》、《上古卷轴4》等大作纷纷增加了对于HDR的支持。而且人们在讨论对比高端显卡时，除了性能与速度之外，能否支持HDR与SM3.0同时也成为了另外一个重要的关键。

　　从不能支持HDR、支持HDR与支持HDR+AA三者之间画质表现有何重大不同？下面让我们一起走进神奇的光与影的魔幻世界、关于目前最先进的ATI HDR+AA技术和ATI全球最大的合作伙伴蓝宝X1000系列显卡在相关游戏中的表现。

　　目前地球最强的3D显卡旗舰之作——SAPPHIRE蓝宝X1900XTX。拥有所有目前顶尖显卡的所有特效特征，包括Shader Model 3.0、HDR+AA、Ultra-threading、Avivo等关键性技术，这一切都使得显卡具备最强大的图形处理性能，将目前3D技术和视频处理效能发挥得淋漓尽致。

　　关于HDR 和SM 3.0

　　SM3.0是Shader Model 3.0版本的意思，这其中包括了vertex Shader3.0和Pixel Shader3.0，以及ROP着色器。与上一个版本Directx9.0b中的SM2.0规范相比，3.0规范的指令则增加到了32,768 与当初2.0支持的96条指令比起来简直是跨越了一个层次。这样程序员就可以更好的利用指令为图像进行着色和特效渲染。当你在丛林中漫步的时候，可以看到头顶上的树叶在你的步枪上实时投下斑驳的阴影；在一些宏大的室内场景里，身型巨大的怪物的影子投射在你身边的墙上，预示着它的到来；熔岩场景中熔岩口上方的腾腾的热气模糊和扭曲了后方的影像。

　　HDR （High-Dynamic Range）高动态范围渲染目前是一种逐渐开始流行的显示技术，其技术出发点就是让计算机能够显示更接近于现实照片的画面质量。目前在民用领域看到最多HDR技术应用的必然是游戏了。

　　在现实中，当人从黑暗的地方走到阳光下时，我们的眼睛会不由自主的迷起来，那是因为在黑暗的地方，人为了更好的分辨物体，瞳孔张开很大，以便吸收光线；而突然到了光亮处瞳孔来不及收缩，视网膜上的视神经无法承受如此多的光线，人自然会迷上眼睛阻止大量光线冲击视神经。而电脑是不具备这种功能的。所以，HDR的最终效果因该是亮处的效果是鲜亮的，而黑暗处你也可以清晰的分辨物体的轮廓，位置和深度，而不是以前的一团黑。动态、趋近真实的物理环境是HDR的特效表现原则。

　　实际游戏中会发现井底水面反射的阳光在墙壁上动态的明亮反光，洞口的明亮天空也会稍微变弱些。这样就能更清晰的表现出水面的反光。如果此时低头看水面会发现水面直接将阳光反射到人眼中很刺眼，但仅仅1秒钟时间光线就会减弱，因为人眼适应了直接反射的阳光。

　　这就是游戏的曝光控制功能，模拟人眼自动适应光线变化的能力，而不是照相机。HDR并不仅仅是反射的光强度要高。在游戏中，如果你盯着一个面向阳光直射的物体，物体表面会出现丰富的光反射；如果盯着不放，物体表面的泛光会渐渐淡出，还原出更多的细节。HDR特效是变化的，因此称做高动态光照。

　　HDR特效是什么样子的？

　　蓝宝X1000系列显卡开启HDR后在《Half Life 2失落海岸》与开启HDR 显卡效果比较

　　蓝宝X1000系列显卡开启HDR后在FarCry 与开启HDR 显卡效果比较

　　从图像的对比我们可以很明显的看出蓝宝X1000系列显卡在开启HDR效果后会给游戏画面带来的震撼变化，技术人员通过着色、混合、过滤、纹理操作等构建出一个细腻、准确的世界。HDR的引入使得游戏画面中明亮的部分更加明亮，黑暗的地方更加黑暗，并且明亮和黑暗可以在同时出现在一幅画面上，画面的细节将更加清晰。

　　由上我们可以知道通过HDR游戏能达到的是更加真实的光影效果，但人们好像忽视了对画质起至关重要的另外一个因素，就是AA和AF全屏抗锯齿和各向异性过滤。一直以来人们都是通过全屏抗锯齿来实现高精密的图像质量，而且AA和AF在提高画面质量的同时也成为衡量显卡性能的重要标准。但是在初期，由于显卡技术的不成熟，导致在大多数游戏无法实现在HDR的情况下再打开AA！

　　什么是HDR＋AA?

　　HDR（High Dynamic Range，高动态光照渲染）能够将当前显卡的光照渲染效果发挥到了极致，而AA（全屏抗锯齿）则是为了追求高精密的图像质量。可以说两者并无直接关系，但是在大多数游戏大都无法在开启HDR的情况下打开AA呢？

　　我们都知道在不成熟初期，Nvidia采用了OpenEXR做为HDR运算的缓存格式，GeForce 6/7系列显卡都只提供了对OpenEXR的16位浮点（FP16）贴图、过滤、混合、存储支持（即高精度动态范围）。然而在DirectX 9.0模式下运行FP16时，会占用到原本属于FSAA（全屏抗锯齿）的缓冲区域，使得在开启HDR效果后无法进行FSAA处理。这就导致NVIDIA显卡在大部分游戏无法同时支持FSAA和HDR！

　　然而仅仅有HDR还是远远不够的，在开启HDR以后由于AA的缺失、明显的锯齿令人非常反胃。

全球第一款能同时实现HDR +AA 的显卡，Radeon X1800XT。

　　而显示技术巨头ATI则在其全新的 X1000系列产品中得到完美的解决，能百分百的实现ATI新技术的蓝宝石Radeon X1000系列显卡可以通过另外指定缓冲区来解决这个问题，不过由于是来自API的限制，程序设计者必须对游戏进行单独处理来实现HDR+FSAA效果。通过ATI领先HDR+AA技术，基本实现人们追求在游戏中“完全还原自然光影色彩动态”理想，展现世界上最美的3D画面表现。

　　蓝宝石全新X1000系列全面支持HDR+AA技术，显示完美的光影效果与画质表现。

　　世界上最美的3D画面表现来自显卡巨头ATI 的HDR+AA技术

　　虽然游戏对系统硬件的要求越来越来高，不过蓝宝石ATI Radeon X1900/X1800/1600等系列显卡性足以应付游戏的发展需要，特别是在游戏中当超越80帧的速度后，一般玩家已经感受不到哪一个更流畅，但是画质却是最容易识别的，不能开启AA的粗糙感觉绝对会影响玩家游戏的心情。蓝宝石ATI Radeon X1000系列产品领先支持AA＋HDR高动态范围渲染和自适应的抗锯齿加上强化的纹理过滤性能和3Dc+压缩技术，能在实现HDR+AA的时候并不大量浪费系统资源，保持最佳的游戏速度。

　　最新单机游戏大作《上古卷轴4:湮没》中同时开启了HDR+AA效果后，逼真的天空光照效果、无锯齿效果下风吹动树影的摇摆、细腻的武器细节、蓝宝石ATI X1000系列显卡展示了完美的画质。

　　代表未来游戏趋势的3D MARK 2006测试软件支持同时开启HDR+AA，从图像对比可以看到ATI显卡能显示更多更丰富的细节和完美的画面。

　　蓝宝石 ATI Radeon X1600和X1300系列也全面支持HDR + AA技术

　　ATI的X1000系列显卡是唯一支持同时打开HDR（高动态范围渲染）和FSAA（全屏抗锯齿）功能的产品。HDR是Shader Model 3.0 最突出的功能特性，HDR和FSAA是游戏玩家最在意的功能特效，直接影响游戏的画面。NV的7系列显卡不能同时开启HDR和全屏抗锯齿。目前流行的《半条命2：遗失的海岸》、《上古卷轴4:湮没》、《FarCry》、《英雄萨姆》都已经支持HDR+AA模式，将来会越来越来的游戏会加入支持。不能同时支持这两项功能的产品会很快在将来被淘汰。

　　最优美的画质体现不仅需要没有锯齿感的物体表面光源,更主要也要有类似自然世界的光线效果,只有通过同时实现HDR +AA才是完美的3D表现，能实现最彻底完整的ATI的新技术的蓝宝Radeon X1000系列显卡支持先进的HDR + AA，优秀的原厂品质和完美的画质体验非常适合追求完美游戏效果的高端玩家。