【RFC】 Anti-Aliasing（FXAA/TAA） #2350
Description
现状
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一旦开启 HDR 或 OpaqueTexture，WebGL 1 是无法开启 MSAA 的
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开启了 MSAA 帧率会有明显下降，pc 端实测下来 4x 的精度会掉 6-8 帧左右
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MSAA 主要针对几何边缘的锯齿，对于纹理叠混的时候或者 shader 镜面反射导致的锯齿是无法解决的，以及无法处理透明物体上的锯齿、AlphaTest 等贴图像素导致的锯齿
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MSAA 是一种硬件抗锯齿方法，意味着 FXAA 可以作为 MSAA 的补充一起使用，但 TAA 不能和 MSAA 一起使用
关于 MSAA 目前的设计缺陷
- 编辑器的
camera下如果没有打开Opaque Texture，HDR，Post Process任意三者，但是又打开了 MSAA，导出项目 MSAA 是不生效的，只有当打开了三者之一，MSAA 才是生效的
FXAA
怎么实现的？
核心思想是基于 亮度梯度检测边缘，然后在屏幕空间对单帧图像进行模糊处理
问题点
- 需要检测边缘的哪些像素？
- 如果场景中有多个不同的后处理 FXAA，是否会影响最终画面效果？
对比分析
| 特性 | Filament FXAA | Unity URP FXAA | Babylon FXAA |
|---|---|---|---|
| HDR 支持 | 没有特定 HDR 处理 | 处理了 HDR , 通过 Tonemap 映射到 LDR | 无 HDR 适配 |
| 采样策略 | 切线方向采样2次或4次 | 对角方向模糊采样4次 | 3x3 边缘方向采样 |
| 调控参数 | 多，锐度、阈值等细调（fxaaConsoleEdgeSharpness/fxaaConsoleEdgeThreshold等） | 固定参数（FXAA_SPAN_MAX/FXAA_REDUCE_MUL等） | 适中，阈值和像素质量（fxaaQualitySubpix等） |
| 平台优化 | 主机平台优化（ps3/xbox等） | 跨平台兼容，规避WebGL1不支持 texture.Load() 的问题 | 更适配Web平台，考虑了WebGL 2、WebGPU |
设计与考量
FXAA Engine
1. FXAA 在后处理链路中的位置：
- FXAA 放到 FinalPost ，UberPost 不执行抗锯齿
| Pass | 主要作用 | 处理空间 |
|---|---|---|
| UberPost | Bloom、Tone Mapping 等 | HDR |
| FinalPost | FXAA、Dithering 等 | LDR（最终屏幕输出） |
2. HDR 兼容：
- FXAA 本身对 HDR 和 LDR 没有强依赖，开启 HDR 后像素颜色范围大于 1，需要映射到 LDR 计算 FXAA，处理完 FXAA 再乘回来
3. 边缘像素检测：
- 基于邻近像素计算亮度对比，只计算对角（左上/左下/右上/右下）四个像素
FXAA Editor
- camera 下新建一个
Rendering分组，统一把渲染相关的配置放到这里，抗锯齿位于Rendering下的Anti-Aliasing，只提供：启用/禁用 FXAA，默认No Anti-aliasing，不暴露相关参数给用户，因为 FXAA 本身没有太高的消耗，如果需要高质量的AA，后续可以考虑增加同样基于边缘检测的 SMAA
参考
TAA
作用：利用历史帧的信息来平滑当前帧的锯齿，消除时间帧之间的闪烁和锯齿
设计与考量
Engine
- 执行时机：放在 UberPost 之前，避免影响 HDR
- 需要的数据：
- TaaMotionVectorTexture：存储运动矢量的纹理（每个像素相对上一帧的运动），这张纹理需要基于 motionVectors 获取
- TaaAccumulationTexture：存储 TAA 历史累积的颜色信息
- 不能和 camera stack/MSAA 一起使用，因为 TAA 依赖历史帧，而 Camera Stacking 改变了渲染顺序
motionVectors 是什么？
- Object Vector : 来自物体本身的 Skinned Mesh 或 Animator
- Camera Vector : 记录摄像机移动的向量，Unity 会将摄像机的运动影响到所有像素
最终 motionVectors 结果叠加二者
为什么会鬼影？
- 静态物体默认不会写入 Motion Vectors
- 如果启用 TAA，但未生成 Motion Vectors，Unity 会假定像素未移动，所以导致鬼影
Editor
- 放到
Anti-Aliasing下，命名 ：Temporal Anti-aliasing，可选择Quality：Very High / High / Medium / Low / Very Low