抗锯齿与时域重建

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锯齿不是只发生在三角形边缘。几何覆盖、纹理、高光、阴影和透明测试都会产生高频信号。不同抗锯齿方法处理的信息不同。

时域抗锯齿（Temporal Antialiasing，TAA）通过跨帧复用样本近似更密集的空间采样。它要解决的仍是空间锯齿，手段是把每像素多个采样点分摊到连续多帧，用时间换取采样数。

样本累积解释静止画面的收敛，历史校验处理运动、遮挡与着色变化。时域采样与重投影说明采样和坐标，时域历史校验说明历史取舍。本页比较空间方案、成本与引擎接入。

空间采样方案

超采样（SSAA）

用更高分辨率渲染，再过滤到目标分辨率。它同时改善几何、纹理和 Shader 锯齿，接近最直接的参考方案。

更高分辨率通常增加片元、附件和带宽成本，几何处理不一定同比增加。它常用于对照图；是否全程采用取决于预算。

MSAA

MSAA 在每个像素保存多个 Coverage/Depth 样本，但通常只执行一次 Pixel Shader，再把结果写到覆盖样本。

它擅长处理三角形边缘，因为同一像素内多个样本可以表示部分覆盖。

它不能自动解决：

Shader 内部的程序化硬边；
高频法线和高光；
纹理缩小；
没有使用 Alpha-to-Coverage 的 Alpha Test 边缘；
时域闪烁。

Deferred Rendering 使用多个 GBuffer 时，MSAA 会增加存储和解析复杂度，因此很多引擎改用时域方案。

Sample Frequency 和 Resolve

MSAA 的 Coverage 和 Depth 按样本保存，Pixel Shader 默认可以按像素频率运行。三角形边缘的多个样本可能属于不同 Primitive，此时实现会根据覆盖拆分调用，或让 Shader 按样本频率执行。centroid 插值可避免插值位置落在当前 Primitive 覆盖之外。

Resolve 把多样本颜色转换成单样本颜色。普通线性颜色通常做算术平均：

hlsl

Texture2DMS<float4, 4> MsaaColor : register(t0);

float4 Resolve4x(uint2 pixel)
{
    float4 sum = 0.0;
    [unroll]
    for (uint sampleIndex = 0; sampleIndex < 4; ++sampleIndex)
        sum += MsaaColor.Load(pixel, sampleIndex);
    return sum * 0.25;
}

实际 API 通常提供硬件 Resolve。手写代码适合需要自定义权重或检查样本值的场景。输入应该是线性颜色；在 sRGB 编码值上直接平均会得到错误亮度。

Depth、Stencil、Normal、Material ID 等数据没有统一的“平均”含义。Depth 可能按最近样本、最远样本或保留多样本形式处理，取决于反向 Z 和后续用途。Deferred 在几何边缘可能需要逐样本光照，或通过边缘检测只对复杂像素走特殊路径。

FXAA

FXAA 是单帧后处理。它根据亮度或颜色变化检测边缘，再沿边缘方向平滑。

一种可推演的单帧边缘过滤先读取中心与上下左右的亮度。若邻域最大值与最小值之差小于阈值，就保留中心；差异较大时，比较横纵方向的变化，沿估计的边缘切向搜索两端，再在边缘法向选择偏移后的颜色。搜索范围和阈值限制成本，偏移试图把阶梯边界变成连续覆盖。

例如水平黑白分界在上侧为1、下侧为0，而同一行邻居近似相等，亮度变化主要沿竖直方向，边缘切向便沿水平方向。若把方向认反而沿竖直搜索，搜索会越过边界并模糊本不相关的表面。完整FXAA还包含子像素与边缘端点启发式，本段只展开这类图像过滤的决策链，不作为对应版本源码实现。

它只有最终颜色，无法区分一条真实几何边与文字笔画；平滑同样的高对比形状时，文字也可能变软。它也没有上一帧信息，不能判定某个闪烁纹素在时间上应如何平均。性能取决于邻域读取、搜索长度与实现，不能只凭名称给固定耗时。

方法	处理的锯齿	主要代价	适用
SSAA	增加空间采样可处理的来源	片元、附件和采样量增长	离线参考、截图
MSAA	几何边缘	随几何与深度复杂度变化	前向渲染、移动端
FXAA	图像上的边缘	邻域读取与有限搜索	低端兜底、叠加使用
TAA	能建立可靠历史对应的多类信号	重建及历史数据成本	延迟渲染、桌面与主机

空间采样方案

超采样（SSAA）

MSAA

Sample Frequency 和 Resolve

FXAA

时域抗锯齿

抖动

写入投影矩阵

序列的选择

纹理采样偏置

历史累积与重投影

样本累积

固定系数等价于指数平滑

等效采样数

等权重方案

α\alphaα 的下界

在管线中的位置

亮度自适应权重

重投影

运动向量

采样邻域最近深度

重采样滤波

历史校验

拒绝

矫正

颜色空间与离群值

混合系数自适应

一个像素的历史决策

伪影的成因

模糊

鬼影

闪烁

欠采样

高频细节的稳定性

应对方向

分辨率与着色率

仅用重投影的简化方案

时域超采样

成本特性

与引擎的耦合

方案选择

验证方法

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参考资料

$\alpha$ 的下界