2.7 新的ROP单元增强抗锯齿能力 - 缔造视觉计算王国，NVIDIA Fermi深入解读与测试

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§2.7 新的ROP单元增强抗锯齿能力

　　GF100一共有48个ROP单元，每8个一组分为6组，分别与6个64-bit的GDDR5内存控制器绑定。GF100的ROP单元也进行了重新设计，性能和效率都得到增强，是上一代的两倍。

　　每个ROP单元每周期能输出32-bit整数像素，一个FP16像素只需要2个周期，一个FP32像素则需要4个周期。同时原子指令性能也得到极大提升，同一地址的原子操作性能比GT200快了20倍，连续内存地址的原子操作快了7.5倍。

　　·8xMSAA性能提升

　　GF100在8xMSAA（MultiSampling Anti-Aliasing）的性能表现也有明显提升，这得益于在压缩效率上的改进。对于许多不能被压缩的很小的几何体，增加的ROP单元能带来更有效的渲染。

　　一些测试显示，GF100在8xMSAA模式下的性能只比4xMSAA下损失9%，而对应的GT200性能损失在30%以上。

　　·支持32xCSAA

　　在GF100中，还有一个很重要的设计，那就是支持32xCSAA（Coverage Sample Anti-Aliasing，覆盖采样抗锯齿），有提供更好的图像质量，利用alpha-to-coverage（透明至覆盖）来改善几何真实体的表现水平。

　　CSAA是NVIDIA在MSAA基础上开发出来的，进一步节省显存使用量及带宽，它将边缘多边形里需要取样的子像素坐标覆盖掉，把原像素坐标强制安置在驱动程序预先算好的坐标中，能够高效率的执行边缘取样，效能提升非常的显著。从G80时代就开始引入CSAA，不过最高只能支持到16xCSAA。

32xCSAA是一种新的8+24 CSAA模式

　　32xCSAA实际上是8x的颜色采样（Color Sample）加上24x的覆盖采样（Coverage Sample），在750*750的采样坐标中8个蓝色点为实际采样点，通过驱动调度每个实际采样点周围再计算出3个覆盖采样，从而实现8xAA + 24xCSAA的32xCSAA效果。

　　受限于API与GPU的计算能力，当今游戏能渲染的几何图形数量还是很有限的，比如树叶这样的细长物体就是一个老大难的问题，针对树叶的一种常用技术就是创建一个包含许多树叶的透明纹理包，利用alpha-to-coverage来消除树叶间的缝隙。覆盖采样的数量决定了边缘的质量，当覆盖采样只有4或8个时，将会出现很严重的锯齿和镶边效果。GF100能实现32xCSAA采样，采样达到32个，最大限度提升边缘质量。

16xCSAA vs 32xCSAA

　　另外，TMAA（Transparency Adaptive Multisampling，透明动态多采样）也能从CSAA获益。由于DirectX 9 API不支持alpha-to-coverage，因此对于DirectX 9游戏，就需要TMAA的帮助。它采用一种叫“alpha test”的技术，为透明纹理产生硬边缘。TMAA能转换DirectX 9中旧有的着色器代码，使之能使用alpha-to-coverage，结合CSAA，能大幅提升画面质量。

　　在上一代的GT200仅能实现最高16xCSAA（8xAA + 8xCSAA），在画面质量上是不能和GF100的32xCSAA相提并论，而且32xCSAA在性能上损失相当小，比如说32xCSAA下的性能只比8xAA下低7%。