简介

在白色背景上绘制一条黑色线条时，计算机或 GPU 在最基本层面上只会确定应该将哪些像素设置为黑色。这对于水平或垂直线条非常有效。然而，如果线条是斜线，你将立即看到线条不平滑，而是锯齿状的。然而，如果我们不仅使用黑色和白色，而且还策略性地放置灰色像素，我们就可以欺骗我们的眼睛，使线条看起来更加平滑。这被称为抗锯齿。有各种方法可以对线条、其他形状甚至文本进行抗锯齿。最古老的技巧是在放大两倍的情况下绘制线条，然后将得到的黑白图像缩小到原始大小，取每个 2x2 像素组的平均值。结果图像将有 5 种灰色阴影（包括黑色和白色），并且是一个很大的改进。当然，你也可以将线条放大三倍、四倍甚至更多倍（对于 10、17 或更多种灰色阴影）。这种技术被称为超采样。它非常耗时，因为你必须渲染更大的图像，而且它只提供有限数量的阴影。然而，它最大的优点是这种技术非常简单，并且适用于 *任何* 类型的图像，无论是线条、文本还是 3D 场景。

使用累积缓冲区进行超采样

我们可以使用累积缓冲区实现相同的技术。然而，问题是累积缓冲区不比普通的颜色缓冲区大，它的大小完全相同。相反，我们可以多次渲染同一个场景，但每次都稍微偏移一点。假设我们从以下设置模型-视图-投影矩阵并渲染帧的代码开始

glm::mat4 modelview = glm::lookAt(...);
glm::mat4 projection = glm::perspective(...);
glm::mat4 mvp = projection * modelview;
glUniformMatrix4fv(uniform_mvp, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(mvp));
draw_scene();
glSwapBuffers();

如果我们想要进行 2x2 抗锯齿，我们分别将场景偏移 (0, 0)、(0.5, 0)、(0, 0.5) 和 (0.5, 0.5) 个像素。这很容易做到；在我们对顶点应用模型-视图-投影矩阵之后，我们有了屏幕坐标，其中 (0, 0) 对应于视窗的左下角，(1, 1) 对应于视窗的右上角。因此，为了偏移 (0.5, 0.5) 个像素，我们需要应用 (0.5 / w, 0.5 / h) 个单位的平移，其中 w 和 h 是视窗的宽度和高度（以像素为单位）。这就是结果

glm::mat4 modelview = glm::lookAt(...);
glm::mat4 projection = glm::perspective(...);

for(int i = 0; i < 4; i++) {
  glm::vec3 shift = glm::vec3((i % 2) * 0.5 / w, (i / 2) * 0.5 / h, 0);
  glm::mat4 aa = glm::translate(glm::mat4(1.0f), shift);
  glm::mat4 mvp = aa * projection * modelview;
  glUniformMatrix4fv(uniform_mvp, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(mvp));
  draw_scene();
  glAccum(i ? GL_ACCUM : GL_LOAD, 0.25);
}

glAccum(GL_RETURN, 1);
glSwapBuffers();

练习

将此技术应用于任何之前的教程。
尝试 3x3、4x4、8x8 和 16x16 像素抗锯齿。你认为在质量上没有提升的点在哪里？
这真的与渲染更大的图像然后缩小它相同吗？那么小于一个像素的线条呢？
你可以将此技术与运动模糊有效地结合起来吗？