DX10特效全開《Crysis》技術詳解-Crysis,DX10 ——快科技(驅動之...

2021-01-10 快科技

Crytek出品的《Crysis》絕對是今年最受關注的PC遊戲,其DX10最高畫質下的畫面水平已經在向電影化靠攏的路上邁出了一大步。遺憾的是,其高配置要求導致90%以上的用戶根本沒看過特效全開的《Crysis》畫面效果。

臺灣Mobile01網站

使用一套Intel Core 2 Duo QX6850和GeForce 8800GTX系統,終於在1024x768解析度下,勉強以20fps的幀速跑出了DX10特效全開畫面,為大家一一展示了《Crysis》的多項創新技術。

雖然大家現在都跑不動,但將來這些技術和效果都會逐漸出現在其他遊戲上,提高PC遊戲的整體畫面水平。至少,大家來看看Crysis的風景也不錯。

超遠視距

CryEngine2使用優化的LOD(Level of Detail細節水平)來描繪環境,遊戲中的視距相當於8公裡。

高水準3D模型

《Crysis》中的3D建模水平極高,運動起來也沒有絲毫僵硬感。

動態模糊(Motion Blur)

動態模糊效果在《Crysis》中被廣泛應用,高畫質下即可實現,屬於Pixel Shader像素渲染特效。

景深(Depth of Field)

景深特效也是Pixel Shader特效,即超過一定z值(據錄製點距離坐標)就進行模糊處理。

光線投射效果(God Ray)

之前的遊戲中,如此類光線透過樹葉的效果都是遊戲預處理完成的,而非實時生成。但《Crysis》中的此效果可隨視角隨時改變,是繼HDR後又一種模擬實際視覺效果的新特效,該特效也是基於Pixel-Shader。

幾何實例(Geometry Instancing)

幾何實例效果主要針對樹葉、數目花草等數量大、性質相同的物理實體生成,使用同樣的3D模型來大量生成畫面中的物體。該效果並非簡單複製,而是可以進行顏色、大小、方向的變化,產生更加真實生動的畫面效果。

水面效果

液體效果是3D動畫的的老大難問題。《Crysis》將水面的渲染水平再次提高了一個檔次,其引擎先用模擬波浪算法計算出波浪的未知,再利用鑲嵌(tessellation產生碎小多邊形)技術描繪水面的細微變化,產生近乎真實的效果。


海面


小溪


瀑布

日夜交替

《Crysis》支持實時日夜交替。遊戲中的日升日落都有真實的效果,交替也更加自然。

體積光照(Volumetric Light)

遊戲中的光線會同霧、雲等相互作用,實現更加真實的效果。

表面散射(Subsurface Scattering)

傳統3D畫面在處理光線射向一個表面時,僅處理反射效應。但在真實世界中,很多半透明的材質在遇到光線時,會將其部分吸收,產生散射、折射的效果。如人的皮膚就有94%的表面散射效果。這一效果的應用也是《Crysis》中人物皮膚如此自然的原因。


人的皮膚不再像一塊塑膠


樹葉的邊緣會有一部分透明


牆壁也有此效果

視差映射貼圖(Parallax Occlusion Mapping)

圖中石頭的凹凸效果都使用貼圖生成的視覺假象。這種凹凸貼圖(Bump-Mapping)可用較少的多邊形數量表現高複雜度的畫面,視差映射貼圖(Parallax Occlusion Mapping)則是Bump-Mapping的高級方法,用原模型較少多邊形數的簡化模型,結合法向量、光源和觀察者視角,計算出原模型高多邊形數目的類似效果。

戰鬥塵埃(Battle Dust)

在激烈的戰鬥過後,空氣中仍然會瀰漫著硝煙與塵埃,過一段時間後才會慢慢散去。這才是真實的戰場。

體積霧和體積雲(Volumetric Fog,Volumetric Cloud)

霧和雲在《Crysis》中有自己的體積,是真實的存在,而非簡單的貼圖。進入其中有明顯的層次感,遊戲中甚至有一個關卡專門用來展示該效果。


體積雲


體積霧

爆炸效果

《Crysis》的高動態範圍、粒子系統和高畫質貼圖創造出了驚心動魄的爆炸效果。

即時環境貼圖(Real-Time Ambient Maps)

一直以來,實時繪圖在處理光源時,在意的只有直接光源(Direct Light),對於間接光源(In-direct Light),由於運算量太大,且人眼對於非直接光源的辨識度沒有那麼高,所以通常進行簡化,例如給予整體環境同樣的背景亮度值,或是利用事先產生的光貼圖(Light Map)來製造出明暗的假象。Light Map有個缺點就是必須事先產生,不適合用在光源會實時改變的狀況,也因此《Doom 3》(2004)捨棄了Light Map的作法,僅利用Stencil Shadow + Normal Mapping來產生畫面的明暗效果,雖然所有的光影都是動態產生,但是這種作法也有缺點,就是同時間的光源數受到效能限制,且當光源沒有照射到的地方,呈現出的就是一片黑。

為了解決這個問題,各大廠選擇不同的作法,例如Valve提出「Radiosity Normal Mapping」這樣的技術,將環境光源值依據三個基準向量各自儲存至獨立的Light Map,最後透過Normal Mapping還原,理論上可以處理任意數目的光源,達到環境光源的目的。而《Crysis》採用的作法則是事先計算每個圖素(texel)被環境遮蔽的程度(每個點可以被「天空」看到的程度),存到環境貼圖(Ambient Map)中,然後在實際繪製時則依據多邊形的法向量、光源的顏色與和多邊形的相對位置、以及圖素的遮蔽值來還原出環境光源值,Crytek將這個做法稱為實時環境貼圖(Real-Time Ambient Maps),其實指的就是Ambient Occlusion(環境遮蔽)這個技術,可以看成是全局照明(Global Illumination)的一種簡化作法。


《Doom3》的陰影全黑


《Crysis》的環境貼圖效果


光源即時改變效果(注意左邊實物在失去光源後已然可見)

天氣系統

雨天效果在很多遊戲中都已經非常逼真,而《Crysis》在雪天的效果上則又有了突破。片片雪花的大小形狀、下落速度都各不相同。


雨天


雪天

屏幕特效(Screen Effect)

在屏幕上製造各種特殊效果,以增加臨場感。《Crysis》中此效果包括血跡、泥漬、水紋、結冰等。


血跡


水紋


結冰

DX10 vs DX9畫質

《Crysis》支持DX9和DX10,但只有在DX10下才能設置「超高」畫質,也只有超高畫質才能真正體現其畫面效果的驚人之處。

紋理質量比較


超高紋理質量


高紋理質量


超高紋理質量


高紋理質量

與截圖相比,實際遊戲中超高畫質的優勢更為明顯,更加真實。

陰影比較


超高陰影質量


高陰影質量

超高陰影品質支持柔和陰影(Soft Shadow)。

物體質量比較


超高物體質量


高物體質量

圖中圈出處可體現出超高物體質量的細節進步。

水面質量


超高水面質量


高水面質量

超高質量下的水面波浪更為複雜

貼圖比較


超高/高貼圖質量


中/低貼圖質量

實際上,《Crysis》只有兩套貼圖,超高和高公用一套,中低公用一套。

全部設定比較


全部設定超高


全部設定高


全部設定中


全部設定低

總結

先撇開遊戲性不談,《Crysis》的畫面已經為整個遊戲行業樹立了一個標杆,從對《Crysis》畫面的分析,我們可以一窺未來兩年遊戲畫面技術的發展方向。

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