光線追蹤、DLSS、多邊形圖形、全局渲染、物理材質,相信身為遊戲玩家的你對這些名詞並不會陌生,顯卡、主機和新遊發佈會上,廠商總會為玩家演示一系列“黑科技”,以證明業界的進步。
而這些技術其實都可以歸於一門學科——計算機圖形學,一門讓顯示技術更加逼近真實的學科。舉個例子,遊戲宣傳時總會出現的“光線追蹤”概念,就是計算機圖形學一個相當重要的組成部分:渲染。早在1979的一篇論文《用於陰影顯示的改進照明模型》裡,論文作者特納,就已經通過光線追蹤實現了全局光照。
當然,我們都知道,1979年的遊戲,基本上不需要這項技術,因為當時的遊戲,是這個樣子的……
雅達利知名遊戲
理論領先於實際,是件很常見的事,畢竟遊戲也不過是計算機圖形學的應用方向之一,真正將這二者結合,對兩個領域都做出過巨大貢獻的人,還得是Id Software的創始人:約翰·卡馬克。
年輕時的約翰卡馬克
坊間關於此人的軼事實在是不少,該大神總是喜歡用一系列匪夷所思的操作來驗證我等凡人貧乏的想象力。將時間拉回到上世紀,其開發的《毀滅戰士》以及《德軍總部3D》《雷神之錘》,用上了不少渲染黑科技,幾乎是憑一己之力為3d FPS這個當今遊戲界當之無愧的主流類型打下了堅實基礎。自此,遊戲業界開始重視起“引擎”的開發,大公司紛紛製作推出自家的自研引擎。
這位大哥具體做了什麼呢?很簡單,通過代碼,讓計算機實現了更高效的圖形處理功能,4個字來概括——榨乾性能。
比如運用在《毀滅戰士》裡的二叉樹分割技術,《毀滅戰士3》上的“超紋理技術”,運用在《雷神之錘3》裡的“光影體積柵格化”、“平方根倒數速算法”(光聽見名字就頭疼了),圖形學方面大的突破,特別是渲染這塊,有許多成就都能歸功於這位天才程序員。
詳情可以參照這本書《DOOM》啟示錄
拋開這些不談,我們聊聊現實。現在的一些廠商在宣傳自家的遊戲時,喜歡用這樣幾個概念:多邊形數量,光線追蹤,是否支持DLSS。其中多邊形數量則涉及到圖形學的其中一部分——建模。
多邊形數量也是其中一個較容易理解,也是玩家最直觀的部分。我們現在看到的3d建模,其實是由一個個多邊形組成,多邊形面數越多,模型就越精細。比如遊戲《dota2》裡面的水人模型,由於設定上全由水組成,圖形構成極為簡單,全身上下只有2400個模型面數。
水人模型
而另一名英雄“森海飛霞”,原型來自現實的松鼠,為了重現尾巴毛髮的質感,V社使用了12500個模型面數,是水人的5倍。
松鼠=5水人
主流的3A大作,會採用“堆料”的思路,提高模型的多邊形數量,讓模型看上去更精緻,這樣隨之帶來的則是更高昂的成本。
許多獨立遊戲顯然無法採用這樣的方案,於是它們另闢蹊徑,通過“故意”減少建模的多邊形數量,來讓畫面整體形成一種奇妙的美術風格,也就是我們常說的“low-poly”美學設計風格。
這樣的風格也幾乎快成了獨立遊戲美術的一陣風潮,比如像比較熱門的《槍火重生》《紀念碑谷》《為了吾王》等遊戲。《紀念碑谷》將低多邊形與非歐幾何相結合,形成奇妙視角奇觀,《為了吾王》有著強烈歐洲中世紀風格元素,《槍火重生》則鮮明地融入了我們熟知的國風元素,斗笠、劍戟、大漠狂沙,一幅國風武俠的畫卷向玩家們展開。
《槍火重生》實機演示
而光線追蹤技術則毫無疑問是當今風頭最勁的“香餑餑”。PS5的光線追蹤特徵,包括全局光照、陰影、反射、音頻,你在遊戲裡的任何時間、任何地點,都能看見最為真實的光影效果(前提是遊戲要支持此功能)。
你可以在玻璃面看到景色的的映照,你可以看到更真實的場景明暗對比視覺效果,通過“環境光遮蔽”,你能清晰感覺到光照在不同材質的表面呈現的效果,當然,這一切的前提是,你的顯卡足夠給力。
而DLSS技術,則讓現有的光照渲染如虎添翼,通過DLSS的AI算法,電腦能輸出能高分辨率的圖像,完成1080p到4K的大升級。
這些技術的進步,讓我不禁對未來充滿了期待,電子遊戲這一新興的事物,如今正在技術的軌道上飛馳,說不定真有一天,我們能看到1:1還原現實的遊戲,到那時,遊戲或許成為另一種現實,也說不定。
《我的世界》光追版