晶体动力开发日志:物理渲染与后期特效

晶体动力开发日志:物理渲染与后期特效

这次的开发日志由 TA(Technical Art)总监 Mike Oliver 出马,讲述团队所应用的主要技术手段。原文查阅官方博客

我们在《古墓丽影:崛起》中的主要目标之一,就是创建一个基于现实的、丰富可信的环境,让环境成为玩家们与劳拉联系的渠道。然而基于游戏环境的有限性以及连续性,要实现这一目标难度极大。帮助我们解决这一视觉挑战的,是 PBR(Physically Based Rendering,物理渲染)和 PE(Post Effects,后期特效)。

相对来说,PBR 在游戏领域是个非常新鲜的技术,但在电影产业已经得到多年的广泛应用。利用这一技术,美工设计得以精确模仿真实材质和光照,让物体表面根据各自的吸收和散射特性,精确地将光线反射和折射。这样,物体看起来更加真实和自然。光照最终通过对图像的使用以及对真实照明条件的模拟而实现。这些技术组合起来,创建起一个充满真实感的游戏环境。

PE 在创建真实游戏世界的过程中也扮演了重要角色。这些过滤器能够应用于游戏世界,从而达成游戏最终的精细度和结合度。

下面就为大家一一介绍《古墓丽影:崛起》中经常用到的技术(技术盲翻译表示专有名词就随手瞎翻了!)。

基于图像的照明效果(Image Based Lighting)

这项技术是把光线信息储存在纹理中,称为探针(probe)。探针将光线信息放置到周边区域,模拟真实光照条件。下图是个示例,图一展示一个房间仅被一个平行光源(directional light)照亮,图二是同样的房间中放置一个应用光源探针(applied light probe)。这项技术让设计师们的工作更为灵活,能够大大削减对屏幕上光线亮度的需求,但同时又大大增加灵活性和画面质量及最终效果。

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基于物理的材质模拟(Physically Based Materials)

这一技术能够让上述图像照明模型充分发挥其优势,模拟出更为准确和自然的物体表面,在多种光线条件下都能保持其模拟质量。材质被分为三个部分:反照率、粗糙度、反射比。反照率决定了物体表面颜色的强度,反射比决定了物体表面的金属质感,而粗糙度决定了有多少光线被打散。

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后期效果(Post FX)

我们在 PBR 工作流程中加入并改进了大量的后期处理效果。这是最后的步骤,让设计师将所有元素最终结合在一起。《古墓丽影:崛起》所呈现的效果、所传递的感受,极大程度上是由它们所决定的。

颜色分阶(Colour Grading)

这是《古墓丽影:崛起》中被大量使用的一种后期效果。它让设计师能够对最后的渲染图进行亮度、饱和度、对比度和颜色映射的调整。这一过程是通过LUT(look up table)实现的。一个 LUT 就是 256 x 16 的一个纹理,其中包含了所有的颜色校正信息。这是《古墓丽影:崛起》中很强大的一个特性,给游戏画面提供了最终的修正效果,巩固画面基调、确定故事和叙事氛围。

下图是一些示例,展示颜色分阶能实现的效果。基础LUT是游戏中的无颜色分阶的原始渲染图,最后才是关卡中使用的 LUT。暖色调的幻想风 LUT 只是一个例子,显示你可以轻易地修改一个空间内的氛围和格调。

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自适应色调映射(Adaptive Tone Mapping)

这是现代电子游戏界的一个特效,由 PBR 引入。屏幕得以由高动态范围特效(High Dynamic Range,HDR)所照亮,这意味着光线可以达到异常明亮的程度。然而电视与我们的眼睛一样,无法显示这个亮度范围的光线,必须经过调整。而自适应色调映射能够自动调整极限范围的光线,让显示器能够显示出来。在《古墓丽影:崛起》中,当劳拉从黑暗处走进光亮处,亮度的切换就是通过这一技术完成的。

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屏幕环境光遮蔽(Screen Space Ambient Occlusion)

这是一种渲染技术,用于计算一个平面受光亮影响的程度。黑暗处和阴影处受影响较小。在《古墓丽影:崛起》中,这一技术发挥了重要作用,是它将物体融入了环境,显得真实可信。

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动态模糊(Motion Blur)

这是一种在《古墓丽影:崛起》中广泛使用的后期效果。游戏中很大一部分流程都聚焦于探索和穿行,因此我们使用动态模糊来展现速度、流动性和粘合性,从而创建一个真实环境。

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景深(Depth of Field)

景深是远近焦点之间的空间,在《古墓丽影:崛起》中,我们使用景深分割前景和背景要素,同时,也把玩家的注意力引导到关键区域。

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环境空间映射(Screen space reflections)

这是《古墓丽影:崛起》中新增的特性。它能有效地反映环境状况,帮助我们让劳拉融入周遭,从而增加游戏世界的真实性。

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屏幕眩光效果(Screen Glare)

这是一个微调性的特性,在游戏中大量被使用。它能在镜头上添加斑点,从而体现出不同的光线情况、细小的灰尘和颗粒、雨滴等。我们用它强化游戏的整体效果和游戏体验。

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体积照明(Volumetric Lighting)

这是一种3D效果,模拟环境中的光柱,例如光线穿越窗户的情形。这帮助我们创建一个能够让角色与之互动的真实环境。同时,它还是一个出色的故事讲述机制,能够指引玩家将视线投往需要关注的地方。

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