游戏客栈今日报道(2016.09.27)kkrieger这个名字大部分玩家可能没听过,但是提及96k的3D游戏,大部分人都会想起那个只需要将图片解压,并等待几分钟就能玩的惊艳射击游戏,最重要的是:画面居然还不错!
这便是实时渲染的艺术。日前,VRStar Star Talk大师讲座中,国际级资深技术总监张洋先生便以切身经历为例,分享了游戏渲染技术的发展,并与国际级资深艺术家Lothar Zhou,VRStar游戏模型总监楚佳奇和VRStar游戏特效总监郭飞一起探讨了游戏渲染的未来可能性。
游戏引擎与实时渲染
无论是CryENGINE还是Unreal,在实时渲染上居然比不过一个几年前的96k游戏?
专家表示,虽然对玩家来说,游戏引擎就是游戏的建模、贴图、光影、互动等画面和细节表现,但实际上,游戏引擎更像是一些已编写好的可编辑电脑游戏系统或者一些交互式实时图像应用程序的核心组件,就像发动机一样,让开发者们能容易和快速地做出游戏程式而不用由零开始。
在画面层面,游戏引擎的核心就是能否在实时性和画面上取得平衡,游戏帧数,就是实时渲染的重要指标之一,一般要求每秒60帧画面,我们才不会感觉到卡顿感。
当然,很多时候,实时渲染应该被叫做模拟渲染。这是因为,在游戏引擎的实时性要求下,有些效果只要以更取巧的方式去模拟实际场景就可以,比如《GTA》使用了一种技术,将画面的光照、反射、阴影等信息分别进行渲染,最后将不同的图层通过算法合并,就能得到大大节省资源,实时性更强,但又不失真实的游戏图像。有些引擎甚至直接使用预先设定好的材质参数或贴图,使得场景看上去“像”真实的即可。
《GTA5》
实时渲染的进化之路
画面渲染的两大分支是CPU和GPU(显卡),在远古时代,毫无疑问是CPU占据主流,但在显卡和引擎技术快速发展的现在,画面越来越真实、渲染越来越实时的显卡渲染已经成为游戏的主流。
张洋介绍道,在2007年的游戏《孤岛危机1》里,CryENGINE首次实现超大地形的渲染和树林体积光效果,在4年后的《孤岛危机2》中,延迟光照渲染成为了引擎的新标准,而在最新的《孤岛危机3》、《魔兽世界》等游戏中,像素精确的置换图技术、实时全局光照技术、PBR(physically-based rendering,基于物理渲染)已经被广泛使用。
但这改变不了一个事实,实时渲染追求的依然是速度,换句话说,如何在不太影响画面的前提下“偷懒”。以延迟光照渲染为例,这种类似于手机拍照,然后用美图秀秀来修图的技术虽然在画面上登峰造极,但依然不是完全的实时渲染,所以在这点上,如今的各种大作依然要向kkrieger拜下风。
实时渲染vs离线渲染
目前,一些顶级引擎如CryENGINE和Unreal等实时渲染出来的画面在观感上已经和Pixar、工业光魔等特效大厂相差不大。
当然,实际对比起来相差还是挺大的。动画电影用的更多的是离线渲染,不一定要马上给出结果。比如工业光魔、Pixar等电影公司,一帧画面可能要大量的机器渲染一天才能跑出画面来。
离线渲染一开始的设计就是追求精细,将渲染交给CPU来计算所有对画面带来影响的因素,比如《疯狂动物城》中兔子警官的数万根毛发、热带雨林场景中十几盏灯光的照射、反射、在反射等等。而在游戏引擎中,只有重要的因素会被重点关照,比如主角人物、敌人等,而环境、天气、细节这些都被经过简化简化再简化,这就是为什么我们取一帧电影截图和一帧游戏截图对比,就会发现电影截图依然那么精细,而游戏截图有些地方模糊不清的原因,实时渲染和离线渲染有了截然不同的方向。
这会是娱乐产业的未来吗?
对开发游戏而言,无疑采用游戏引擎会更加便捷和简单。如今的游戏引擎早已不是玩家眼中只负责画面技术的工具,而是包括一整个开发流程,有些移动游戏引擎如Unity和Cocos甚至将发布工具都打包在里面。
包括美术外包,都可以给出引擎格式的出图,这就是引擎带来的标准化好处,使游戏能够更快捷的使用各种标准组件合成,并且由于画面越来越逼真,引擎的开发成本越来越高,除非特殊要求不被引擎支持,否则大多数开发商都选择商用引擎进行游戏开发。
对VR产业,现在需要解决的并不是画面的真实性,而是即时性。据日本动画公司Marza今村理人介绍,VR的每秒帧数达不到75的话,会出现头晕症状。而目前游戏引擎厂商更多的是解决PC端和移动端画面真实性的问题,如果想在VR上采用实时渲染,游戏引擎必须解决畸变色差纠正、双屏渲染、高分辨率、传感器信息同步等特有问题,这样无论是VR影像还是游戏,才会在游戏引擎的高效率低成本带动下快速发展。