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游戏首班车:都说光线追踪是未来主流,它能够为游戏带来什么?

在过去的整整一年里,“光线追踪”这一技术始终是游戏开发行业的热门话题,本质上光线追踪是一种对于3D画面的渲染效果,能够为3D游戏的视觉效果带来质的提升。而自英伟达发布了GeForce RTX2080显卡、并大力宣传这张显卡所能够呈现出的视觉效果之后,这项极具革命性的技术就仿佛陷入了沉寂一般许久再未有相关的消息出现,有的只是断断续续地公布了能够支持光线追踪技术的游戏作品。

实际上,光线追踪的概念早在几十年前就已经出现,而第一次尝试在游戏中投入这项技术的想法还是英特尔公司提出,甚至连天才程序员约翰·卡马克也曾尝试过将这一技术运用到游戏当中,结果后来由于概念比较超前加上技术不成熟的缘故而暂停了发展,后续的结果也是不了了之。由于实装这一技术的游戏不算太多,加上想要体验这一技术的门槛较高,导致有许多玩家至今都搞不清楚光线追踪究竟对于游戏有着怎样的影响,而更不用说何堪称游戏的未来,许多人认为光线追踪能够提升的仅仅只是视觉效果上的提升,但实际上这一技术的能力还远远不止于此。

“光”

当下在开发领域当中,游戏的画面质量已经处于一个瓶颈期,技术的提升相对缓慢,即便是有众多制作精良的游戏,在对比之下也并不存在太过夸张的差距。回想上一次让人们对游戏的画面表现感到惊叹的作品还是发售于2015年的PS4独占游戏《教团:1886》,游戏当中的画面表现很难让人相信这是一款2015年的游戏,甚至将这款游戏放到今天与其他3A大作相比也毫不逊色,由于游戏本身带有些许展示主机性能的成分,加上其游戏体验主打电影化叙事,游戏中的模型精度非常之高且环境渲染效果异常出色,而当这种等级的画面成为的业界标准已经是四年之后的事情,足以说明在这些年里游戏画面技术的提升之缓慢。

《教团1886》的画面质量堪比CG电影

在光线追踪技术完全研发出来之前,绝大多数游戏的渲染方式均采用“光栅化渲染”,所谓光栅化渲染指的是对游戏中的模型以单个像素为单位进行渲染,这样做的好处是能够使单个模型的渲染质量较为出色,并且在游戏运行过程中不会占用太长的时间和后台处理空间。光栅化渲染下的游戏光影同样能够呈现质量出色的视觉效果,但这项技术存在一个最大的问题在于需要大量的人力去对游戏中的渲染进行手工放置,就目前我们能够在游戏中见到的诸如阴影、倒影、反射等效果都是由人力一个个的进行加工,非常消耗开发的精力与时间,所能够呈现的光影效果虽然美观养眼,但却并不符合现实当中的物理规律,并且很容易造成单个模型的渲染相对突兀,难以与周遭场景进行相融。

《光环》中的阴影与渲染有明显的突兀感

而所谓光线追踪,就是指让玩家获得追踪光线来源的能力,能够游戏中的光源所呈现出的效果更佳遵循物理规律,而当光线的效果符合物理规律,自然而然就会提升游戏环境的真实感。但这种技术想要完全实现显然不太可能,如果要考录到每一处光源的效果和反射在,则会大大加重游戏的计算压力,因此英伟达的光线追踪则是用另外一个角度出发,以玩家的视野作为参照,反向追踪只会被玩家所能看到的光线路径,这是一种相对比较完善的即时渲染方式,能够大大降低游戏渲染的工程量,同时也不会对游戏的运行产生太大的压力,但压力不大也并不代表不需要性能过高的硬件才能够实现这一效果,即便是RTX 2080也并没有实现百分之百的完全光追,而是将以往的渲染方式与光线追踪相结合。

《地铁:离去》的光追效果非常惊艳

质变

举一个简单的例子,在以往的绝大多数3A游戏当中,诸如车辆、玻璃等物体都能够反射出地图的场景,而这些反射效果也同样是预先设定好的,这些物体通常不会反射出主角的样子,甚至是在场景发生爆炸、起火等情况时也不会被反射到这些物体上,这是由于这些物体反射出的倒影都是事先设置好的固定图片,即时发生在场景中的效果自然不会被反射,而这仅仅只是开发商为了提升光影效果的常用手法之一,而在纯粹的光栅化渲染当中甚至根本不会出现反射的效果。想要让游戏的画面拥有肉眼可见的提升,光影效果处理的加强绝对是必不可少的环节,这也是为什么许多游戏的画质增强MOD都喜欢大肆炫耀游戏中的光影效果(比如“地上必有水”系列)。

安装画质MOD的《GTA5》

其实开发者们也比较反感这种好似“造假”一般的方式,但更多情况下也是不得已而为之,谁也不愿意自己给自己整活,而如果有了光线追踪在,则这些类似的问题则全都能够迎刃而解,开发者只需要在场景当中设定好模型的材质以及光源的位置,就能够直接形成非常出色的光影效果。有了遵循物理规律的光影效果,或许还能够影响到未来诸多游戏的玩法思路以及规则设计,甚至能够直接将光影作为游戏的一种机制加以利用,举一个最简单的例子,在射击游戏当中有的时候敌人会站在我们视野的盲区,而如果此时在敌人的附近有玻璃或者积水,则能够反射出敌人的具体姿态与位置,而这便是对于我方有利的重要信息,诸如此类,还能够衍生出更多更加新奇的玩法。

开启光追的《战地5》

而同样的,光线追踪的效果固然出色,就像上文中所说的那样,甚至能够为我们所利用,但同时也有可能影响到游戏的体验。同样举一个例子:在大多数游戏当中都存在“环境光遮蔽”这一效果,这同样是开发商为了摆脱光栅化渲染的手法之一,具体表现为从暗处看亮处会感到耀眼,而在亮处看暗处则会完全看不清,而从暗处进入亮处也会感觉到“刺眼”的效果。这一点比较遵循现实物理规则,也能够提升游戏的真实度,而对于部分竞技性射击游戏来说,将环境光遮蔽效果关闭可谓是常识中的常识,这一效果会非常影响玩家的信息获取能力,甚至会直接影响到游戏的胜负,或许对于竞技游戏而言,更加真实的光影效果可能并不是必要的,更不用说表现力更好的光追效果了。

《我的世界》也已经加入光追效果(前后两图材质不同)

我们需要光线追踪吗?

简单来说,光线追踪的目的是在于提升游戏的画面表现力,能够为玩家提供更好的视觉效果以加强游戏的沉浸感与真实感,运用得当甚至能够成为游戏机制的一部分,这符合人们对于这一技术的设想:拉近虚拟与现实的距离。将这一技术用在多数单机游戏当中绝对会发挥出最大的效果,而对于目前市面上用户基数最大的竞技类游戏来说,至少目前还未曾出现过特别强调光影表现的游戏。

目前已确定搭载光追的游戏

因此,即便以后光追能够成为主流,也并不是所有游戏都非常需要这一技术,而鉴于不同的游戏也都有不同的受众群体,是否选择为了光追而购买更好的硬件也需要玩家根据自己的需求酌情选择。但不可否认的是,光追的逐渐成熟让人们看到了未来游戏画面的发展方向,它无疑会成为开发者们的福音,也让我们距离更加真实的游戏世界又近了一步,技术的提升势必也会带动其他领域的发展,相信不久后的游戏领域又会是别有一番风光。

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