游戏原画角色越来越真实，真实感-视频游戏视觉

发布时间：2021-10-14 热度：

    真实感-视频游戏视觉的未来

    游戏视觉正在进入逼真的物理渲染的新时代。我们与图形硬件专家Nvidia谈谈这意味着什么

    想象一下，看着一个视频游戏角色的眼睛，知道他们对你撒谎，或者害怕，或者爱你。

    现在，即使使用当前的多核处理器和图形芯片组的惊人功能，我们在《FarCry4》，《刺客信条：团结》和《古墓丽影》等视觉精美的游戏中遇到的人脸上也缺少某些东西，有些人性化的火花。这种现象有一个著名的名字，即“机器人谷”，它是由机器人学教授森弘昌宏创造的。他的假设最早是在1970年提出的，因为随着人类复制品越来越接近真实性，微小的不准确性逐渐变得令人不安。电子游戏角色看上去真真实，但还不够真实，我们因此退缩了。

    电子游戏世界也被类似地抽象。侠盗猎车手5（GrandTheftAutoV）中的洛斯桑托斯（LosSantos）市；繁华的《刺客信条：统一》巴黎……所有表面细节都在那里，但这些只是虚拟胶片。大多数门都是锁着的，如果您将GTA最强大的火箭发射器对准任何建筑物，那么爆炸的冲击将完全不会造成任何损害。模拟倒塌砌体的计算成本巨大。

    现实问题，这些是视频游戏图形卡制造商所面临的挑战，这些复杂硬件可插入您的计算机或控制台中，并与中央处理器配合工作以产生令人叹为观止的视觉效果。图形硬件专家Nvidia内容和技术高级副总裁TonyTamasi说：“游戏开发者对高度仿真和动态的世界越来越感兴趣，这种世界允许玩家以有趣的方式创建，破坏和与环境互动。”“通过拥有更多的动态体验或仿真驱动的设计，世界变得更加生动活泼，并参与其中，而不必仔细且昂贵地进行建模，动画和脚本化。”

    现在，游戏开发人员不再将环境构建为美化的3D电影背景，而是将其构建为对玩家行为做出反应的一组模拟物理对象。朝着这个方向发展已经有好几年了：诸如《红色派系》，《孤岛惊魂》，《孤岛危机》和《突破》之类的作品都具有可破坏的风景，但是它受到了很好的控制，并且只针对特定区域。即使是《战地风云4》在视觉上令人印象深刻的Levolution系统，也可以在某些建筑物上运行，该系统创造了真实的大规模破坏景观时刻。但是，似乎即将出现的游戏标题，例如微软重启开放世界动作冒险《镇压》，以及多人策略射击游戏《彩虹六号：围攻》都将具有大规模破坏能力，这完全改变了玩家的游戏环境。

    图形卡制造商和Cryengine和UnrealEngine4等高级3D游戏引擎背后的编码人员在实时物理计算方面取得的进展已允许这样做。我们正在进入基于物理的渲染的新时代，其中对每种纺织品和材料进行仿真以产生自然的反应性环境。塔马西说：“我们必须开发GPU友好的高度并行的物理模拟算法，在许多情况下，这需要我们从根本上重新考虑算法。”“我们正处于这些事情可以产生真正涉及体验的时刻。蝙蝠侠和无主之地的专营权确实使这种能力令人振奋。”

    开灯，走向自然模拟环境的另一关键部分是照明。多年来，光影源被“烘焙”到视频游戏场景中，这意味着它们被艺术家绘制到了景观上。现在，游戏具有逼真的物理光源，可以模拟光线与物体之间的相互作用。角色在路灯下经过时会投射阴影；火焰从金属剑上闪闪发光。圣杯是“全局照明”，本质上是一个系统，该系统可以精确地模拟光在不同表面之间的反射和折射方式，从而创建一系列间接光源。这在动画电影中很常见，但是它们可以使用功能强大的整个计算机场预先渲染每个场景。游戏必须在单个PC或控制台上实时渲染每时每刻。

    “多年来，我们在实时渲染功能方面取得了惊人的进步，”Tamasi说。“阴影已经从简单的斑点到硬边投射阴影，再到软边阴影贴图，再到一种称为环境光遮挡的全局照明形式。许多具有广泛计算机图形功能的电影都使用称为路径跟踪的高级渲染形式。它们模拟了实际的光传播，向场景中发射了数十亿条光线，将它们反射回去，并物理模拟了光线与表面的相互作用。这些技术可以产生很好的结果，但是计算上却非常昂贵。不过，它们可以在GPU上完成；Nvidia拥有Iray（物理上正确的，逼真的渲染解决方案）和OptiX（光线跟踪引擎），可将您提升到交互式现实的新境界。”

    我们将在2015年全年看到这些进步的成果。诸如Witcher3，Bloodborne和ProjectCars之类的产品均具有复杂的实时照明和阴影效果，并承诺在动态天气，昼夜循环和微妙的元素上进行创新粒子效果。塔玛西说：“想象一下真正的基于模拟的体积尘埃云，它被降落斩波器踢起，玩家角色在这些尘埃漩涡中移动，并与之相互作用。”“或者人物在城堡的墙壁上打孔，让阳光从外面射入，从地板上弹跳到墙壁上，再到窗帘。”

    人类的问题，但是仍然有一个大问题悬停在这些环境的居民身上。尽管《我们最后的回忆》中乔尔和埃莉的面孔以及《使命召唤：高级战争》中的凯文·史派西的面孔确实充满了人性，但仍然存在着令人困扰的错位。一个沟。

    Nvidia看到了。Nvidia欧洲首席技术传播者PhilScott说：“皮肤是一个计算难题。”皮肤将吸收来自环境的光，然后光在肉的前几毫米内散射。然后，它会重新出现，并以遇到的颜色为其着色。如果我举起手来，你会在边缘看到红色的光芒：在游戏中，我们现在真的正在进入那些重要的微妙之处。”

    头发也一直是一个问题-渲染成千上万的轴来创建看起来不像塑料假发的东西已经尝试了很多团队。AMD是另一家显卡制造商，也是Nvidia在该领域的主要竞争对手。AMD开发了TressFX技术来帮助解决该问题-它在《古墓丽影》游戏中生产了LaraCroft令人信服的有弹性的小马尾巴。

    似乎是外围的东西，但事实并非如此。斯科特说：“如果视频游戏要讲更多的情感故事，那么这很重要。”“更好的皮肤使角色更可信；眼睛是通向灵魂的门户。作为人类，我们在眼神中互相注视，我们通过眼神交流；因此，即使它们只占屏幕空间的一小部分，开发人员也需要花费大量渲染工作才能使它们逼真。”

    英伟达欧洲开发技术负责人乔恩·詹森（JonJansen）提出了主题。他说：“眼睛是如此复杂，因为它们与光相互作用的方式。”“这是一个镜头系统，内部反射很多。看一下汽车行业如何在模拟中渲染大灯的方式-这是光线追踪的真实测试，因为内部反射很多。眼神中有些事情正在发生。

    “由于角膜表面不是完全不透明，因此还存在光在角膜下的次表面散射问题。眼中发生着所有这些微妙的物理现象，如果您花时间去做正确的事，您会得到回报–您可以获得惊人的结果。”

    情感作为游戏设计

    当然，具有逼真的物理特性的可破坏世界，以及双眼呆滞的美丽人类角色，不会使不良游戏变好或使无聊的故事变得令人兴奋，但它们可能使开发人员能够探索更微妙的叙述。Rockstar于2011年拍摄的犯罪剧《黑色》（LANoire）广泛使用了面部动作捕捉技术，它要求玩家通过阅读表情和肢体语言来确定嫌疑犯在讯问期间是否在撒谎。情感保真度还不完全存在，但可能会在几年后出现。去年下半年，SupermassiveGames发布了即将到来的直到直到黎明游戏的演示，展示了其对面部表情动画的深刻使用：

    也许我们有一天会看着游戏角色的物理渲染眼睛，并从光线从其角膜闪耀的方式中了解他们的沮丧或绝望。也许有一天，情商将和手眼协调一样重要。

    但是，我们是否会处于将游戏环境和游戏角色误认为真实事物的阶段？EpicGames的联合创始人蒂姆·斯威尼（TimSweeney）去年表示，我们可以期待十年之久。是吗塔玛西说：“在实时渲染中，我们离真实感还有很长的路要走。”“在电影中，我们已经达到了对于大多数观众来说，有限数量的人类CGI通过（如照片般逼真的）的程度。这些电影每帧的渲染时间实际上是无限的，并且艺术家会仔细扫描，制作和动画单个表演。

    “就可以在视觉上传达的内容而言，实时图形可能比胶卷落后十年或更长时间，而且胶卷还没有'完成'。我会说我们还有几十年的创新。”