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騎馬與砍殺2:霸主 開發日志——全局光照

翻譯:矮子@騎馬與砍殺中文站

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Greetings warriors of Calradia!

卡拉迪亞的戰士們,大家好!

 

光照對于任何一款現代游戲都非常重要。優秀的光照效果能使屏幕上不同的視覺元素結合起來,提供更真實且美觀的效果。反之如果光照效果不好,即使最精細的模型和紋理也會顯得黯淡無光且毫無生氣。我們團隊敏銳地意識到了這一點,這也是我們將全局光照(以下簡稱GI)引入到我們游戲引擎的原因。(我們在《《騎馬與砍殺2:霸主》開發日志(49)——全新的引擎》中曾經簡要地介紹過)

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最近我們一直致力于增強和大范圍優化這個引擎功能,因此我們想和花點時間和大家擴展開來,詳細討論一下GI,包括我們的需求,系統如何運作以及在應用時遇到的困難。

 

那么,什么是GI呢?簡單地說,GI是一個系統,它能模擬光線如何從一個表面反射到另一個表面上,也就是間接照明。這種技術能使光源(如火把)發射的光線以更自然的方式與周圍物品相互作用,其中一些光線被物體吸收,剩下的反射到其它物品上。最終在游戲世界里呈現出真實世界的光照效果。

 

根據這些要求,我們決定使用一種靜態解決方案,在預定義的探測點上進行光線傳輸。

在《霸主》中,我們決定采用一種GI的處理方案來處理不同的照明環境,這種方案可以在廣泛的硬件上應用,并且使內存和硬盤的使用率更低,每個場景所需的人工也會更少。根據這些需求,我們決定使用一種靜態的解決方案,在預定義的探測點上對光線進行傳輸。

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我們從多種技術上獲得靈感以實現我們的目的。光照的核心程序是使用預計算的輻射傳輸技術在動態低頻照明環境(如Sloan, et al, 2002)中進行實時渲染。此外,我們還實現了游戲內一個離線光線追蹤器,以確保光照能符合地面的真實效果。之后,我們還對計算程序進行了一些修改,這樣就不會對游戲性造成負面影響(如增加火把的環境光照)

 

我們現在引擎所使用的這種探測為基礎的光照方式,最主要的一個問題是漏光,這會大大降低畫面質量。為了解決這個問題,我們使用了陰影貼圖程序(Morgan McGuire, 2017),這種程序一般用于帶有可視幻燈片的輻照度和光場探測器。不過,這個應用過程中難度最大和耗時最長的部分是實現自動化探測,以及對陰影貼圖進行放置和渲染。

 

首先,探測點越少越好,因為這樣可以節省大量內存和硬盤的使用率,這也是我們設計這個系統的初衷。因此,為了在不增加硬件負擔的同時還能獲得滿意的視覺效果,我們在自動渲染的過程中使用了導航網格來獲取代理點的位置。然后,再通過這些位置投射的光線來查找場景的可見點。整個查找可見點的過程都是以網格的方式自動進行探測。在此之后,系統會自動將陰影貼圖分配給可能導致漏光的點。例如,一個處于房屋外部的點有可能影響房屋的內外部光線,系統會探測到并自動進行陰影貼圖的渲染以防止其漏光。最后,系統會計算每個點的光線傳輸函數。無論什么等級的城鎮,無論是多人地圖還是內部場景,這個過程都可以一次性完成。

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這個自動渲染的過程可以通過編輯器在我們內部的集成系統中運行,為場景制作節省大量的時間。好消息是這個功能也能供MOD制作者使用,而且使用起來非常簡便,只需要在場景編輯器中按下一個按鈕便能實現這個功能。此外,還有許多高級編輯操作的優化,如套索以及編輯器中的幾何選擇操作和各種快捷方式,都能為場景制作節省時間。

 

 

對于這個系統的最終結果我們是很滿意的。我們在GI上的應用很顯然增強了游戲的視覺效果,使場景更立體,環境更逼真。實現這一切的同時,還使游戲對硬件的需求降到了最低!

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