实时阴影绘制技术研究

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美丽新世界!8款顶尖游戏HDR效果欣赏
 
转自:http://media.qingdaonews.com/printthread.php?t=17483

真实世界,主流游戏HDR效果大比拼!


  随着《帝国时代3》、《F.E.A.R》等DX9c游戏大作的即将推出,关于NV/ATI显卡的画质表现便成为玩家关注的焦点之一。而有关画质的讨论中,HDR特效实际表现出的效果更在玩家中引发了一番大讨论。

  HDR即“High-Dynamic Range”,高动态范围光照的简称。它能够在电脑上再现人类眼睛的视觉效果,通过完全逼真的光照效果让人们在游戏中得到真实的感受。


  真实的视觉效果是HDR所要表现的根本

  我们知道,电脑能够显示的颜色包括红、绿、蓝、Alpha共4个通道,每个通道拥有8bit、也就是256种颜色,每存储一种颜色需要4个8bit即32bit的空间。在这种图像描述模型中,画面中的每个像素色彩和亮度值都是由整数来表示。但是在处理图片时,这种精度依然无法代表人肉眼可以看到的真实世界,难以满足实际使用的要求。并且随着进一步的图形处理运算,颜色部分还会产生细微的变化,经过反复多次运算的积累后,还会产生色彩细节丢失问题,无法真实再现自然的光照情况。

  与采用8位纹理格式(24/32位颜色每像素)的“传统渲染”(LDR, Low Dynamic Range)模式相比,HDR可以支持电影业常用的fp16/fp32纹理格式(每像素采用64/128位浮点数),并支持fp16格式的混合和滤波操作。LDR只能表现出256:1的动态范围(每种颜色的两度范围),而人眼能够感知的亮度范围是1014:1,因此传统的8位整数格式难以表现出真实世界的光照情况。而NVIDIA HDR技术采用fp16的纹理格式,能够支持1012:1以上的动态范围,因此可以表现出非常逼真的光照效果。

  


  《帝国时代3》开启HDR前后效果对比

  HDR技术虽然已成为游戏设计中的大势所趋,但在实际应用中仍存在着某些不和谐的因素。部分玩家表示在某些游戏中HDR效果过于追求高亮度,因而在游戏中造成非常不适应的感觉。

  诚然,游戏的制作水平决定了HDR实现效果的优劣,不同游戏里HDR表现的好坏也会各不相同。以下我们例举了几款支持HDR的主流游戏进行效果对比!即时战略的辉煌:《帝国时代3》HDR对比

  《帝国时代3》游戏能够完全支持DirectX 9.0c和Shader 3.0。如果您使用的是NVIDIA GF6/7系列显卡、ATI RV5**显卡时,在游戏设置的画面设置中的“Shader Quality”的下拉菜单中选择“Very High”即可开启“HDR“效果。

  ◎ 场景一


  《帝国时代3》开启HDR效果



  《帝国时代3》关闭HDR效果

  ◎ 场景二


  《帝国时代3》开启HDR效果



  《帝国时代3》关闭HDR效果

  ◎ 场景三


  《帝国时代3》开启HDR效果



  《帝国时代3》关闭HDR效果

  通过对比《帝国时代3》HDR效果截图可以注意到,开启后的游戏画面效果非常明亮,画面层次感很足,尤其在阳光照射下水面反射效果更是趋于真实,这一点在以往的即时战略游戏中更不难以达到。

  HDR效果:★★★★:《胜利之日:起源》HDR截图对比

  《Day of Defeat: Source》内建最初在《Day of Defeat》当中出现过的4张地图,名称是 Avalance, Flash, Donner和Anzio,Valve采用HDR技术对地图全部重新改造,在游戏当中可以根据玩家在游戏当中运动的方式,所处的地点以及所处的视角来调整实时光照。通过游戏当中的视频选项面板,玩家在游戏当中可以随时关闭/开启HDR效果。

  ◎ 场景一


  开启HDR效果



  未开启HDR效果

  ◎ 场景二


  开启HDR效果



  未开启HDR效果

  ◎ 场景三


  开启HDR效果



  未开启HDR效果

  HDR效果:★★★★:《半条命2:失落的海岸》HDR截图对比

  《半条命2:失落的海岸(Half-Life 2: Lost Coast)》实际上被理解为是一个为了展示技术特效而生的演示程序更为恰当。《失落的海岸》这个新关卡很短,大约10~15分钟就可以通关,但是它却让我们看到了Valve Source引擎的强大实力。相对原版的《半条命2》来说,新关卡所支持的HDR(高动态范围渲染)最为吸引人。今天,我们就来使用NVIDIA和ATI目前最高端显卡,测试一下《失落的海岸》的视觉效果以及性能表现到底如何。

  以下的游戏截图均来自1600x1200分辨率,4xAA+16xAF环境下。游戏内的各种设置均调节到最高,当然HDR选项也会打开。


  ◎ HDR对比场景一




  ◎ HDR对比场景二




  上我们可以看到,上面图片中的木板所反射的光强度很大,甚至有些晃眼。而几秒后的画面亮度则要弱很多,我们就可以清晰的看到木板的材质细节等。这样的效果在《失落的海岸》中被广泛应用,比如岩石,墙壁等场景。

  HDR效果:★★★★

  完美体现,《分裂细胞3》HDR效果截图对比

  育碧的《细胞分裂:混沌法则》是目前HDR特效表现的比较完美的游戏之一,以下为开启HDR前后游戏对比情况。

  ◎ 场景一


  开启HDR效果



  关闭HDR效果

  ◎ 场景二


  开启HDR效果



  关闭HDR效果

  ◎ 场景三


  开启HDR效果



  关闭HDR效果

  开启HDR特效中,高动态范围让亮处效果更加炫目,而同时暗处的细节并未丢失。

  HDR效果:★★★★首款支持HDR游戏!《FarCry 1.3》效果截图对比

  世界上最早实现HDR效果的游戏是《孤岛惊魂》v1.3版,但是很遗憾这是通过安装补丁实现的,而且效果不是很令人满意。

  


  《FarCry》必须安装v1.3版或者v1.31版升级补丁(点击进入下载页面),首先将游戏中所有选项设置到“Very High”,将抗锯齿关闭,然后在FarCry快捷方式中加入如下字段(包括引号):"r_hdrrendering 7" "e_vegetation_sprites_distance_ratio 100.000000" "r_TexNormalMapCompressed 1"。

  具体例如:"C:\Program Files\FarCry\Bin32\FarCry.exe" "r_hdrrendering 7" "e_vegetation_sprites_distance_ratio 100.000000" "r_TexNormalMapCompressed 1"

  ◎ 场景一

 


  FarCry 1.3开启HDR效果



  FarCry 1.3未开启HDR效果

  ◎ 场景二


  FarCry 1.3开启HDR效果



  FarCry 1.3未开启HDR效果

  ◎ 场景三


  FarCry 1.3开启HDR效果



  FarCry 1.3未开启HDR效果

  ◎ 场景四


  FarCry 1.3开启HDR效果



  FarCry 1.3未开启HDR效果

  注意,由于HDR会很耗资源,所以分辨率尽量控制在1280×1024以下。像高频Athlon 64+6800U这样的配置也仅仅比较适合采用1280×1024的分辨率,过高的分辨率将让帧数惨不忍睹。

  另外,你可以通过改变"r_hdrrendering 7"中的数值(范围1-11)来调整HDR渲染时的光线效果。默认数值7是比较合适的设置,如果你打开HDR后感觉性能偏低,那么试着变为"r_hdrrendering 2",这样可以关闭大多数光线效果以提升性能。

  HDR效果:★★★:《战火兄弟连》HDR效果截图对比

  游戏的默认选项中提供了HDR的调节,但通过修改\Ubisoft\Gearbox Software\BrothersInArms\System\User.ini文件能够实现HDR效果的微调。等于号后面的1.000000、1.120000都可以调节,比如调节到2.000000。




  ◎ HDR效果对比


  GeForce 6600开启HDR



  Radeon 9550开启HDR(Soft Lighting/软件光照)



  关闭HDR

  从上面的截图中不难看出,HDR对于画质的提升是非常明显的。不仅光源的表现更加真实,而且被超射的物体也更逼真。

  :《DOOM3》《半条命2》“HDR”效果对比

  早期发布的《DOOM3》、《半条命2》并不支持HDR效果,但通过额外开发的MOD程序也能够开启模拟HDR的Bloom特效。

  ◎ 《DOOM3》


  《DOOM3》中开启Bloom特效的效果图



  《DOOM3》中未开启Bloom特效的效果图

  ◎ 《半条命2》


  《半条命2》中开启Bloom特效的效果图



  《半条命2》中开启Bloom特效的效果图

  HDR与Bloom的差别不是很大,但是他们的技术成分就相差千里:

  第一,HDR效果就是超亮的光照与超暗的黑暗的某种结合,这个效果是光照产生的,强度、颜色等方面是游戏程序可动态控制的;bloom效果则是物体本身发出的光照,仅仅是将光照范围调高到过饱和,是游戏程序无法动态控制的。

  第二,bloom效果无需HDR就可以实现,但是bloom效果是很受限的,它只支持8位RGBA,而HDR最高支持到32位RGBA。

  第三,bloom效果的实现很简单,比如《半条命2》的MOD就是一个很小的很简单的MOD,而且bloom效果不受显卡的规格的限制,你甚至可以在TNT显卡上实现bloom效果(当然效果很差)!

  事实上,游戏开发商往往会将两种特效一起使用以达到一个最终的效果。两者的区别可以举一个最简单的例子:你在游戏中,从黑暗的房间中走到太阳地中,你眼前的景物会很刺眼,随后亮度会降低,完全就同现实中的情况一致。很神奇!这就是HDR特效的威力。而bloom效果实现的光照强度可能不会很真实,同时也是不可变的。

  HDR效果:★(假HDR效果)

  从游戏的发展史以及未来的发展状况来看,随着科学技术的发展,游戏越来越趋向于真实化,玩家不但要求游戏中的每一种物体都有真实的外观,真实的物理特性,同时还要有真实的光照和阴影效果。其实HDR仅仅是游戏在走向真实化的道路中的一小步。
posted on 2006-01-16 15:24 苦行僧 阅读(2541) 评论(2)  编辑 收藏 引用 所属分类: 转载

Feedback

# re: 美丽新世界!8款顶尖游戏HDR效果欣赏 2006-02-13 22:07 laurence
辉哥 收益非浅啊 不错   回复  更多评论
  

# re: 美丽新世界!8款顶尖游戏HDR效果欣赏 2006-04-07 16:19 巴拿马???123
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