《騎馬與砍殺2：霸主》新開發(fā)日志介紹全局光照

《騎馬與砍殺》官方團(tuán)隊(duì)公布了全新一期的開發(fā)日志，本次介紹了目前所使用的全局光照特效。

翻譯：矮子@騎馬與砍殺中文站

光照對(duì)于任何一款現(xiàn)代游戲都非常重要。優(yōu)秀的光照效果能使屏幕上不同的視覺元素結(jié)合起來，提供更真實(shí)且美觀的效果。反之如果光照效果不好，即使最精細(xì)的模型和紋理也會(huì)顯得黯淡無光且毫無生氣。我們團(tuán)隊(duì)敏銳地意識(shí)到了這一點(diǎn)，這也是我們將全局光照（Global Illumination，以下簡(jiǎn)稱GI）引入到我們游戲引擎的原因。

最近我們一直致力于增強(qiáng)和大范圍優(yōu)化這個(gè)引擎功能，因此我們想和花點(diǎn)時(shí)間和大家擴(kuò)展開來，詳細(xì)討論一下GI，包括我們的需求，系統(tǒng)如何運(yùn)作以及在應(yīng)用時(shí)遇到的困難。

那么，什么是GI呢？簡(jiǎn)單地說，GI是一個(gè)系統(tǒng)，它能模擬光線如何從一個(gè)表面反射到另一個(gè)表面上，也就是間接照明。這種技術(shù)能使光源（如火把）發(fā)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(xiàn)出真實(shí)世界的光照效果。

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(huán)境，這種方案可以在廣泛的硬件上應(yīng)用，并且使內(nèi)存和硬盤的使用率更低，每個(gè)場(chǎng)景所需的人工也會(huì)更少。根據(jù)這些需求，我們決定使用一種靜態(tài)的解決方案，在預(yù)定義的探測(cè)點(diǎn)上對(duì)光線進(jìn)行傳輸。

我們從多種技術(shù)上獲得靈感以實(shí)現(xiàn)我們的目的。光照的核心程序是使用預(yù)計(jì)算的輻射傳輸技術(shù)在動(dòng)態(tài)低頻照明環(huán)境（如Sloan, et al, 2002）中進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染。此外，我們還實(shí)現(xiàn)了游戲內(nèi)一個(gè)離線光線追蹤器，以確保光照能符合地面的真實(shí)效果。之后，我們還對(duì)計(jì)算程序進(jìn)行了一些修改，這樣就不會(huì)對(duì)游戲性造成負(fù)面影響（如增加火把的環(huán)境光照）

我們現(xiàn)在引擎所使用的這種探測(cè)為基礎(chǔ)的光照方式，最主要的一個(gè)問題是漏光，這會(huì)大大降低畫面質(zhì)量。為了解決這個(gè)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(chǎng)探測(cè)器。不過，這個(gè)應(yīng)用過程中難度最大和耗時(shí)最長(zhǎng)的部分是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化探測(cè)，以及對(duì)陰影貼圖進(jìn)行放置和渲染。

首先，探測(cè)點(diǎn)越少越好，因?yàn)檫@樣可以節(jié)省大量?jī)?nèi)存和硬盤的使用率，這也是我們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的初衷。因此，為了在不增加硬件負(fù)擔(dān)的同時(shí)還能獲得滿意的視覺效果，我們?cè)谧詣?dòng)渲染的過程中使用了導(dǎo)航網(wǎng)格來獲取代理點(diǎn)的位置。然后，再通過這些位置投射的光線來查找場(chǎng)景的可見點(diǎn)。整個(gè)查找可見點(diǎn)的過程都是以網(wǎng)格的方式自動(dòng)進(jìn)行探測(cè)。在此之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將陰影貼圖分配給可能導(dǎo)致漏光的點(diǎn)。例如，一個(gè)處于房屋外部的點(diǎn)有可能影響房屋的內(nèi)外部光線，系統(tǒng)會(huì)探測(cè)到并自動(dòng)進(jìn)行陰影貼圖的渲染以防止其漏光。最后，系統(tǒng)會(huì)計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的光線傳輸函數(shù)。無論什么等級(jí)的城鎮(zhèn)，無論是多人地圖還是內(nèi)部場(chǎng)景，這個(gè)過程都可以一次性完成。

這個(gè)自動(dòng)渲染的過程可以通過編輯器在我們內(nèi)部的集成系統(tǒng)中運(yùn)行，為場(chǎng)景制作節(jié)省大量的時(shí)間。好消息是這個(gè)功能也能供MOD制作者使用，而且使用起來非常簡(jiǎn)便，只需要在場(chǎng)景編輯器中按下一個(gè)按鈕便能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。此外，還有許多高級(jí)編輯操作的優(yōu)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(chǎng)景制作節(jié)省時(shí)間。

對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)的最終結(jié)果我們是很滿意的。我們?cè)贕I上的應(yīng)用很顯然增強(qiáng)了游戲的視覺效果，使場(chǎng)景更立體，環(huán)境更逼真。實(shí)現(xiàn)這一切的同時(shí)，還使游戲?qū)τ布男枨蠼档搅俗畹停?