什么！？光玩《賽博朋克 2077》到底行不行？
作者：劉瓊 上海安世亞太光學應用工程師
文章首發：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
本文共計1609字，閱讀時間預計5分鐘
編者按
《賽博朋克 2077》作為最近大熱的一款游戲，因其高還原度場景、酷炫的光影效果和未來感而令無數玩家心馳神往。那么這款游戲到底為什么比其他3D游戲畫面更逼真呢？作者在文中對其進行了分析，讓你更懂《賽博朋克 2077》。
2020年12月10日，《賽博朋克 2077》這款波蘭游戲公司CD Projekt RED打磨已久的作品，歷經了數次跳票之后終于來到了玩家們的手中。即便那天是工作日，但仍未影響到游戲的熱度，Steam平臺上同時在線玩家數量依然龐大。作為打工人的我不禁陷入了沉思：“你們是怎么做到的？”
既然領導不給假，看看游戲介紹和評論總可以吧？
“ 《賽博朋克 2077》是一款徹頭徹尾的 RPG 作品，相信很多玩家都會沉迷于第一人稱和火光四溢的未來戰斗中，這款作品也許會成為近年來最令人激動、血脈僨張、有趣的游戲作品之一。”
“《賽博朋克2077》全球游戲媒體評分大致如下，IGN 9分，GameSpot 7分，Game Informer 9分。截止12月10日MetaCritic共收錄43家媒體評分，均分91。”
既然評論這么好，試試購買下載安裝總可以吧？
終于迎來了數月內第一個不用加班跑仿真的周末，瓜子零食水果都準備好了。然而當打開游戲的那一刻突然發現，游戲的畫面怎么和宣傳照里面的差別那么大？我的電腦配置明明已經很好了啊。不行，我要退款！
冷靜下來后，我開始上網搜索和我一樣遭遇的小伙伴。經過一番查探，我的表情逐漸凝固，并開始意識了到問題的嚴重性。我的顯卡好像無法支持”RTX Ray Tracing”?
游戲畫面為什么這么差？原因找到了！
傳統3D游戲的渲染一直在使用光柵化技術。該技術將3D模型轉換為2D屏幕上的像素，進行處理或“著色”后再顯示在屏幕上。這項技術忽略了光與物體相互作用的很多要素，所以往往會給人帶來不真實感。
和傳統的光柵化技術相比，RTX Ray tracing有了革命性的提升。這項技術讓游戲支持實時光線追蹤技術以及區域陰影、光照反射和環境光遮蔽等各種特效，能夠讓游戲接近電影級畫質。這讓開發者創造出接近真實世界的光線技術，使得游戲更加逼真，給玩家打造夢幻般的游戲體驗。
光線追蹤是新奇事物嗎？其實它一直都在。
光線追蹤（Ray tracing )來自于幾何光學的一項通用技術，它通過模擬光與物體或表面之間的作用，得到光線的路徑。該技術廣泛應用于計算機圖形學。
第一時期：光線投射 Ray Casting
1968年，IBM的Arthur Appel提出了一種用于光線追蹤的算法，完成了圖片渲染的雛形仿真。彼時它的名字叫做ray casting。
第二時期：光線追蹤 Ray Tracing
1979 年，Turner Whitted詳細解釋了如何捕捉光的反射、折射和散射。創造性的引入光與物體表面的交互作用，讓光線可以在空間中持續傳播。該方法也被稱為經典光線追蹤法、遞歸式光線追蹤（Recursive Ray Tracing）方法，或 Whitted-style 光線追蹤方法。
第三時期：光學渲染 Rendering
1984 年，Lucasfilm 的 Robert Cook、Thomas Porter 和 Loren Carpenter將蒙特卡洛方法（Monte Carlo method）引入到光線追蹤領域，將經典算法擴展為分布式光線追蹤算法（Distributed Ray Tracing）。
1986年，加州理工學院Jim Kajiya教授進一步描述了光的散射現象。
這兩篇重要的論文完善了計算機圖形學早期的構架，此時數字電影也應運而生。光線追蹤技術可以完成許多傳統電影制作中做不到的鏡頭或畫面，使影片更完美。這樣的應用徹底顛覆了電影的制作方式。
▲ 電影《獅子王》利用光線追蹤技術渲染的畫面
第四時期：光學仿真 Optical Simulation
雖然光學渲染在電影產業中取得了巨大成功，但是在科學與工程領域卻是荒漠。
20世紀90年代，伴隨著計算機產業的迅猛發展，業界對于光學仿真的需求逐步增多，一些研究型或商業型組織開始積極地著手編寫用途更為廣泛的軟件。
在這樣的時代背景下，涌現了一大批早期的光學仿真軟件，這些軟件可以解決各類工程技術中的光學難題。作為其中的翹楚，誕生于1989年的SPEOS采用改良的蒙特卡洛算法，經過多年的沉淀，如今已經在眾多領域實現了突破。
第五時期：實時光線追蹤 Real-time Ray Tracing
2018年，微軟宣布了DXR（DirectX Ray Tracing）的問世。這一年，NVIDIA宣布了用于光線追蹤的新架構Turing，以及搭載實時光線追蹤技術的RTX系列顯卡。在這之后的短短兩年間，RTX Ray Tracing已成為產品設計、建筑、游戲、特效和科學可視化領域的全新行業標準。
在NVIDIA RTX GPU及技術的支持下，Ansys SPEOS與Ansys VRXPERIENCE均得到了巨大提升。其中Ansys SPEOS致力于光學產品前期的處理和預測，在具備支持GPU預覽功能的前提下，可以快速有效地判斷模擬結果，減少錯誤的產生，為后期開模節省更多的寶貴時間。
此外，Ansys VRXPERIENCE 系列產品可以實現在虛擬現實中評估人機交互和感知質量、驗證高端內飾、感知真實材料、評估內飾造型，以及體驗沉浸式的光學效果，從而減少物理樣機，大大提升分析效率。
第六時期：賽博朋克 2077
實時光線追蹤技術，在計算機圖形學發展的長河中，雖然起步不久，但爆發力強。
在目前，這項技術的核心主要聚焦在如何模擬更為”真實”的世界，但也許未來該技術能改變許多行業應用，開辟出無限多的可能。
對于未來，我們很期待。
*本文版權歸上海安世亞太所有，如需轉載，請與我們聯系。
如果你覺得這篇文章對你有用，點個贊吧~
工程師必備
- 項目客服
- 培訓客服
- 平臺客服
TOP
