（原创）深入浅出谈游戏特效技术，作真和作假的哲学

huge_nebula

http://diybbs.it168.com/thread-318425-1-1.html
图看不清楚可以看以上这个帖子

（本帖文字异常简单，要看请认真看）

穿越火线和孤岛危机到底画面到底有什么区别

只是复杂程度上的累积么

现在显卡或者说游戏特效到底有什么关键技术

使现在的欧美次世代游戏画面如此出众


本帖给大家做一个大体介绍


因为每个特效的背后实际上都是非常复杂的数学原理

甚至某些都是比较尖端的技术，我也不是什么砖家和叫兽

解释清楚既远超出我的能力范围，也会使大家非常迷茫



所以本帖只是用非常简单易懂的文字来做定性的介绍，而基本不涉及原理

目的是希望大家了解到更多

欢迎小鸟支持，老鸟拍砖



本帖大家会分为4个部分的内容

1，立体贴图技术

2，HDR技术

3，动态模糊和景深

4，阴影技术


下面为大家详细介绍



下面的这些文字解释，可以配合图，反过来再理解



1，立体贴图技术

立体贴图技术是我认为现在游戏之所以生动的本质和最关键所在

立体贴图技术最本质的目的就是用一个纹理去代替一个形状，或者说凹凸起伏

让我们能看到凹凸起伏感，而不是把凹凸起伏真正的做出来

这样就能在极地的模型复杂度的情况下，创造出异常生动的模型表面




法线贴图>>>视差映射贴图>>>3S贴图




法线贴图，一种能使纹理对光线有真实反映的技术，在光下能让纹理有凹凸感

视察映射贴图，从不同角度看，有不同形状的纹理，甚至“不存在”的纹理能够互相遮蔽

3S贴图，次表面散射贴图，不仅对光线和不同角度的观察有反应，甚至使纹理有透明度和厚度

（1）法线贴图







我们看到的那个墙壁，会让人有一种凹凸感。

这个墙壁对光线的反应也确实是好像确实存在凹凸一样

不过实际上这面墙是平的












那么法线贴图到底是什么，怎么实现的

法线贴图说白了，就是把事物真实的模型先做出来

然后通过“上下左右前”五个不同颜色光线的渲染

把事物表面的立体凹凸给描述下来

到时候这个“假彩色纹理图”就可以用作描述对这个纹理在光线下会如何反应的依据了

















同样的，我们再看几个图，现在游戏对于法线贴图的利用已经是变本加厉了

















（2）视差映射贴图

视差映射贴图不仅可以让纹理对光的反应是真实的

而且可以让纹理真正的“立体”起来

甚至这些“假纹理”之间都可以互相遮蔽了

原理比较复杂，我既搞不懂，也不介绍了

一看图就懂






















（3）3S贴图

3S贴图又叫次表面散射贴图

可以描述纹理的透明度和一定的厚度，以及光泽

最润滑



最粗糙



半透明芭蕉叶





再贴两个图，立体纹理告一段落














2，HDR技术

HDR技术又叫高动态范围渲染

本质上是对光的强度一种处理

为了解释这个问题，我先举一个例子

我们知道，照片可以用来描述影像，或者说我们看到的事物

我们觉得彩色照片已经是很真实的了

不过实际上，照片并没有正确描述现实中真正的亮度

因为对于照片来讲，不管多亮，也最多是白

那么同样，对于电视和显示器来说，也是一样的道理

不可能说你对太阳拍了一个照片，放在电脑显示器上看

你的显示器就能当太阳用了

很明显这个是不可能和可笑的

那么我们思考一个问题

我们看到的影像到底是什么

我认为，我们看到的影像是对于各种亮度的一种感觉

这句话不是废话么，怎么理解呢

先举一个例子

比如你在炎热且明亮夏天，坐在屋子里，身边各有一个窗户和一个幽暗的柜子

那么此时，你可能既看不清楚窗外的云是什么形状的，也看不清楚幽暗的柜子里有一些什么

实际上你到户外也看得清楚云是什么形状，窗户都关上也能看清楚柜子里是什么

或者说你在一个幽暗的屋子里，前面有一个明亮的显示器

那么你可能很难看清楚键盘上的文字

那么说明了什么

说明了当人眼在某种环境的时候

它为了使大部分被观察物体能够分辨清楚

它会选择一个当前大部分物体所在的亮度范围区域进行观察

那么少量的超出这个亮度范围亮光或者说暗光则只能统一被认知为白或者黑

那么“多么白”或者“多么黑”则比较难区分

再说的简单一点，我们看到的影像就是所有客观亮度在我们规定的亮度区域内表现出来的效果

这个定义也是我经过很长时间的思考得出的，如果有不对的，还是请懂的人指出，毕竟是比较专业的东西





bloom>>>HDR

bloom是泛光效果，是对HDR效果的模仿

HDR效果的本质则是

一，用真实的亮度值描述物体的亮度，也就是大范围，而不是RGB色的每色256阶

二，确定曝光范围，并“真实”运算

三，大范围亮度值转有限RGB色输出











我这里举了一个最经典的例子就是消逝海岸线

实际上上面的游戏，也就是现在的大部分游戏，都是明显有HDR效果的，只是没有明确指出

也可以说是次世代游戏的一个基本效果或者说技术





3，动态模糊和景深

景深实际上是一个对焦问题，也是一个物理问题，不细讲了



主要讲动态模糊

有时候我们看一个CG，或者说电脑动画

不管做的多好，我们会一眼看出来是电脑做的，那是为什么呢

其实我们可以去看看高清电影，不管多高清

你都很难找到一张非常清晰的一帧图片

对，一般的电影电视，帧都是连续过渡的，而每一帧都不是很清晰

但是看起来就是清晰和自然的

我想电脑游戏也意识到了这一点，现在有越来越多的游戏支持动态模糊了

使帧和帧，或者说每一幅影像的过渡更加自然








现在主流大作基本都有这个特效




4，阴影

“硬”阴影>>>“软”阴影>>>遮蔽光特效>>>全局光照

“硬”阴影和“软”阴影我并不想给图了，因为现在都不知道这个技术的核心是什么

（多“硬”算硬，多“软”算软，而且现在大部分游戏的阴影边缘都是模糊的，算不算严格的所谓“软阴影”效果，或者仅仅是简单处理）

所谓硬阴影，自然是边缘泾渭分明的阴影，或者说边缘清晰的阴影

不过我们知道，现实中间很难产生这种绝对的阴影

因为即使是太阳，也不是绝对的点光源

而且更重要的是物体的边缘会散射光线

所以我们需要一种阴影的边缘有过渡的效果

那么这个就是我所谓的“软”阴影


遮蔽光特效算是对全局光照的一种近似模拟吧

重点说全局光照

我们知道，现实中间并不是照得到光源的地方就是亮的，照不到光源的地方就肯定是影子，黑的

事实上是每次光线照到一个物体上的时候，光线总会被或多或少的再次反射到其他的物体上

也就是说不直接对着光源的物体也有非常大的可能性能接触到光亮

所以整个环境都会得到一定的照明

可以下载这个链接
全局照明













我们可以看到，这个环境可以被对面或者附近的亮光所照亮

很明显，效果极其理想，而且目前看执行效率很不错

应该是时代发展的趋势

(3S严格的说不算立体贴图)

冰怨

我来顶小H了——其实看不懂

zhiyuwang

精品 虽然看不太懂 但是基本大概似乎好像应该可能是明白了点

304829449

支持.....
不錯的文章

l6209786

LZ辛苦，文章简单易懂，清楚的解释了现在的主流游戏技术，呵呵，想必是现在多数的游戏美工人员对于上述技术都还不完全了解，做着法线可能具体概念都还不清楚，呵呵

huge_nebula

呵呵，谢谢支持

wuyilurenjia

看到这么多不懂的东西,应该是精品吧~

nl199126

一段时间没上  好多人换头像了

做这么多图幸苦了

wu5354120

不是太懂，但还是能看懂一点点的
还有，我觉得穿越火线的画面像动画片[em15] [em15]

huge_nebula

自己顶一下

希望更多人能看到

alexqx1212

看完了脑袋有些晕乎乎滴···但是还是支持这种帖 我觉得吧游戏讨论多一点这样技术性的~比因为某游戏双方大口水仗有意思多了[em61]

zhang7809

(*^__^*) 嘻嘻…… 学习下吧

swy890627

只能看个似懂非懂啊，我太悲哀了[em10] 。。。。
不过问lz一个问题
就是上述技术是不是就是3d技术的极致了呢？他们以后会不会有突破似地发展啊
谢谢啊

tiansoda

（2）视差映射贴图  这个好难懂啊[em07]
对3D有点基础的才好理解一点~不知道国内业界到底掌握了多少技术，比较看好HDR和动态模糊！

huge_nebula

未来我当然不知道，但是目前来讲

我最看好全局光照

huge_nebula

视差映射贴图我也没有讲原理

我也不搞懂

我只是给的很表象的东西

那就是纹理看起来是凸出来的

Nwobhm

先收藏了等以后脑袋清醒了再看[em61]

zhc

这贴不是在游侠的么？
难道那个是纸圣的马甲？[em25] [em25] [em25]

zhc

悲剧啊，
那贴在游侠已经被删了

snowrabbit

能比较一下不同方式的处理间的性能差异就更好了。

貌似数字图像处理教科书会说这些东东。

huge_nebula

都是纸圣

bloood

文章写得真详细,内容也很不错,学到不少知识.

fatarmhk

支持,對這方邊的知識很有興趣

格斯

支持下小叽。。。。。。。。。。。。。。

jy940810

这贴很强大,虽然看不懂,当还是要顶下

wcctv

楼主高明啊~~研究的非常之透切

saga3215587

好文章 长见识了

nukhuang

很认真的看完了...
长见识了...[em25]
虽然看的迷迷糊糊...[em46]

huge_nebula

3DM图缩的太小。。。。。。。。

charoxuan

虽然说是深入浅出，咱还有点不懂，呃……