NVIDIA 新的進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 技術在「湯姆克蘭西縱橫諜海:黑名單」這款遊戲中首次亮相

專題報導, 遊戲新聞, GamesCom

 NVIDIA 新的進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 技術在「湯姆克蘭西 縱橫諜海:黑名單 (Tom Clancy's Splinter Cell: Blacklist)」這款遊戲中首次亮相

今日稍早在德國科隆所舉辦的 GamesCom 遊戲展上,NVIDIA 與 Ubisoft 兩家公司宣布簽訂了影響深遠 (far-reaching) 的技術協議,大眾將會看到兩家公司以最先進的特性、效果與技術,來增強 Ubisoft 即將上市的 AAA 級個人電腦遊戲,讓大多數的 GPU 都能擁有類似 GeForce GTX 780 的特性。第一款受惠於此種史無前例合作關係的遊戲,就是「湯姆克蘭西 縱橫諜海:黑名單 (Tom Clancy's Splinter Cell: Blacklist)」,這款遊戲將會在本週上市,同時可以完整支援 NVIDIA 時間混疊反鋸齒法 (TXAA)、NVIDIA進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+)、以及 NVIDIA SLI 等目前可供利用之最平順且最快速的多重 GPU 解決方案。

若你之前未曾玩過這款延續已久的「縱橫諜海 (Splinter Cell)」系列遊戲,你得先知道在「黑名單 (Blacklist)」這集遊戲中,你將被設定為系列遊戲的主角 Sam Fisher,他是全世界最熟稔於隱密行動、以及在全世界最危險的戰爭地區從事艱鉅任務的人員。使用隱身術、小工具、以及偶而公開行動,Sam 必須潛行於新恐怖襲擊陰謀的真相之下,並且在美國被恐怖主義毀滅之前拯救這個國家。當你完成拯救後,你可以跳至充滿張力的合作任務模式中,這是備受期待的 4 對 4 多玩家模式,讓 Sam 類型的隱身探員對抗拼命保衛重要目標的持槍行動人員。

不管是哪種版本,「黑名單 (Blacklist)」都看起來都很好玩,只不過在個人電腦上,會有更多額外的技術,可以讓你的個人電腦大顯身手。

NVIDIA 進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+)

「縱橫諜海 (Splinter Cell)」是一款由陰影所主宰的系列遊戲。陰影可以提供保護、潛行、暗殺、以及迴避保全系統的作用,讓 Sam 可以很完美地完成工作,所以盡可能細緻且真實的陰影效果是必要的。個人電腦版的「黑名單 (Blacklist)」一如預期擁有更高的解析度、細節更多的陰影,但為了讓個人電腦版達到另一個水準,還是必須採用一些新技術。為了達成此一目標,NVIDIA 與 Ubisoft 已經協同合作來實行一項名為進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 的全新陰影效果,這種效果將在本週首次亮相於備受好評的「縱橫諜海:黑名單 (Splinter Cell: Blacklist)」這款遊戲中。

進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 是環境光遮蔽陰影領域中的一項重要進展,HBAO+ 顯著地改善了現有的環境光遮蔽技術,它在遮蔽光線的物體周圍增加了更豐富、有著更多細節、更真實的陰影。相較於先前的技術,例如在「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲中可利用的“進階版螢幕空間環境光遮蔽 (SSAO+)”技術,進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 可以倍增整體的單位像素採樣數量、以兩倍快的速度運行、以及使用最新的 DirectX 11 技術


「黑名單 (Blacklist)」的世界充滿著陰影,因此需要有著新的、尖端的陰影技術。

一般最常見的是,會在遊戲中使用螢幕空間環境光遮蔽 (Screen Space Ambient Occlusion: SSAO) 來渲染出環境光遮蔽效果。雖然有許多不同的變種技術,但所有的一切都是基於早期的環境光遮蔽技術而來的,因此也都苦於陰影的清晰度及品質不佳,最終導致在同樣場景時,相較於沒有使用環境光遮蔽,使用光遮蔽的畫質僅有微幅增加。

在 2008 SIGGRAPH 技術大會上,NVIDIA 發表了一項升級的螢幕空間環境光遮蔽變種技術,這項技術被稱為水平環境光遮蔽 (Horizon Based Ambient Occlusion: HBAO)。不同於先前的螢幕空間環境光遮蔽的變種技術,水平環境光遮蔽是使用基於物理原理的演算法,以深度緩衝採樣法來得到近似的積分值。換言之,這樣的升級同時增加了環境光遮蔽陰影的單位像素內的採樣數量、可增加清晰度、品質、以及可見度,所以可以讓水平環境光遮蔽產生較高品質的螢幕空間環境光遮蔽效果。

然而,出於效能的考量,水平環境光遮蔽一般是以一半的解析度來進行渲染,如同在「戰地風雲: 惡名昭彰 2 (Battlefield: Bad Company 2)」以及「戰地風雲 3 (Battlefield 3)」這兩款遊戲中,減少了四分之三的環境光遮蔽像素數量。不幸的是,在減少解析度的情況下來渲染水平環境光遮蔽時,將無可避免的造成閃爍現象,而要在各種情況條件下來隱藏這種現象,可說是極大的挑戰 – 在「戰地風雲 3 (Battlefield 3)」中,可選用的時間平均濾波功能或許能有所幫助,但是在某些情況下,這樣的閃爍現象還是會持續存在。

為了克服這些問題,NVIDIA 的 Louis Bavoil 全面重新開發並革新了螢幕空間環境光遮蔽技術,進而創造出進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 技術,這是螢幕空間環境光遮蔽渲染領域的典範轉移。


自從 10 年前原始的「縱橫諜海 (Splinter Cell)」遊戲推出後,陰影技術迄今已經有了大幅的進展。

對 Louis 而言,他一開始的工作首要目標,就是要創造一種可以在 GeForce GTX 660 等現代 GPU 上,以 1920x1200 像素這樣的全解析度來進行渲染的環境光遮蔽技術。水平環境光遮蔽是可以在全解析度下提供良好的清晰度,但是它對於效能的負面影響太大了,因此使用此技術對於現今遊戲而言是不切實際的,而且就算在減少解析度的情況下來使用它,相較於螢幕空間環境光遮蔽而言,它依然會對每秒顯示幀數有著嚴重的影響,就如同我們在「極地戰嚎 3 (Far Cry 3)」這款遊戲中所觀察到的情況一樣。

Louis 的第二個目標是在 GPU 上,利用快速的 DirectX 11 技術,以及 DX11 在 2009 年推出後,在軟體上所帶來的進步,進而使得環境光遮蔽的執行效率得以極大化。最終,新的 DirectX 11 的硬體與軟體,讓 Louis 可以用快速的交錯渲染 (Interleaved Rendering) 技術,來進行進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 的渲染,取代了慢速的全螢幕通行 (Fullscreen Pass) 技術,這項技術必須以每一像素抖動 (per-pixel jittering),來進一步補充在環境光遮蔽陰影時所減少的鋸齒。

Louis 的第三個以及最終的目標在於改善進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 相較於水平環境光遮蔽 (HBAO) 在視覺上的真實性,特別是在那些有著草地、樹葉、以及其他細微細節的場景上。如同在「極地戰嚎 3 (Far Cry 3)」這款遊戲中所見到的,水平環境光遮蔽在這樣的情況下努力做出貢獻,並因而創造出十分厲害的、紮實的陰影區域。


進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 在戶外是至關重要的,它可以藉由太陽以及人造光線創造出逼真的場景。

Louis 的工作成果創造出一個更為準確的環境光遮蔽技術,使得沈重的陰影得以有著較好的清晰程度、可以更加精確,而且更加看得見。以下,你可以看到互動式比較截圖畫面,它們顯示出有著所有紋理以及遊戲元素被移除後的場景,僅留下環境光遮蔽處理後的陰影,如此一來可以輕易比較出介於新舊技術間的差異性。


請注意到 HBAO+ 處理後的環境光遮蔽陰影,是如何以非一致性的方式,更加精確且正確地座落在目標物之上以及其周圍。同時也請注意到像是柵欄般的區域朝向影像的後方。使用 HBAO 時,技術不良的採樣品質導致整個區域有著很一致性的陰影,很類似於在「極地戰嚎 3 (Far Cry 3)」中的草地情況。在使用 GTX 680且解析度為 1920x1200 像素時,在這個示範中,進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 相較於水平環境光遮蔽 (HBAO) 的速度快上三倍以上,很顯著地改善了每秒顯示幀數。

如你所可以看到的,進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 相較於水平環境光遮蔽 (HBAO),在每一個方面都比較優秀,上述的範例中是在全解析度的情況下來進行渲染。在半解析度的情況下,水平環境光遮蔽的品質與精確性將會進一步降低,而且這個效果的影像品質也會降低。

為了量測環境光遮蔽技術的處理速度,我們記錄了發生環境光遮蔽時,從遊戲到 GPU、再到顯示器所耗費的計算及渲染一個幀幅的時間。使用時脈速度鎖定在 1058 MHz 的 GeForce GTX 680 、螢幕解析度設定在 1920x1080 像素,此時使用開發工具來測量,我們記錄到在固定場景下,每一個「縱橫諜海:黑名單 (Splinter Cell: Blacklist)」遊戲中的環境光遮蔽選項的速度,結果以灰色比例顯示如下。

環境光遮蔽
技術

規格

GPU 成本
(毫秒/幀幅)

螢幕空間環境光遮蔽 (SSAO)

半解析度環境光遮蔽,每一個環境光遮蔽像素有 16 個光遮蔽樣本

1.3

進階版螢幕空間環境光遮蔽 (SSAO+)

全解析度環境光遮蔽,每一個環境光遮蔽像素有 16 個光遮蔽樣本

4.6

水平環境光遮蔽 (HBAO)

全解析度環境光遮蔽,每一個環境光遮蔽像素有 4 個光遮蔽樣本

1.0

進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+)

全解析度環境光遮蔽,每一個環境光遮蔽像素有 36 個光遮蔽樣本

2.4

 

在「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲中,Ubisoft 的全解析度進階版螢幕空間環境光遮蔽 (SSAO+) 技術,相較於半解析度的螢幕空間環境光遮蔽 (SSAO),前者可以提供較優異的影像品質,但是每秒顯示幀數在過程中會受到很嚴重的影響,每幀幅運行起來慢了 3.3 毫秒。與此同時,水平環境光遮蔽 (HBAO) 的執行,則是運行在全解析度的環境,但是每像素僅有 4 個光遮蔽樣本,遠少於在螢幕空間環境光遮蔽以及進階版螢幕空間環境光遮蔽中、所使用的 16 個光遮蔽樣本。如此一來的折衷結果就是在效能上有所增加,以及環境光遮蔽的影像會造成另外單獨的問題。

相比之下,在全解析度的 NVIDIA 進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+),會比在「黑名單 (Blacklist)」遊戲中所使用的次佳技術 - 進階版螢幕空間環境光遮蔽 (SSAO+),速度幾乎快了兩倍,而且是以超過兩倍的光遮蔽樣本數量來達到這樣的成績。這樣的結果造就了快速的執行,因此可以比其他技術提供更加豐富、且更多細節的影像。


為了使影像品質極大化,在「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲的選單中,請選擇 [Field AO & HBAO+] 來增加額外的環境光遮蔽陰影到遊戲角色、車輛以及少數獨特的物體上。

Louis Bavoil 的進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 很明顯是贏家,想都不用想就被應用到「縱橫諜海:黑名單 (Splinter Cell: Blacklist)」這款遊戲上。它的影像品質遠遠超過任何其他技術,它是第一個實際可行的全解析度環境光遮蔽選項、第一個使用 DirectX 11 的技術、第一個使用新的渲染流程、以及第一個可以消除閃爍與偽影的技術。最重要的是,進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 在一個特殊的細節程度上渲染出它的所有優異環境光遮蔽陰影時,並不會對每秒顯示幀數產生顯著的影響。

在如此良好清晰且豐富的陰影之下,進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 替這款神出鬼沒的「縱橫諜海:黑名單 (Splinter Cell: Blacklist)」遊戲增色不少,而且就如同這個遊戲中的其他所有元素一樣,它都是個人電腦版才獨有的功能。至於未來有哪些遊戲會經由進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 進行強化,相關消息請隨時密切關注 GeForce.com 的新聞。

NVIDIA 時間混疊反鋸齒法 (TXAA)

NVIDIA 時間混疊反鋸齒法 (TXAA) 是一種專門給個人電腦使用,有著電影風格的反鋸齒 (Anti-Aliasing: AA) 技術,是專門設計來處理時間混疊 (temporal aliasing),這種現象是當攝影機或是玩家的視野在行進時,玩家會看到反鋸齒處理邊緣在移動。時間混疊反鋸齒法 (TXAA) 結合了硬體反鋸齒技術、量身訂製的動畫電影風格反鋸齒法,以及時間平均濾波器 (temporal filter) 技術,因此得以創造出平順、較柔和的影像,幾乎可以免除大多數的鋸齒、扭曲的邊緣、以及閃爍等現象,而這些現象通常在觀看細緻的細節、微粒、以及其他沒有時間混疊反鋸齒法 (TXAA) 幫助下的顆粒效果時,會特別顯著。

如果要在「縱橫諜海:黑名單 (Splinter Cell: Blacklist)」這款遊戲中啟用時間混疊反鋸齒法 (TXAA) 時,你將需要擁有一張 GeForce GTX 600 或是 700 系列 GPU 的繪圖卡,以及最新版本的 GeForce 驅動程式 (在撰寫本文時,是 326.80 beta 版)。當安裝驅動程式後,只要在 [視訊選項 (Video Options)] 選單中的 [反鋸齒 (Anti-Aliasing)] 部分,選擇 [時間混疊反鋸齒法 (TXAA)] 設定即可。

NVIDIA GeForce Experience

GeForce Experience 是來自 NVIDIA 所開發的應用程式,它可以利用兩個關鍵途徑來最佳化你的個人電腦。首先,它透過自動下載最新版本的 GeForce Game Ready 驅動程式,來最佳化你的遊戲效能以及遊戲相容性。而第二步,則會根據你正確的硬體配置,針對所有你所喜愛的遊戲,智慧地將繪圖相關設定予以最佳化。

「縱橫諜海:黑名單 (Splinter Cell: Blacklist)」這款遊戲將完全相容於 GeForce Experience,只要點擊一下 [最佳化 (Optimize)] 按鈕,這款遊戲將會自動進行配置作業,提供效能與視覺真實性上的完美平衡。

GeForce Experience 也將會顯示每一個設定的範例、解釋它們做了什麼、以及自動下載任何更新的 SLI 文件檔案,以確保多重 GPU 的 SLI 設定,在任何時候都能以最佳化的速度來運行。

DirectX 11 的曲面細分 (Tessellation)

專門給個人電腦版的「黑名單 (Blacklist)」所使用的 DirectX 11 的曲面細分 (Tessellation),為遊戲角色及物體增加了額外的幾何細節,如此一來能讓它們顯得更為細緻及更加真實,如同我們以下所顯示的耳朵範例。


曲面細分去除了介於折線間、粗糙的鋸齒狀連結,使得耳朵顯得較為圓形且真實。

高解析度、高品質資源 (High Quality Assets)

在個人電腦上,從紋理到模型、到音效,在「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲中的每一種資源都是有著較高的品質。個人電腦的 GPU 中,額外的繪圖記憶體是用來將較高解析度的紋理傳送到螢幕,而 CPU 與 GPU 額外的處理能力,能讓有著更多細節的模型與效果被渲染,而個人電腦硬碟上額外的儲存空間,可以讓 Ubisoft 所上市的「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲有著高品質環繞音響的混音以及音效檔案,而不需要經過壓縮。就連 .bik 視訊檔案也都有著較高的品質,以確保不會看見難看的壓縮偽影。

總體說來,安裝「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲將會用掉大約 22GB 的磁碟空間,所以從你的固態硬碟中清除一些空間出來,可以加速「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲的載入程度以及資源串流,以確保有著最佳的中階任務效能。

最終修整 (Final Trimmings)

可以利用個人電腦所擁有的一切能力來強化遊戲,「黑名單 (Blacklist)」電腦版擁有一些終極的強化特性,讓它得以更進一步侵蝕遊戲機版本的優勢。極大化品質的個人電腦紋理過濾 (Maximum-quality PC Texture Filtering) 可將紋理銳利化,也抵銷了遠處紋理以及在某些觀看角度的模糊現象;DirectX 11 的著色器可為特效及表面照明增加一點額外的迷人風格;DirectX 11 驅動了這款遊戲上的超階陰影品質 (Ultra Shadow Quality) 選項;視差遮蔽貼圖 (Parallax Occlusion Mapping) 則增加了模擬的細節至表面上,使得創造出來的外觀有著額外的幾何特性,而一般來說,在進行渲染作業時,這樣的幾何特性需使用較多的系統資源。


在螢幕截圖中,視差遮蔽貼圖 (Parallax Occlusion Mapping) 創造出以鵝卵石鋪成的街道外觀。

結論

進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+)、時間混疊反鋸齒法 (TXAA)、以及許多其他前述所提及的強化特性結合在一起後,使得「湯姆克蘭西 縱橫諜海:黑名單 (Tom Clancy's Splinter Cell: Blacklist)」成為超高技術的展示場,同時也是一個示範如何利用陰影及細節創造出真實模擬世界的最佳範例。「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲的鮮明真實感,來自於精確的照明以及陰影的使用,而在進階版水平環境光遮蔽 (HBAO+) 技術的協助下,Ubisoft 公司已向其他開發商展示作法,也重新定義了視訊遊戲的陰影與著色方法。

此外,在增加了 NVIDIA 的時間混疊反鋸齒法 (TXAA) 之後,這款走在時代尖端的作品並未因為難看的時間混疊 (temporal aliasing) 現象而影響其外觀,因此確保了玩家任何時候都可以維持著身歷其境的感受,牽引著他們進入到扣人心弦的隱身行動中,而這需要完全集中注意力在「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲最具挑戰性的難度上。在完美的音效系統下,「黑名單 (Blacklist)」這款遊戲的環繞音響混音將會讓玩家僅透過腳步聲就能定位出敵人所在方位。

總而言之,在配備有 GeForce GTX 的個人電腦上運行「縱橫諜海:黑名單 (Splinter Cell: Blacklist)」,可說是體驗 Sam Fisher 新反恐怖主義戰役的終極方式,而且它也是新的 NVIDIA-Ubisoft 技術協議的完美範例,這讓我們見識到 Ubisoft 個人電腦版的遊戲在結合了 NVIDIA 尖端的技術、DirectX 11 的效果,以及其他專門在個人電腦上才有的功能,例如像是曲面細分以及開箱即可使用的 SLI 支援等功能之後,所能達成的增強效能。

「湯姆克蘭西 縱橫諜海:黑名單 (Tom Clancy's Splinter Cell: Blacklist)」這款遊戲現在已經在 UPlay 以及 Steam 上銷售,同樣也已在實體商店銷售。在限定時間內,玩家可向參與活動的零售商購買「黑名單 (Blacklist)」與精選 NVIDIA GeForce GTX 繪圖卡共同搭售的組合,欲知詳情,請前往此處

回應