在遊戲中啟用環境遮蔽

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在遊戲中啟用環境遮蔽

「環境遮蔽」是一種視覺效果,最開始是由 Industrial Light and Magic (ILM) 公司開發出來並運用在 2001 年上映的電影「珍珠港」中。 自 2003 年起,NVIDIA 的 GeForce FX 硬體也支援此功能。 第一批使用環境遮蔽的其中一款遊戲是《末日之戰》,這款遊戲由 Crytek 公司開發出來並在 2007 年下半年推出。 在 2009 年,NVIDIA 在其 v185 驅動程式中加入「環境遮蔽」作為「控制面板」功能。 本文結尾處有藉由「控制面板」支援環境遮蔽的最新遊戲清單。

它是什麼以及其如何作用:

3D 遊戲設計的其中一個最困難的挑戰,就是在確保流暢的影格率下,對光在各種不同材質和表面上行為與其效果的仿真建模。 在電影中,動畫師可以平衡大量的運算能力並花費大量的時間在單一影格上。 3D 遊戲引擎則沒有這好的事。 環境遮蔽是一種以即時效能製造出像電影般的光線品質的技術。

環境遮蔽是一種光線模型,可計算與場景中相鄰物體有關的像素亮度。 最特別的是,它可以根據鄰近的幾何判斷何時哪些特定像素與環境光線,在這種情況下,亮度值會降低。 這樣會在兩個亮度均勻的物體被帶到靠近彼此的位置時,會造成一般的陰暗效果。

以下是環境遮蔽如何運作的一些範例,從簡單的模型開始。

上述的「Stanford 龍」在光線均勻分佈的環境中繪製。 模型上有一些較暗和較亮的區域,但光線大都是一致的。 即使有相當錯縱複雜的幾何外,龍的外觀仍是扁平的,而且沒有明確的深度感知。

以下是同一個模型,已啟用環境遮蔽。

與 AO (環境遮蔽) 最明顯的差異就是在影像中加入了平滑的陰影。 跟看起來像模糊邊緣圍起來的實心區域的標準陰影不同的是,基於 AO 的陰影有寬且平滑的漸層。

環境遮蔽可以被視為近似全域照明 (GI) 的形狀。 GI 根據周遭氛圍的光線計算每個像素的顏色。 完全暴露在周遭環境的區域 (例如龍的鰭) 看起來更亮,被圍住的區域 (例如龍的內側腹部) 看起來較暗。 若要使用 GI 計算這些特點,通常需要在即時環境中無法落實的大量光線覓跡操作。 環境遮蔽比較相鄰像素的相對深度來得到類似效果。 最終結果就是 AO 可以即時繪製有全域照明外觀與感覺的柔和光線和有陰影的影像。

在現在的遊戲中,環境遮蔽可能會在圖形選項功能表中以 HBAO 或 SSAO 列出。 這兩者與環境遮蔽都有關,HBAO (水平環境遮蔽) 是最佳的 SSAO (螢幕空間環境遮蔽) 類型。 如果遊戲透過功能表選項支援 AO,請在功能表選項中設定它。 此外,也可以在「NVIDIA 控制面板」中設定 (如需有支援的遊戲的完整清單,請參閱本文的附錄)。 不需要在兩個位置中都設定,這樣做沒有任何優點。

若要在原始沒有支援 AO 的遊戲中啟動 AO,請執行下列事項:

  • 在桌面上按一下滑鼠右鍵,然後選取「NVIDIA 控制面板」。
  • 按一下「管理 3D 設定」
  • 反白顯示「環境遮蔽」。
  • 選取「效能」或「畫質」。 選取「效能」,執行會更快,選取「畫質」則會產生更細緻的影像。 在發佈 256 驅動程式系列之前,在「NVIDIA 控制面板」中只能將環境遮蔽設定為「開啟」或「關閉」。 Release 256 讓使用者可以切換如下所示的兩種不同畫質等級。

Half Life 2 (戰慄時空 2)

以下我們可以看到一對來自 HL2 的畫面截圖。 從 CP 啟用時,所有根據 Valve 的 Source 引擎製作的遊戲都支援 AO,包括《絕對武力》、《戰慄時空 2》、《惡靈勢力》系列及《絕地要塞 2》。

這裏的《戰慄時空 2》沒有啟用環境遮蔽。

完全相同的影像和角度,在「控制面板」中已啟用 AO。

AO 運用在上述的螢幕截圖中的多個區域,差異最大的區域則是中央正左方的牆上電話。 在頂端的影像中,電話是在牆上的扁平機種,在電話與其所依靠的表面之間沒有相對深度。 在第二張螢幕截圖中,環境遮蔽已啟用,電話機在牆上投射出一個真實的陰影。

衝突世界

接著我們來看採用 DX10 的《衝突世界》:

衝突世界: 無環境遮蔽

衝突世界: 環境遮蔽

環境遮蔽的優點不限於室內區域或有陰影的角落。 《衝突世界》是一款呈現出環境遮蔽有多大影響的遊戲。 在《衝突世界》中,環境遮蔽大幅增強了草與鄰近樹叢的影像效果。 相信此場景的天空融合了雲和太陽要容易的多,因為前者負責草地上的一些特定陰影樣式。

靚影特務

另一個支援環境遮蔽的熱門遊戲是動作緊湊的《靚影特務》。

靚影特務: 環境遮蔽關閉

靚影特務: 環境遮蔽開

在第一個畫面中,場景裏已運用大量的環境遮蔽。 這可能以離線繪製的光線圖為基礎。 有一個明顯沒有 AO 的區域是牆上的火柴盒,可能因為這個問題是在稍後才加入遊戲場景製作流程中。 啟用控制面板 AO 後,正確的陰影套用到火柴盒中。 這樣會透過離線陰影技術呈現出 AO 的優點之一,並適用於場景中的所有物體。

極地戰嚎 2

最後一個例子來自《極地戰嚎 2》,發生在蒼翠繁茂的熱帶環境中。 在此,效果突顯出:

極地戰嚎 2: 無環境遮蔽

極地戰嚎 2: 「效能」環境遮蔽

極地戰嚎 2: 「畫質」環境遮蔽

「效能」和「畫質」模式之間的差異非常微妙。 開啟和關閉 AO 之間的差別立竿見影。 啟動 AO 後,熱帶的草在地面投射出一個陰影,而且它自己的陰影更真實。 在例如《極地戰嚎 2》的遊戲中,叢林的細節對遊戲環境非常真要,環境遮蔽在提升遊戲的真實感上扮演了重要的角色。

結論

非等方性過濾或抗鋸齒功能透過減少人造物來改善影像畫質,環境遮蔽則是藉由在遊戲的光線和陰影中加入額外的細緻圖層來增強真實感。 這樣做可以展現出全域照明的多個優點,又不會損及可播放的影格率。

應用程式支援

採用 257.15 (試用版) 驅動程式後,「NVIDIA 控制面板」支援在下列應用程式中支援環境遮蔽:

DirectX 9

  • 魔獸世界
  • 靚影特務
  • 異塵餘生 3
  • 決勝時刻 4
  • 決勝時刻 5
  • 惡靈勢力
  • 絕對武力:次世代
  • 戰慄時空 2: 二部曲
  • 絕地要塞 2
  • 戰慄時空 2 (原始)
  • 入口網頁
  • 刺客教條
  • 戰慄突擊 2
  • 配電格網
  • 絕命異次元
  • 浴血戰場 3
  • 遺忘之都
  • 武裝突擊 II
  • 惡靈勢力 2
  • 閃擊點行動: 龍之崛起
  • 德軍總部:黑曜陰謀
  • AION Online
  • 荒野雙蛟龍: 血之羈絆
  • 快打旋風 IV
  • 闇龍紀元: 序章
  • 心戰詭陣
  • 極速快感: 進化世代

DirectX 10

  • 刺客教條
  • 生化奇兵
  • 末日之戰
  • 失落的星球: 極限狀態
  • 失落的星球: 殖民地
  • 荒野雙蛟龍
  • 英雄連隊
  • 雪域危機
  • 惡魔獵人 4
  • 極地戰嚎 2
  • 衝突世界
  • 惡靈古堡 5
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