「戰慄深隧:最後曙光」繪圖設定分類 & 效能指南

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4A 遊戲公司的「戰慄深隧 (Metro 2033)」在 2010 年推出後取得極大的成功,它擁有超乎想像的繪圖效果及獨樹一幟的遊戲風格,勝過當時許多最具震撼爆炸性的射擊遊戲,讓人留下十分深刻的印象。這款遊戲的故事情節也較其他遊戲更引人入勝,它主要改編自一本俄羅斯小說,而這本小說在當初成為最暢銷的出版作品之前,就已在網路上廣為流傳了。因此不出所料,續集遊戲很快就開始進行開發,而在經過三年的時間後,終於要在 Steam 平台上推出了。

這款被大家期待已久,名稱為「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」的遊戲,延續了「戰慄深隧 (Metro 2033)」的故事情節,再一次讓玩家扮演突擊隊 Artyom 的遊戲角色。完成了在「戰慄深隧 (Metro 2033)」這款遊戲中被賦予的任務後,不管結果如何,Artyom 現在必須前往探索莫斯科地下鐵中長期被遺忘的部分,同時這是他必須面對的最大的恐懼,他還必需去拯救後啟示錄世界所遺留下來的事物。

正如人們所預料的,「2033」中的每一個元素,都已針對「最後曙光 (Last Light)」這款續集遊戲進行反覆持續的改善,因此無論從各方面來看,這個作品都是一款極為優異的遊戲。但這並不是說「2033」不好,畢竟不同於其他大多數的賣座遊戲;多是由擁有多款成功遊戲且經驗豐富的開發商所開發完成,相反的,「2033」最早是由 4A 遊戲公司於烏克蘭發行,且開發預算相對而言少了很多。毫無疑問的,在這個星期中,相關媒體會密集針對這些改善進行評論,不過,我要說的是,我已經很久沒有如此這般全神貫注地沈浸在第一人稱射擊遊戲世界中了。

今天我們檢視 4A 遊戲公司自行開發的 4A 引擎,就是這項技術,讓「最後曙光 (Last Light)」擁有了令人驚嘆的繪圖效果,而其實早在 2010 年,當時的繪圖效果就已經同樣令人目瞪口呆了。

 

文章內容:

 

 

4A 引擎:最佳化 & 效率

4A 遊戲公司專有的 4A 引擎能夠渲染出壯麗的景觀,例如廢墟般的莫斯科,以及那些充滿光影互動的逼真室內環境,並能創建出令人流連忘返、充滿現代照片風格的美麗場景,例如 Pripyat 城市的廢棄工廠與學校。

在一般情況下,這種細節程度需使用高達 10 億位元組的系統記憶體及 GPU 繪圖記憶體 (VRAM),但現在拜高效率的串流系統所賜,「最後曙光 (Last Light)」的遊戲世界就算是在解析度 2560x1440 像素下啟用每個設定,且設定值皆為最大極限值,也僅使用了不到 4GB 的記憶體,以及不到 2GB 的繪圖記憶體。更讓人印象更深刻的是,當玩家在遊戲世界中移動穿梭時,並沒有出現任何串流紋理錯誤,或是可觀察到的紋理品質突然由低到高的現象。

同樣地,CPU 使用也經過微調以達到最大效能,將物理效果的渲染或聲音播放等任務,分配到可利用的 CPU 執行緒上,而非如預先設定般只能將物理效果的渲染分配制執行緒 2,以及將聲音播放分配至執行緒 3。如此可確保每一項任務都能盡快且有效率的完成,而且可將 CPU 的威力都用在最需要的時刻,因此,相較於執行緒預定 (traditionally-threaded) 的傳統遊戲與引擎,其效能有著相當顯著的改善。

當然,我們可能會忽視「2033」的效能,當遊戲每項設定都調到極大值時,這款遊戲顯然會被歸類為「尚未最佳化」的遊戲。如同先前所言,「2033」 是 4A 遊戲公司的第一款遊戲,並且在預算有限的情況下開發出來的。此外,有人可能也會爭論「2033」走在它所處的時代之前,這款遊戲的設定與技術特性都超出當時最快速的 GPU,也就是 GeForce GTX 480 所能處理的範圍。然而針對 「最後曙光 (Last Light)」這款續集遊戲,4A 遊戲公司則是從頭開始就傾力處理最佳化問題,並重新編寫程式碼,盡其所能提高這款遊戲的效率,如此一來,「最後曙光 (Last Light)」即便使用了更先進的新特性,其運行也可以較「2033」快上許多。

這次最佳化之所以能夠達成,主要是由於移除了遊戲選單中的 DirectX 9 與 DirectX 10 特性,然後透過 DirectX 11自動渲染「最後曙光 (Last Light)」的繪圖部分。經過各種測試後發現,就算是遊戲本身的 DirectX 11 渲染途徑會自動啟用額外特性,然而,將DirectX 9 和 DirectX 10 與 DirectX 11 相比,前兩者仍慢了 15% 之多。由於對技術沒興趣的遊戲玩家可能永遠都學不會如何改善渲染速度,所以這次 4A 遊戲公司將渲染引擎預設為 DirectX 11,以便確保玩家在任何時候都能獲得最大程度的效能。

假如你沒有與 DirectX 11 相容的繪圖卡,也毋需擔憂;「最後曙光 (Last Light)」將會根據你所使用的硬體決定正確的 DirectX 版本,並且自動啟用。而且不管你是基於何種原因想要手動切換 DirectX 9、10 與 11,這個遊戲的 [user.cfg] 檔案中的 [r_api] 選項,將可以讓你達成目標。

 

「最後曙光 (Last Light)」曲面細分功能之檢視

要在遊戲中製作一個看起來完全平滑且呈現圓形的頭部、杯子或是燈泡時,必須使用無數的多邊形,而這同時也會降低效能,所以最好在其他地方利用這項功能來添加全新物體與細節。有了 DirectX 11,開發商可以利用 GPU 技術來「曲面細分」許多事物,因此可以增加所需要的額外細節,但相對僅會稍微減少每秒顯示幀數。


透過曲面細分的使用,這個怪獸的牙齒看起來更加銳利,而且身體看起來更加平滑且有著更多的細節。

「戰慄深隧 (Metro 2033)」中,4A 遊戲公司針對遊戲角色、怪物敵人及一些物體進行曲面細分,以增加額外細節並使表面更加完善,讓它們顯得更為真實且減少稜角。在「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」這款遊戲中,4A 遊戲公司針對任何可能的事物進行曲面細分,因此大幅改善了每一個場景細節。


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停用曲面細分功能後,這個牆面顯得不平坦,但事實上它巧妙應用了視差遮蔽貼圖 (Parallax Occlusion Mapping: POM) 這項低成本、速度快的技術,它可以使用類似曲面細分所需的位移貼圖技術,來偽裝幾何圖形細節的外觀。在上述範例中,牆面在畫面右方出現較多細節,但隨著 Artyom 視野的延伸,這個假象消失了,牆面再度變得平坦。無法立即從玩家視野角度來調整像素是 POM 技術的主要缺點,然而我們應該注意到的是,在 [低階 (Low)]、[正常 (Normal)]、以及 [高階 (High)] 的品質設定下,它依然能大幅改善畫質。

再次參考我們的牆面比較圖,當使用 POM 時,請注意火炬的動態陰影是如何平坦的灑落在理應是不平坦的牆面上,另外值得注意的是,當啟用曲面細分加入真實的幾何圖形細節後,它又是如何移動及隨著石頭的形狀而改變。在「最後曙光 (Last Light)」中,有著數百種延遲動態光線 (deferred dynamic lights) 及許多動態陰影,額外增加的真實幾何圖形細節可大幅改善許多場景與區域的畫質,讓光線與陰影以不均勻的方式灑落,來照亮角落並形成裂縫處的陰影。總而言之,使用其他技術是無法達到這種效果的。

以下可檢視另一個曲面細分的互動式比較範例,可了解它是如何將細節增加至遊戲角色、遊戲世界的物體、武器、子彈及其他人造事物上。


點擊此處觀看物體曲面細分效益的互動式比較。

針對「最後曙光 (Last Light)」所設計的全新功能就是環境的曲面細分,它可以把額外細節增加至遊戲世界本身,使地表呈現出崎嶇不平,也因而顯得更為真實。


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「最後曙光 (Last Light)」的選項選單中,[正常 曲面細分] 設定能啟用物體、遊戲角色以及敵人的曲面細分,而在 [高階 曲面細分] 的設定下,可以增加額外的環境細節。另外在 [非常高階 曲面細分] 的設定下,細節並未進一步增加,但是會將曲面細分的最大檢視範圍從 10 公尺增加至 15 公尺,再者,能以完整細節來渲染的曲面細分距離,也會從 7 公尺增加到 10 公尺。而介於完整細節與最大細節視距的 5 公尺內,維持在某種程度的細節系統則會動態地降低曲面細分的品質,來維持一定程度的效能,同時預防出現難看的淡入或突然彈出的效果。

 

PhysX:驅動硬體 & 軟體物理效果 (Physics)

就像「戰慄深隧 (Metro 2033)」一般,「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」這款遊戲使用了 PhysX 來同時驅動一般物理與硬體加速物理效果。在一般效果下,物體可被操控及摧毀,且當遊戲角色被殺時,會更加逼真地倒下。在整個遊戲中,你可以找到幾十個較細微、較不明顯且較不震撼的例子,雖然每一種都是高品質的效果,特別是破壞效果更是備受讚譽,但是不同效果的逼真程度還是會因為需相容於所有的 GPU而受到限制。

為了增強這些效果,並讓它們的品質水準能與遊戲中的其他先進特性並駕齊驅, 4A 遊戲公司再一次使用 PhysX SDK 來實現 NVIDIA GeForce GTX 中由 GPU 所驅動的 PhysX 效果。在其中,每種效果的模擬都極為逼真,可以持續存在於遊戲世界中,並能與遊戲世界的其他元素互動,在移動經過幾何形狀或物體時,不會出現不符合真實狀況的卡住現象,且能動態地產生陰影和自陰影效果,還可以由玩家、其他遊戲角色和其他效果來操控。它們也可以像遊戲中一般的幾何形狀及物體一般自動著色、產生陰影及點亮,讓它們能自然地混合在一起, 因此 4A 遊戲公司的開發人員不用做額外的工作。

被用來在整個遊戲中增強從火花到煙霧的各種效果,這些 GPU 加速的效果可被分為幾大類。

碎片 & 破壞

「最後曙光 (Last Light)」中射擊表面時,會出現預期的碎片發散,且當表面是金屬時,或許也會產生一些火花。從遊戲的 [選項 (Option)] 選單中啟用 [進階的 PhysX] 時,由物理現象所造成的碎片被射出時,這些碎片並不會像標準的碎片那般立刻消失。每一塊碎片都會與地形碰撞、反彈,最後才回到靜止狀態。隨著它們的動作,每個物體都會投射出陰影,而且如果附近有其他的碎片及火花,它們也會投射出自身陰影。

當處於運動狀態下,每一塊碎片與火花的彈道及移動路徑,可能會因為與其他射出的元素、物體以及表面相碰撞而有所改變。最好的範例就是從破掉的燈泡射出的火花,當這些火花高速落下地面之際,會與地形或物體碰撞並隨之產生電弧放電效果。相同的效果也被使用於焊接與熔爐的餘燼,但還會增加一些自然、真實的散熱效果,所以我們可以看到餘燼在冷卻中,且會隨著它們掉落與反彈而消失不見。


摧毀窗戶、柱子、障礙物、瓷磚牆及箱子之類的物體時,我們可以看到殘餘物質的掉落、反彈,且會持續存在於所處的環境中。再者,碎片此類的東西,都可以被玩家、其他遊戲角色及其他效果來更進一步操控。且每一種物質也都保留了它們的原始屬性,舉例來說,相較於混凝土塊,一開始從牆上敲下來並被破壞的磁磚將會反彈得更遠,而且在接下來操控它們時,它們將會移動得更遠,這是因為它們重量較輕且較為平滑,所產生的摩擦力較小。

若少掉 PhysX 的硬體加速強化功能,則物體的破壞效果是預先製成 (pre-canned) 的,被摧毀的碎片會落下並消失,這種普通的破壞效果比較沒有震撼性。


爆炸增強效果

啟用硬體 PhysX 功能後,當發生槍擊、爆炸時,將會發散射出具有更多物理特性的顆粒。此處的差異性在於透過爆炸的力量來推動碎片,以及爆炸與其他物體及物效果的互動。此外,4A 遊戲公司能夠手動調整 (hand-tune) 每一種爆炸的力道,因此可確保火藥桶會比小型手持手榴彈具有更大的爆炸力量,且會直接影響碎片可被推動的最大距離,也因而可將更逼真的元素加入此效果中。

最令人印象深刻的是,每個爆炸的力道會隨著距離而消散,這會導致在爆炸半徑邊緣的紙板消失,而密度較大的混凝土物體則是稍微被刮損。至於窗戶,爆炸的強度以及從爆炸中心點算起的距離,決定了碎裂玻璃被推動的力道。最接近的玻璃會射出飛越整個房間;而在邊緣的玻璃就僅是產生裂縫及掉落到地板上而已。


大量的霧效果 (Fog Volumes)

「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」中讓人身歷其境的場景充斥霧、水蒸氣及煙霧此種大量聚集的效果,這些效果可以幫助玩家沈浸在遊戲世界中。當啟用硬體 PhysX 功能後,這些效果將單獨使用 PhysX 顆粒,如此一來,這些效果可以在周遭環境中流動、彼此相互碰撞,以及如同上述所討論過的,會針對爆炸這樣的外界力量做出反應。

透過 PhysX 的 「平滑顆粒流體動力學 (Smoothed-Particle Hydrodynamics: SPH)」軟體開發工具,4A 遊戲公司能夠微調每一個效果的屬性,因此能夠讓受熱的煙霧上升並且消散掉,讓戶外的霧飄過整個場景,而冷卻的蒸氣會持續存在於大型冷凍櫃的底部。在「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲中,透過複製及模擬真實世界中可壓縮的流體,這些 SPH 顆粒可被進一步的增強,因此玩家可以穿過大量的霧,往下看時會看到顆粒真實地在 Artyom 身上游移。

若沒有硬體加速功能,玩家仍然可以看見頗為吸睛、預先製成的非互動式顆粒效果,以及無論玩家進行任何互動,依然會按照劇本所產生的移動。


「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」那個殘破世界中,「純淨」是一個被長期遺忘的字眼。牆壁與地板髒污不堪,灰塵遮住了精緻的細節,美好的裝飾原本蘊含許多意義,但隨著「戰慄深隧 (Metro)」的居民如今正為生存掙扎之際,也只好任其腐朽。在這種情況下,經年累月暴露於外的橫幅、旗幟、窗簾及其他布片,看起來全都破破爛爛的,且隨著風吹過廢棄的隧道,這些布片也隨之飄揚。

若沒有啟用硬體 PhysX 功能,玩家在某些地點將會看到非互動式、靜止的布片,在其他地方則看不到任何布片。


欲知更多有關 PhysX 的詳情,以及觀看動態效果,敬請隨時留意 GeForce.com.tw 網站上的「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」技術影片

 

反鋸齒法:現在是超級採樣法 (Supersampled)

「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」這款遊戲中,預設值是使用 4A 遊戲公司專有的分析式反鋸齒法 (Analytical Anti-Aliasing: AAA),藉以減少幾何形狀、物體、遊戲角色、透明紋理,以及所有其他螢幕元素的鋸齒,以及鋸齒邊緣所造成的影響。這種結合了快速近似反鋸齒法 (FXAA) 以及 4A 遊戲公司技術的 AAA,是基於其他後期處理 (post-processing) 反鋸齒技術的改善,此技術藉由倍增圖片的內部解析度¬-這些圖片使用圖形及形狀偵測-以及針對後處理結果減少採樣量 (downsampling) 並回歸使用者的螢幕解析度,如此可產生較傳統後期處理技術更加平滑且更清晰的反鋸齒影像。

「戰慄深隧 (Metro 2033)」中,玩家可以利用多重採樣反鋸齒法 (Multisample Anti-Aliasing: MSAA) 來取代分析式反鋸齒法 (Analytical Anti-Aliasing),進而產生一個更加銳利且較少鋸齒的影像。很不幸的,由於「2033」延遲照明 (deferred lighting) 功能,使得多重採樣反鋸齒法會對效能產生巨大的影響,因此當其他設定選項都被啟用且設定在最大值時,除了使用三或四個 GPU的多重 GPU 系統外,在任何系統中使用這項反鋸齒法都是不切實際的。針對「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲,4A 遊戲公司已經使用超級採樣反鋸齒法 (Supersampling Anti-Aliasing: SSAA) 來取代多重採樣反鋸齒法 (Multisample Anti-Aliasing),因此可在內部以較高的解析度渲染螢幕上的每個元素,如此可以產生明顯較為平滑、以及有著更多細節的影像。換言之,在玩家解析度為 1920x1080 像素的顯示器上採用 [2 倍超級採樣反鋸齒法 (2X SSAA)],則在重新調整影像尺寸為 1920x1080 像素前,是在 GPU 上以 2688x1512 像素來渲染「最後曙光 (Last Light)」, 因此可以增加每一個像素的細節數量。在採用 [3 倍超級採樣反鋸齒法 (3X SSAA)] 時,減少採樣量的解析度會增加至 3264x1836 像素,以及採用 [4 倍超級採樣反鋸齒法 (4X SSAA)] 時,這個解析度為 3840x2160 像素,這是下一世代「4K」顯示器及螢幕的解析度。

為了確保有著最大的反鋸齒法品質,4A 遊戲公司甚至在啟用超級採樣反鋸齒法 (SSAA) 時,繼續使用分析式反鋸齒法 (AAA),同時擷取這兩項技術優勢。而且因為超級採樣反鋸齒法會對所有東西進行超級採樣,而分析式反鋸齒法也會進行超級採樣,因此可以在啟用 [4 倍超級採樣反鋸齒法 (4X SSAA)] 時,擁有倍增的品質。


點擊此處來觀看超級採樣反鋸齒法 (Supersampling Anti-Aliasing) 效益的互動式比較。當使用超級採樣反鋸齒法時,請特別注意在環境中、在籬笆上、在樹上、在草地上,以及在顆粒上所增加的細節。

若想更仔細觀看超級採樣反鋸齒法所能顯示的細節,請查看以下放大後的比較圖。


點擊此處來觀看放大後的互動式比較圖,在圖中可更明顯看出超級採樣反鋸齒法 (SSAA) 所帶來的改善。

只要稍具技術知識並擁有合適的硬體,你就已經從高於螢幕的解析度,例如前述的「4K」解析度,3840x2160 像素,來減少採樣率,如此一來將可顯著增加視覺細節。然而,在「最後曙光 (Last Light)」中,超級採樣反鋸齒法有著明顯的優勢,主要是因為它是直接內建在遊戲程式碼之中,而且也特別針對 「最後曙光 (Last Light)」進行過最佳化調整,因此相較於其他減少採樣量的技術種類,對效能的影響也較低,而且也可以正確的將邊緣反鋸齒化,而不像是一般減少採樣量的技術是透過 GPU 的擴充效益 (scaling) 來達成的。在那些情況下,需要使用其他遊戲中或外加的後期處理式反鋸齒法,而這會進一步降低每秒顯示幀數。

相較於「戰慄深隧 (Metro 2033)」的反鋸齒法,「最後曙光 (Last Light)」的「超級清晰度 (super HD)」解決方案更為傑出,並且更快。

 

品質:14 項設置合而為一

「最後曙光 (Last Light)」設定選項中,「品質」是對逼真性有著最大影響的因素,隨著這個選項設定的上調及下調,14 項隱藏的設定選項也會隨之調整。


點擊此處觀看設定在 [非常高階 (Very High)] 與 [高階 (High)] 的互動式比較,點擊此處觀看設定在 [非常高階 (Very High)] 與 [正常 (Normal)] 之間的互動式比較,以及點擊此處

非常高階 高階 中階 低階
環境光遮蔽 預先計算 + 螢幕空間環境光遮蔽 (SSAO) 預先計算 + 螢幕空間環境光遮蔽 (SSAO) 近似 (Approximate) 近似 (Approximate)
分析式反鋸齒法 (Analytical Anti-Aliasing) 啟用 啟用 啟用 啟用
凹凸貼圖 (Bump Mapping) 精確 精確 約略 約略
詳細的紋理 (Detail Texturing) 啟用 啟用 啟用 停用
幾何形狀的細節 (Geometric Detail) 非常高階 高階 正常 低階
影像後期處理 (Image Post-Processing) 完整的 完整的 正常的 正常的
輕質材料的互動 (Light-Material Interaction) 完整的 正常的 正常的 正常的
動態模糊 (Motion Blur) 照相機 + 物體 照相機 停用 停用
視差貼圖 (Parallax Mapping) 啟用 + 視差遮蔽貼圖法 (POM) 啟用 停用 停用
陰影過濾 (Shadow Filtering) 高品質 (Hi-Quality) 高品質 (Hi-Quality) 正常 (Normal) 快速 (Fast)
陰影解析度 (Shadow Resolution) 9.43 百萬像素 6.55 百萬像素 4.19 百萬像素 2.35 百萬像素
膚質著色 (Skin Shading) 次表面散射 (Subsurface Scattering) 簡單的 停用 停用
軟質顆粒 (Soft Particles) 啟用 啟用 停用 停用
容量式紋理 完整品質 + 光柵 (Sun Shafts) 低精確度 停用 停用

若想知道每一個設定的作用,以及它們如何改善影像品質,讓我們更深入地看下去。

環境光遮蔽 (Ambient Occlusion)

大多數玩家都十分熟悉環境光遮蔽 (AO),這主要是因為現今遊戲經常使用這項效果,且經由 NVIDIA 控制面板上的選項,便可以自動增加更多。簡而言之,環境光遮蔽會增加接觸面陰影,若兩個平面或物體相接,其中一樣物體擋住附近另一個遊戲元素的光線。這種環境光遮蔽技術的使用,以及執行結果的品質,將會影響陰影的準確度水準,以及當遮蔽水平低時,新的陰影是否會形成。就技術上而言,環境光遮蔽當然還有更多內容(假如你有興趣的話,可以在此處了解更多詳情。總而言之,它的優點就是,環境光遮蔽可以藉由即時計算光線的能見度,來增加場景的真實性及逼真程度。若沒有環境光遮蔽的話,場景會看起來平坦且不真實,而且物體會顯得彷彿是漂浮在表面上。

「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲中,4A 遊戲公司在 [低階 (Low)] 與 [中階 (Medium)] 設定上使用近似技術,將基本水準的環境光遮蔽效果增加至低階的設定檔中,藉此大幅改善逼真程度。在 [高階 (High)] 與 [非常高階 (Very High)] 設定上,快速預先計算的環境光遮蔽是遊戲世界中被應用最多的,而螢幕空間環境光遮蔽(Screen Space Ambient Occlusion:SSAO) 則是被用來在玩家接近的物體及表面上渲染更高品質的即時環境光遮蔽,而且很可能會看到它被動態照明、動態陰影及其他效果所影響。


在每個場景有著數百道光線的延遲渲染遊戲裡,即時計算每一道光源、物體與表面的遮蔽,將會造成運算的效率降低,因而必須強迫降低其他遊戲設定的品質,以便維持在能夠運行的每秒顯示幀數上。因此,相較於其他僅包括即時、本地區域環境光遮蔽的遊戲,4A 遊戲公司的 [高階 (High)] 與 [非常高階 (Very High)] 解決方案提供玩家一個可兼顧兩者的最佳方案,並且能夠大幅提升影像品質。

分析式反鋸齒法 (Analytical Anti-Aliasing)

如同之前所討論的,4A 遊戲公司不管遊戲選擇的設定為何,甚至當玩家使用超級採樣反鋸齒法 (SSAA) 時,都會自動地啟用他們自定義的快速近似反鋸齒法 (FXAA) 這種後期處理的分析式反鋸齒法 (AAA) 技術。

凹凸貼圖

>凹凸貼圖是 3D 電腦繪圖中最古老的技術之一,它是針對那些以多邊形或曲面細分來進行完整渲染可能會顯得太過奢侈的物體與表面,轉而將假造的「顛簸不平」的細節增加至這些物體與表面上。如此做的原因,可能是因為這個物體與表面遠離玩家視線之外;或是因為它們過於龐大,因此要渲染它們會顯得過於昂貴;或是因為它們太小,所以很難獲益於真實的幾何形狀的細節;或是因為它們僅只是一些不會被近距離觀看的場景細節,典型的範例就是一大碗水果中的橘子。

「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲中,4A 遊戲公司在 [低階 (Low)] 與 [中階 (Medium)] 設定上使用了基本的執行方案,以及在 [高階 (High)] 與 [非常高階 (Very High)] 的設定上則使用了精確的執行方案。

細節紋理

當近距離觀看將第二種紋理混入第一種紋理時,可以發現這樣的紋理細節可以增加紋理表面的視覺品質。通常,開發人員會使用這項技術來處理戶外區域的紋理,當玩家接近時,就會導入第二個更高品質的紋理,因而能夠在近距離時顯現出其細節。在遠距離時,一個單一且較低品質的紋理會被使用在地形上,因此就算是在觀看廣闊的遠景時,效能依然能夠維持在高檔。

「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲中,4A 遊戲公司的紋理主要是寬 2048 像素乘以高 2048 像素,相較於許多現今最漂亮的遊戲,其紋理解析度增加了一倍。廣泛使用這些 2048x2048 像素的紋理,可以創造出高度細緻的遠距離視野,而且在近距離時導入了第二個 2048x2048 像素的紋理,能使得表面的視覺品質大幅提昇。


點擊此處來觀看凸顯出紋理細節效益的互動式比較。

為了強調 [紋理細節 (Detail Texturing)] 的重要性,除了 [低階 (Low)] 的設定之外,4A 遊戲公司在每個地方都啟用了這項設定。

幾何形狀的細節

隨著 [品質 (Quality)] 的設定上調,遊戲世界中的細節程度也隨之增加,增加了視覺的複雜度,以及建築物、物體、遊戲角色、地形及其他遊戲元素的品質。

影像的後期處理

從 [低階 (Low)] 與 [中階 (Medium)] 切換到 [高階 (High)] 或是 [非常高階 (Very High)] 時,將會開啟「最後曙光 (Last Light)」完整的各種後期處理效果。這些效果包括,但不僅限於高動態範圍照明 (High Dynamic Range lighting)、曙光綻放 (bloom)、藍移效應 (Blue Shift)、色調映射 (Tone Mapping)、照相機風格的曝光調整 (camera-style exposure adaptation)、即時色彩校正、底片顆粒感 (film grain)、全景雜訊 (full-scene noise)、以及景深失焦渲染 (depth of field out-of-focus rendering)。


藍移效應 (Blue Shift) 的動態範例。

「戰慄深隧 (Metro 2033)」這款遊戲中,除非是最好的系統,否則景深效果將拖累任一系統的每秒顯示幀數。而在「最後曙光 (Last Light)」中,這個效果已被最佳化處理,直接整合至後期處理的流程中,並且已將專用的 [景深 (DOF)] 選項從「2033」遊戲中移除。

光線與材料的互動 (Light-Material Interaction)

在許多遊戲中,你將發現有一個 [著色器品質 (Shader Quality)] 的選項,這個選項可以調整光線與表面互動的品質,以及其他效果的品質,例如反射、視差貼圖 (parallax mapping)、高動態範圍照明 (HDR lighting)等等依此類推。針對「最後曙光 (Last Light)」4A 遊戲公司將原本一網打盡的 [著色器品質 (Shader Quality)] 選項,分解成各個原有的組成成分,如此能對個別效果有更大的控制權。

就如同它的名稱一般,光線與材料的互動定義了光線是如何與材料產生影響,例如與木材、玻璃、金屬與塵土等等。在我們以下的互動式範例中,左邊是設定在 [低階 (Low)]、[正常 (Normal)] 以及 [高階 (High)] 的 [正常的光線與材料的互動 (Normal Light-Material Interaction)];右邊則是 [非常高階 (Very High)] 的 [完整互動 (Full Interaction)]。


點擊此處觀看光線與材料互動之效益的互動式比較。

在比較圖中,有幾個地方必須檢視,其中最突出的就是光線與桌子的互動。在 [完整互動 (Full Interaction)] 設定下,木漆的光澤顯得更加充滿活力和不均勻,而這樣的不均勻性是來自於準確計算光線的強度,以及桌子在那個特定點上的反射品質。

在這個光澤的正上方,我們看到一頂Metro頭盔。在啟動 [完整互動 (Full Interaction)] 的設定下,光線的方向性與強度都被準確渲染著,而帽舌被照明的效應經過計算後,頭盔之內的空間得以產生正確的遮蔽及正確的陰影。在頭盔的外部區域,其表面的能見度在經過計算後,增加了檯燈燈泡底下的照明強度,並且增加了帽舌邊緣下方以及檯燈遠處彎曲邊緣的陰影品質。

最終,我們把焦點集中在瓶子上。最明顯的是,如同先前範例一樣,其光澤與陰影都有所改善,但是只要你注意觀看瓶子底部時,你將會發現,當使用 [完整互動 (Full Interaction)] 的設定時,則從瓶子遠處照射過來的光線會比較明亮且更為準確。此外,這個光線是不均勻的,因為在光線直接穿透玻璃之處會較為明亮,而在光線通過瓶子的標籤處,則顯得較為黯淡。

這些都大幅改善了遊戲中的每個房間、隧道以及地區,所有可被看到之處的互動程度,因此在所有其他選項中, [非常高階 (Very High)] 的品質選項成為我們首先建議必須啟用的設定。

動態模糊

動態模糊在網路上是備受爭議的一項設定,它獲得的擁護與嘲弄幾乎不相上下。在「最後曙光 (Last Light)」中,4A 遊戲公司很明智地使用這個選項,如此一來,每當玩家的視角即使僅有些微轉移,也能確保整個螢幕不會模糊得像是一堆無法辨識的髒污。取而代之的,4A 遊戲公司應用可以微調與聚焦的特定速度的模糊,因此得以在快節奏的場景中增加高度動作性、高速度感,且同時依然能保有細節效果。


這個螢幕截圖顯示以各種不同物體為基礎的動態模效果。

在 [低階 (Low)] 與 [中階 (Medium)] 設定時,[動態模糊 (Motion Blur)] 是被停用的,而在 [高階 (High)] 設定時,玩家的攝影機是模糊的。在 [非常高階 (High)] 設定時,所有的物體、遊戲角色及敵人都可以單獨變為模糊,以及呈現不同的模糊程度。舉例來說,當站著不動時,一般的視野是依然銳利與細緻,而當任何怪物笨重地走向玩家時,會出現適度的模糊,至於從武器彈射出的廢棄彈殼則是呈現重度模糊。

這種物體動態模糊僅在具有 DirectX 10 與 DirectX 11、且使用 [非常高階 (High)] 品質設定的情況下才會啟用。同時,遊戲中的 [動態模糊 (Motion Blur)] 選項,僅是調整攝影機動態模糊的數量而已,如此一來,在高動作性的場景中,將能降低不利於效果的因素之影響程度。

視差貼圖 (Parallax Mapping)

視差貼圖所執行的任務與凹凸貼圖相似,可以增加模擬的細節至那些以多邊形或是曲面細分進行渲染時、顯得過於昂貴的牆壁及其他表面上。這是一種更加進階的技術,它的品質比凹凸貼圖更勝一籌,因此更適合用於近距離觀看的表面與物體上。

在啟用 [非常高階 (High)] 這項品質設定後,視差遮蔽貼圖 (Parallax Occlusion Mapping: POM) 會被加進這個組合中,再一次增加模擬效果的細節,並且允許在視差遮蔽貼圖的表面使用自我陰影 (self-shadowing) 功能。這樣一來將可顯著增加它們的真實感與逼真度,這對於「最後曙光 (Last Light)」此類重度依賴光線與陰影的延遲渲染的遊戲而言,更顯得特別重要。正如前文所述,視差遮蔽貼圖可以在未啟用 [高階 (High)] 或是 [非常高階 (Very High)] 的曲面細分的情況下模擬曲面細分的外觀,使得遊戲世界能在較慢速的系統上顯示出高度細節的外觀。

首先,在「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲中的視差遮蔽貼圖,是被使用在充滿細節的大型開放式地區,以及無法仔細檢視的建築物牆面等這類大型表面上。在這些情況下,由於需要大量曲面細分的三角形,因此增加曲面細分被證明是不可行的。就算有備用效能可供利用,用以進行大量的曲面細分工作仍是毫無效率的舉動,因為我們大可以選擇其他更能有效改善品質的方案。

陰影過濾 (Shadow Filtering)

「最後曙光 (Last Light)」此類重度陰影遊戲中,這是一項很重要的特性。陰影過濾可以柔化及平滑化陰影的邊緣,移除掉視覺上的偽影,以及消除掉陰影抖動 (shadow dithering) 的情況。[低階 (Low)] 的品質設定是使用 [快速過濾 (Fast Filtering)]、[中階 (Medium)] 的品質設定是使用 [正常過濾 (Normal Filtering)],而 [高階 (High)] 與 [非常高階 (Very High)] 的品質設定是使用 [高品質過濾 (Hi-Quality Filtering)]。

陰影解析度

若想要即時創造看來逼真的陰影,則必須使用高陰影貼圖解析度。 隨著陰影解析度的增加,遊戲中的每個陰影品質也會跟著增加,所以啟用它們可以更好的複製投射陰影的形狀,這些投射陰影可以是馬克杯或是一棟建築物或是移動中的人類等。

以馬克杯為例,在低的陰影解析度下,僅有馬克杯杯體的一般陰影而已,但是在較高的解析度之下,握把的細節也將同樣被複製。針對移動的物體,例如人類,則較高的解析度將是真實性的重要關鍵,在「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲中的動態、即時的陰影會灑落在經過曲面細分處理的臉龐與身軀。擁有充分細節的遊戲角色將會因為一個低解析度的陰影,而讓人覺得很礙眼,進而毀掉了那種身歷其境的臨場感。

「最後曙光 (Last Light)」中,[低階 (Low)] 的品質選項提供給玩家 2.35 百萬像素 (Mpx) 的陰影解析度,[中階 (Medium)] 的品質選項則是 4.19 百萬像素,[高階 (High)] 的品質選項則是 6.55 百萬像素,而 [非常高階 (Very High)] 的品質選項則是史無前例的達到 9.43 百萬像素。值得一提的是,不論陰影解析度為何,本影 (umbra)、半影 (penumbra),以及可變半影 (variable penumbr) 在經過計算之後,都會被用來增加陰影的距離、以光遮蔽為基礎的深度,以及可變性等。假如你並不熟悉這些名詞,則所謂的本影 (umbra) 是指將陰影最黑暗的區域直接複製至被某個物體遮蔽了光源後方,而可變半影 (variable penumbra) 則會隨著陰影終端及陰影來源之間的距離增加,將陰影進行柔化處理。

膚質著色 (Skin Shading)

類似於光線與材料的互動 (Light-Material Interaction) 技術,它是控制著光線與非有機材質表面的互動,膚質著色決定了光線是如何與遊戲中人類角色的皮膚進行互動。在 [低階 (Low)] 與 [正常 (Normal)] 的設定下,[膚質著色 (Skin Shading)] 為了維持效能而停用;而在 [高階 (High)] 的設定下,[簡易著色] 的模式會被啟用,它可以提供粗略近似於 [非常高階 (Very High)] 技術的效果,而這也被稱做「次表面散射 (Subsurface Scattering)」。

次表面散射 (Subsurface Scattering) 可以在光線擊中並且穿透遊戲角色的皮膚時,計算光線的強度與方向,然後可以真實地散射這些光線,而且如果光線有足夠的強度,還可以讓這些光線在多個位置穿透出去,這種技術是被設計用來解決「塑膠蠟 (plastic wax)」的現象,藉由將遊戲角色視為由塑膠製成,所以只需將擊中遊戲角色的光線反彈回去即可。舉一個真實世界的範例,在一個黑暗房間中讓火把的光線穿過手掌,並觀察光線是如何持續穿過手掌的另一端,並照亮黑暗區域。


點擊此處來觀看次表面散射 (Subsurface Scattering) 效益的互動式比較。

在遊戲中很少發現如此生動的範例。取而代之的是,次表面散射更容易被看見,例如額頭上變化的光澤,以及遮蔽光源的身體邊緣呈現淺膚色,這一切都可更進一步提升逼真度與真實性,使得膚質著色 (Skin Shading) 的影像品質可以與「最後曙光 (Last Light)」中其他高品質設定平分秋色。

軟質顆粒 (Soft Particles)

有著深度的顆粒效果,像是煙霧、火或是霧,一般是由點陣圖 (sprite) 所構成的方塊,然後在螢幕上重疊進而模擬動態顆粒效果的外觀。這些平面朝向攝影機以及跟隨著攝影機的角度,就好像來自早期 3D 遊戲的點陣圖樹 (sprite trees) 一樣,會怪異的轉移並跟隨著玩家的視野角度。如果是在開放的環境中,這種模擬顆粒效果的高速度解決方案,是完全可以接受的,但是在封閉的房間中,這些點陣圖方塊會經常與幾何形狀交叉,因而會在兩者相會之處,露出清楚的線條。如此一來將破壞這個錯覺效果,並使它無法如預期般顯現出來。

「軟質顆粒 (Soft Particles)」技術被用來修正這個問題,它可以讓這項效果從所有的角度觀看時都可以正確地顯示出來,而不管物體與表面是否有相交叉。軟質顆粒技術通常有著第二項效益,在這項效益中,它們可以讓開發人員在方塊的每一個像素中,具體指定是不透明與透明度,如此可創出傑出的模擬顆粒效果。

「最後曙光 (Last Light)」中,相較於 [低階 (Low)] 與 [正常 (Normal)] 模式,[高階 (High)] 與 [非常高階 (Very High)] 更可以受惠於軟質顆粒效果的使用,可以進一步改善遊戲世界的品質與逼真度。若想在螢幕上看到真實的動態顆粒,你必須啟用進階的 PhysX。

容積式紋理 (Volumetric Texturing)

軟質顆粒的效果可能會比硬質顆粒的效果來得優異,這是因為硬質顆粒會在與幾何形狀交會時被卡住,但最終軟質顆粒所使用的點陣圖 (sprites) 會限制它們的品質以及可被操控的方式。一種更為現代、更加彈性,被稱為容積式紋理 (Volumetric Texturing) 的技術,可讓 4A 遊戲公司創造出更佳的效果,這樣的結果將更適合於近距離檢視。

容積式紋理是由三維紋理所構成,有別於 2D 的點陣圖方塊,因此4A 遊戲公司能在極度近距離觀看時,產生可以顯示高度細節的煙、霧及火的效果。雖然容積式紋理已經過高度最佳化處理,且如同其他遊戲任務般,可以被指定至任何可利用的 CPU 執行緒上,但是遠距離的顆粒效果通常仍是由軟質與硬質顆粒組成,藉此確保有最佳化的效能,以及將記憶體的使用最小化。


除了能產生容積式顆粒效果之外,容積式紋理也是創造厚層草地與皮毛的優異解決方案,同時對效能僅有很輕微的影響,它同時也是創造細緻光柵 (sun shafts) 的傑出解決方案,這種光柵可在「最後曙光 (Last Light)」中,在啟用 [非常高階 (Very High)] 的品質選項時看到。在 [高階 (High)] 的設定下,低精確度的容積式紋理會被應用在遊戲世界中,而容積式光柵則會被停用,而在 [低階 (Low)] 與 [正常 (Normal)] 的設定下,容積式紋理技術本身將被停用。

 

最佳化遊戲設定

要針對你的系統組態自動設定並應用「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」這款遊戲中的遊戲選項時,最佳方式就是透過 GeForce Experience,這是我們的新應用程式,它可以最佳化你的遊戲、更新驅動程式,並且將你的個人電腦遊戲串流至你的手持式 Project SHIELD 上。此外還得考量你的 GPU 與 CPU,以及其他許多因素,且之後隨著時間進展,開發商也應該會有所更新,再者,當 NVIDIA 的驅動程式更進一步改善效能時,這時您只需要一個點擊就可以應用 GeForce Experience 的建議設定了。關於這一點,請確定已經透過 GeForce Experience 或是網站來下載並安裝新版的 GeForce 320.14 beta 驅動程式,如此可改善「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」的效能達 10% 之多。

以下的建議設定是為了在遊戲對系統資源要求最嚴苛時,可針對最大規模、動作最緊湊的遊戲片段,將每秒顯示幀數至少維持在 40 FPS 以上。經由廣泛的評效測試與一般測試後所產生的結果,可確保在任何時刻都能有著極為順暢的運行速度。請注意,假如你是使用雙核心的 CPU 或是 Q6600 此類較舊版的四核心 CPU ,我們的建議設定可能會與 GeForce Experience 有所不同。

1920x1080 像素的運作 品質選項 進階的 PhysX 曲面細分 超級採樣反鋸齒法
GTX TITAN 非常高階 開啟 非常高階 2 倍超級採樣反鋸齒法
GTX 690 非常高階 開啟 非常高階 2 倍超級採樣反鋸齒法
GTX 680 SLI 非常高階 開啟 非常高階 2 倍超級採樣反鋸齒法
GTX 670 SLI 非常高階 開啟 非常高階 2 倍超級採樣反鋸齒法
GTX 680 非常高階 開啟 非常高階 關閉
GTX 670 非常高階 開啟 非常高階 關閉
GTX 660 Ti 非常高階 開啟 正常 關閉
GTX 660 非常高階 開啟 關閉 關閉
GTX 650 Ti BOOST 非常高階 開啟 關閉 關閉
GTX 650 Ti 高階 關閉 關閉 關閉
GTX 650 正常 關閉 關閉 關閉
GTX 580 非常高階 關閉 關閉 關閉
GTX 570 高階 關閉 關閉 關閉
GTX 560 Ti 正常 關閉 關閉 關閉
GTX 560 正常 關閉 關閉 關閉

正如您所看到的,在有關「最後曙光 (Last Light)」最佳化中,我們的說明是相當符合實際情況的。在使用 GeForce GTX 650 Ti Boost 這款繪圖卡時,當「最後曙光 (Last Light)」設定在 [非常高階 (Very High)] 的品質選項下,不論任何時候,此遊戲皆可在每秒顯示 40 幀幅,或更高的速度下來運行。使用更高階的繪圖卡 GTX 660 時,可以使用硬體加速的 PhysX 效果,因此能夠增強最多的場景,而在使用 GTX 670 這張繪圖卡時,外掛式的曲面細分功能可以被啟用,因此可以把額外的幾何形狀細節增加至物體、遊戲角色以及環境上。

若使用最高階的 GPU ,則在GTX 670 SLIGTX 680 SLIGTX 690,以及 GTX TITAN 等繪圖卡上,2 倍的超級採樣反鋸齒法可以增加細節程度達1.4 倍,如此一來,在解析度為 1920x1080 像素時,其有效解析度可達到 2688x1512 像素。若未使用超級採樣反鋸齒法,則每一項設定都會突然上升至 2560x1440 像素,或是在更高解析度的螢幕下,會升高為 2560x1600 像素。

在解析度為 2560x1440 像素,或是 2560x1600 像素時,玩家將會需要使用 2-Way SLI GTX TITANs、3-Way SLI GTX 670s、3-Way SLI GTX 680s,或是 Quad SLI GTX 690s 來啟用 2 倍的超級採樣反鋸齒法,因而在解析度為 2560x x1440 像素時,其有效解析度可達到 3584x2016 像素,以及解析度在 2560x1600 像素時,其有效解析度可達到 3584x2240 像素。在 Quad GTX 690s 這張繪圖卡上,使用較高程度的超級採樣反鋸齒法也是可行的。

你或許也有興趣知道「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」的上市是搭載著完整的 Surround 多螢幕支援、3D Vision 支援,以及 3D Vision Surround 支援,因此透過使用三個 120Hz 的立體 3D 寬螢幕顯示器,玩家可以完全沈浸在遊戲世界中。我們目前尚未獲得在那些設定下運行的效能資料,但根據我們使用單螢幕測試結果,可以預期若要使用最大值的設定選項,則必須要有一套高階系統才行。

 

結論

根據這篇文章中所提供的大量技術資訊,我們可以明顯得知「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」是所有已發行遊戲中;技術與繪圖最先進的遊戲之一,它使用了最新的技術與解決方案來達到前所未有的影像品質。且歸功在「最後曙光 (Last Light)」開發過程中持續不斷進行的最佳化改善,使得「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲甚至在使用額外的設定及全新的先進技術特點時,其運行速度都明顯比其前身快速許多。

歸功於這些最佳化處理,使得入門級的 GeForce GTX 650 Ti Boost 繪圖卡能夠在全部 14 項品質選項皆設定在 [非常高階 (Very High)] 及最大細節程度下,來渲染「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲。若想要有硬體加速的 GPU 效果,則建議使用較快速的 GTX 660,若想要有曲面細分的功能,我們發現必須使用 GTX 670,才能在同時使用 [非常高階 (Very High)] 的設定與 PhysX 的功能時,在任何時間都能維持最低每秒顯示 40 幀幅以上的效能。另外,在我們的測試中,超過了這個程度之後,僅有超級採樣反鋸齒法與解析度可被改變,而這兩者都需要有更快速的 SLI 配置條件,或是單一的 GTX TITAN 方能達成。

「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」這款遊戲讓我們知道,只要能妥善運用,你會發現最新的 GPU 擁有極大的能耐,並且也讓你得以搶先窺見新一代遊戲,其他後進者可能在 2014 年及以後才追趕得上。

假如你需使用新繪圖卡來運行「最後曙光 (Last Light)」這款遊戲,請向參與的銷售業者與線上商店購買我們的 「戰慄深隧:最後曙光 (Metro: Last Light)」與 GeForce GTX GPU 搭售套裝,其中就包含有這款遊戲的免費版本。欲知更多詳情,請參閱此處

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