次世代游戲引擎光影制作簡述

一、游戲光影的范疇
實際游戲制作當(dāng)中,狹義的燈光只是指程序?qū)崟r根據(jù)燈光影響的頂點色和動態(tài)陰影,但實際應(yīng)用當(dāng)中,影響玩家整體感覺的光影效果,也就是廣義上的光影效果包含的范圍要更加廣泛。
程序的即時光影,shader的定制固然對光影效果至關(guān)重要,美術(shù)制作的lightmap,normalmap,VertexColor乃至Glow都可以構(gòu)成一般玩家認(rèn)知上的燈光效果。
即是說,在游戲制作應(yīng)該以游戲玩家的感覺為基準(zhǔn)整體的設(shè)置光影的效果,而并非僅以技術(shù)手段作為分界,對于游戲制作來說,綜合程序美術(shù)的多種表現(xiàn)手段,最終呈現(xiàn)給玩家的光影的感覺,才是游戲制作當(dāng)中的燈光。

二、基本燈光系統(tǒng)介紹及使用方法
從畫面渲染來說,無論一般網(wǎng)游還是次世代游戲,運算的規(guī)則構(gòu)建是大體相似的,我們可以通過分析這個構(gòu)架得出其中制作各種光影效果的可能性,下圖是比較常規(guī)的各種圖素經(jīng)過如何的運算達(dá)成了最終畫面的pipeline。



在這樣的pipeline中,對最終光影有影響的環(huán)節(jié)



Dark Map
Dark Map 也被稱為 Lightmap，這是我們目前常使用的方法之一。
這個通道一般放置bake過的燈光貼圖,或者Ambient Occlusion Map, 常用的方式是賦予一個另外的UV ,這一張很小的Dark Map就可以在沒有燈光的情況下獲得良好的光影效果,很多引擎當(dāng)中是可以由燈光自動生成lightmap的,它的效果一般用在靜態(tài)物體上。


Project lights
Project lights就是一般我們所說的硬件燈光,由于效果是即時運算,有一定的硬件要求,推薦一般不要超過3盞,否則對效率會有一定的影響.除非完全必要，不建議使用這種方法。
Project lights的運用一般是三個平行光來構(gòu)筑一個整體的天光環(huán)境,(另外 Ambient light在這個過程中也有重要的意義),由于Project lights是對資源比較耗費的部分,應(yīng)該由程序盡量優(yōu)化。

Base map
Base map就是diffuse map就是我們常說的：貼圖。
在貼圖上我們可以在固有色之上進(jìn)行光和陰影的繪制,從這個角度來說也是影響光影效果的重要方式,這種做法幾乎不會在光影表現(xiàn)上耗費任何系統(tǒng)資源。效果主要依賴美術(shù)人員繪制貼圖的水平。
同時，這也是在美術(shù)人員能力許可的條件下，完成大部分光影的最佳方式。







Project Shadow
Project Shadow和project light一般有相同的光源點產(chǎn)生,作用是生成陰影,由于project Shadow是動態(tài)的陰影,一般用于表現(xiàn)有動畫的物體,實際運用中Project Shadow和lightmap往往互補使用,分別解決靜態(tài)和動畫物體的陰影。同樣，這種方法非常耗費系統(tǒng)資源，除非完全必要，不建議使用這種方法。



Normal Map
Normal Map是次世代游戲常用的技術(shù),他解決了機能對面數(shù)限制的情況下如何體現(xiàn)物體細(xì)節(jié)的問題,通過RGB三色代替XYX三個Normal軸向值的方式獲得了更多物體細(xì)節(jié)。
Noraml Map機理的主要是在各種燈光位置會對物體的diffuse specular和reflect進(jìn)行扭曲來達(dá)到近似真實,但是他不會對base map產(chǎn)生影響,既是說normal map影響的僅僅是材質(zhì)本身,而非貼圖。
由于Normal Map的這一盲點,prallax map(或displacemap)方式被創(chuàng)造出來彌補normal map不能扭曲basemap的缺陷,實際應(yīng)用中,常常在運用Normal Map之后配合prallax map來達(dá)到更好效果。





Vertex Color
Material of vertex map是游戲中重要的運用,頂點色可以適用的范圍很多,透明柔體等都可運用,但是最主要的應(yīng)用在色彩上,通過刷取頂點色可以方便迅速的改變物體的色調(diào),對系統(tǒng)資源的要求也較低,但是他與燈光色彩有一定沖突,通常情況下燈光色彩與頂點色不會用于同一物體以避免沖突,頂點色可以手動繪制或者燈光烘培,在面數(shù)較低的物體上能發(fā)揮更多的影響。
頂點色是對游戲光影最佳的解決方法之一，也是最常用的解決方法。



Gloss map
Gloss map即我們所說高光貼圖,一般燈光對物體高光是基于頂點色進(jìn)行影響,如角色毛發(fā),皮衣等物體財政很難表現(xiàn)出質(zhì)感,如果運用Gloss map即可借助貼圖的肌理界定高光的外形,也是可以通過較少資源占用達(dá)到影響光影效果的手段,另外很重要一點,Gloss map與我們一般常用3D軟件中的界定不同,并非僅僅影響高光,對反射貼圖也有影響。



Gloss map其實并不一定需要是灰度圖,用彩色貼圖一樣可以使用

Environment Map
Environment Map可以理解為我們一般所謂的反射貼圖,有球形和盒體等多種方式,表現(xiàn)金屬物體時常用,可以通過 gloss map進(jìn)行限制。
Enivironment Map在max下的貼圖槽為Reflection slot,默認(rèn)的貼圖放置進(jìn)去會用球形坐標(biāo)方式進(jìn)行反射,如果對貼圖有更高要求,也使用box貼圖,六張貼圖組成反射盒,如果是dds box貼圖可以直接調(diào)用,但是坐標(biāo)會有不同。



MixGlow Map
Glow Map一般用以體現(xiàn)各種發(fā)光物體,如燈，火焰等等，是比較常用的特效類channel，在Glow 貼圖欄里面貼上所用glow map ，會和其他貼圖的最終效果產(chǎn)生相乘效果。



Post Effects
除去上述效果，在Final效果輸出之后，有時我們會通過各種post effect效果對畫面加強，如Glow等，對畫面光影感覺也會有巨大的影響。





Channel Mix





















燈光系統(tǒng)分級方法及制作要點
在實際游戲制作當(dāng)中,一般不會將所有的channel都開啟,一方面其實要做出一款出色的游戲畫面并非取決于使用多少新技術(shù),令一方面也要考慮程序的負(fù)載。
根據(jù)游戲的種類和需求選擇正確的方法合理的節(jié)省資源能夠讓游戲擁有更好的效果。

技術(shù)是手段，不是訴求
《Doom III》 雖然在當(dāng)時是技術(shù)絕對領(lǐng)先的游戲,但是美術(shù)過度的依賴先進(jìn)的技術(shù),導(dǎo)致在美術(shù)風(fēng)格上的切入不夠,本應(yīng)該更優(yōu)秀的游戲,未能更上一步。



與之相對,幾年后推出的《Lost Plant》則成功找回了游戲美術(shù)最本質(zhì)的東西，使技術(shù)成為一種手段。



哪些地方？該使用哪些手段?
我們首先要明確，在一個成熟的美術(shù)團隊中。對于一款游戲畫面中的各種光影，是如何去表現(xiàn)，以達(dá)到畫面效果和系統(tǒng)負(fù)擔(dān)最佳的結(jié)合點的？
我們需要找到：最優(yōu)化的手段。

From http://www.wz-online.net/web2/home/Detail.asp?id=47&FromType=1

posted on 2010-05-18 16:53 CrazyDev 閱讀(490) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 游戲引擎