飛揚(yáng)天下

就在SIGGRAPH大會(huì)剛結(jié)束之后，AMD和暴雪在AMD官方網(wǎng)站上放出了《星際爭(zhēng)霸II》的官方技術(shù)文檔，通過游戲引擎技術(shù)的展示讓星際迷們感受到越來越多的驚喜。

畫面優(yōu)化給CPU帶來考驗(yàn)
著色方面，在使用原型的基礎(chǔ)上利用3D Studio MAX讓程序員對(duì)整體效果做最大的優(yōu)化，反復(fù)的提煉使得整個(gè)作品就像被藝術(shù)家精心雕琢一樣，配合上8000個(gè)獨(dú)特的、不重復(fù)的線性著色渲染代碼，使得Starcraft II與早期的游戲代碼相比增加了N倍。

        在游戲制作初期，暴雪就認(rèn)識(shí)到GPU的強(qiáng)大性能，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候就采用了以GPU為主的優(yōu)化和大幅度圖像質(zhì)量增加。

        由于使用大量像素渲染操作，如果在游戲中當(dāng)你選擇了控制成百上千的zerglings或者marines等作戰(zhàn)單位集體行動(dòng)，勢(shì)必造成CPU超負(fù)荷，即便是強(qiáng)大的GPU這也是一個(gè)考驗(yàn)。
大量的視覺特效（Based Effects）
        包括FP16 HDR、光線散射/反射效果（Diffuse and specular for lighting）、景深效果（depth of field）、體積霧（fog volumes）、動(dòng)態(tài)環(huán)境遮蔽（dynamic ambient occlusion）、智能貼圖置換（smart displacement）等等，這些都是Starcraft II的“BT”之處。

        然而，作為一個(gè)即時(shí)戰(zhàn)略游戲，暴雪依然在“故事情節(jié)”的設(shè)定上下足了功夫，在游戲引擎的影響下，延遲緩沖器的深度和平均值，包括著色組建都完全為了效果而服務(wù)。而照明管道和陰影的利用也讓深景效果等一些特效表現(xiàn)得淋漓盡致。不過，這些特效都還在討論中。
在早期的開發(fā)過程中，圖形引擎也作為一個(gè)重點(diǎn)中的重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)：
可擴(kuò)展性第一
        對(duì)于游戲引擎來說，一個(gè)主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)是擴(kuò)展的引擎。暴雪的游戲質(zhì)量是人所共知的，不光是他們的能力，更重要的是經(jīng)驗(yàn)，從以前的一系列游戲開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來說，整個(gè)游戲各種族之間能力的平衡問題非常重要，而且圖像效果之間的兼容性也必須考慮到，這樣也是為了各種不同平臺(tái)硬件之間搭配的玩家都能體驗(yàn)這個(gè)游戲的魅力所在，以確保游戲有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力，因而從ATI Radeon 9800/NVIDIA GeForce FXs系列到ATI Radeon HD 4800s和NVIDIA GeForce G200s都可以輕松的進(jìn)行游戲。
        相比之下，GPU的負(fù)載才是重點(diǎn)，像素著色單元往往會(huì)因?yàn)榇罅康膯挝煌瑫r(shí)出現(xiàn)而使得GPU難以承受，頂點(diǎn)著色單元的運(yùn)用也必須合理，而先進(jìn)的GPU才能體驗(yàn)到最大限度的特效，而對(duì)于普通的GPU只能盡量減少使用率來保證游戲的流暢度。
一個(gè)引擎，兩個(gè)“世界”（Dual Nature of the Engine）

        這個(gè)雙重性質(zhì)的引擎使得整個(gè)游戲有更完美的體驗(yàn)，其實(shí)就是說SC2具有兩個(gè)視角模式，一個(gè)是普通的RTS視角、一個(gè)是單人模式的RPG視角，當(dāng)然在這兩個(gè)模式下呈現(xiàn)的畫面效果是有所不同的。具備兩個(gè)視覺模式的原因正是我們之前提到的故事模式，當(dāng)切換到單人模式的RPG視角時(shí)，玩家將會(huì)體驗(yàn)到暴雪對(duì)于整個(gè)游戲設(shè)定的精妙之處，通過一系列互動(dòng)，包括對(duì)話等手段，其實(shí)從某種感覺上來說更像是第一人稱射擊游戲（FPS）。
    暴雪還將對(duì)這些不同的設(shè)定做更為細(xì)致的討論，這樣才能讓玩家體驗(yàn)到不同的技術(shù)效果的運(yùn)用。
屏幕基礎(chǔ)效果
        作為Starcraft II的另一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，照明環(huán)境模式讓游戲的互動(dòng)更多，之前在魔獸爭(zhēng)霸三中，每個(gè)單位有一個(gè)硬性限制，有多少亮度，可能會(huì)影響它在任何特定時(shí)間。出于這個(gè)原因，使用動(dòng)態(tài)照明是相當(dāng)微不足道的，但是在Starcraft II中每個(gè)單位有一個(gè)照明設(shè)備，當(dāng)其中一個(gè)開啟之后其他也會(huì)開啟，這樣效果非常好，但是由此帶來的地圖的設(shè)計(jì)和繪制，包括地圖地形切片就成了相當(dāng)復(fù)雜的問題。而即便是解決了這些，給GPU帶來的負(fù)荷也是巨大的。
        針對(duì)于此，暴雪也做了很多限定 ：
        ◆ 顏色組成部分，并不受當(dāng)?shù)卣彰鳎绨l(fā)射、環(huán)境地圖和點(diǎn)燃前期的彩色組成部分；
        ◆ 深度；
        ◆ 每像素正常；
        ◆ 如果使用靜止環(huán)境閉塞，出口的環(huán)境閉塞的紋理被忽略，如果屏幕空間環(huán)境閉塞啟用；
        ◆ 亮燈的彌漫物質(zhì)的顏色；
        ◆ 亮燈的鏡面材料的顏色。

解碼緩沖器
        所有的緩沖器應(yīng)該都使用相同的深度，不幸的是似乎這些緩沖器遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足暴雪的需要，這些緩沖器以24字節(jié)每像素推動(dòng)輸出帶寬，這樣使得整個(gè)帶寬明顯不足，因此在安置光源的時(shí)候必須犧牲一些。
        為了向MRTs提供每像素值以保證用于各種的效果，因而以下必不可少：
        ◆ 深度值為照明、霧卷、動(dòng)態(tài)環(huán)境閉塞和智能景深，預(yù)測(cè)，邊緣檢測(cè)和厚度測(cè)量；
        ◆ 平均值為動(dòng)態(tài)環(huán)境閉塞；
        ◆ 彌漫性及鏡面照明。
延遲渲染
        在Starcraft II中延遲渲染只適用與當(dāng)前的渲染，包括燈光的點(diǎn)和散射出去的面都要再渲染，但是由于游戲中會(huì)出現(xiàn)很多的照明設(shè)備，如果都使用這樣的方法渲染的話一定會(huì)造成畫面過于緩慢，因此延遲緩沖器的出現(xiàn)也解決了這一難題。在延遲渲染和著色方程式的幫助下計(jì)算機(jī)能很快的繪制出不同形式或者更為復(fù)雜的光源，這樣也為其他的計(jì)算提供了一個(gè)后處理的過程。
像素坐標(biāo)重建

        受益于早期的樣板，暴雪在設(shè)計(jì)新的形狀和色彩的時(shí)候輕松了不少，而且同時(shí)還釋放了CPU。

        相機(jī)原理我們都知道了，就通過這樣的模式使得暴雪在視覺上更了解該如何設(shè)計(jì)。

屏幕空間環(huán)境光遮蔽
        屏幕空間環(huán)境光遮蔽（Space Ambient Occlusion，簡(jiǎn)稱SSAO）。如果對(duì)這個(gè)名詞感到陌生，那提及到讓大家記憶猶深的《Crysis》逼真的光照效果時(shí)，一切就很簡(jiǎn)單了，這就是SSAO技術(shù)的獨(dú)到之處。
        暴雪在這使用這方案的時(shí)候考慮到了整個(gè)空間的效果和質(zhì)感，也許從某寫方面上來看，沒這個(gè)必要，但是基于暴雪的理念，一點(diǎn)點(diǎn)瑕疵都是不被允許的。

        在任何可見的點(diǎn)和表面在屏幕上，采取多個(gè)樣本（8至32），這些樣本，表現(xiàn)了在三維空間中從目前的點(diǎn)計(jì)算，到預(yù)計(jì)回屏幕空間所需的時(shí)間和深度。

        現(xiàn)在的目的是檢查是否深入采樣點(diǎn)，如果接近這個(gè)更遠(yuǎn)的采樣點(diǎn)本身能獲取信息的話就這么做下去，這是一個(gè)函數(shù)問題，因此需要復(fù)雜的計(jì)算。


        不過在對(duì)地圖的計(jì)算時(shí)不會(huì)采用這樣的方法，這僅僅是為了形成一個(gè)空間的效果而已。
模糊效果

        前面的一切都是為了更加細(xì)致的描繪出所有的場(chǎng)景，但是，有時(shí)候游戲還是需要一些模糊的圖形圖像，如果一直使用SSAO技術(shù)的話，必然導(dǎo)致不真實(shí)。
        對(duì)于SSAO來說，雖然是一種優(yōu)勢(shì)，但是高智能的判斷在這時(shí)也顯得尤為重要，何時(shí)需要高精度的細(xì)致圖像，何時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)模糊效果，無論是著色還是渲染都需要大量的資源的計(jì)算才能顯現(xiàn)這些復(fù)雜的效果。
自我閉塞

        這也是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的效果，就像一個(gè)圍繞著一個(gè)半球體產(chǎn)生偏移向量，這一點(diǎn)上在屏幕上（這意味著需要使用大量的延遲緩沖器），由一個(gè)矩陣轉(zhuǎn)化每個(gè)偏移向量和正常向量來抵銷矢量。
邊緣處理
        偏移向量在空間中并不像在屏幕空間中一樣，由于鏡頭的不斷移動(dòng)使得SSAO不斷變化，這樣就需要在移動(dòng)的過程中對(duì)鏡頭的邊緣進(jìn)行處理，以保證完美的視覺效果，但是紋處理包裝上并不是一件簡(jiǎn)單的事。
SSAO的表現(xiàn)
        SSAO提供的效果是讓人相當(dāng)滿意的，視覺圖像質(zhì)量的處理近乎完美，但是成本過高，而且大量使用還是會(huì)造成系統(tǒng)性能瓶頸，這樣得不償失，因此合理的使用這個(gè)技術(shù)也是討論的問題之一。
SSAO和整體光線效果
        從圖中很明顯的發(fā)現(xiàn)了SSAO的精妙之處，如此逼真的效果讓人贊嘆不已，其實(shí)更多的還是其后面的技術(shù)支撐。



    我們可以把一切制約因素一起使用以下過程表示：
        ◆為每個(gè)像素在源的形象和存儲(chǔ)執(zhí)行一個(gè)全屏幕通過計(jì)算混亂循環(huán)結(jié)果，在Alpha通道的每邊縮減一個(gè)CoC圖像緩沖區(qū)的四分之一大小；
        ◆產(chǎn)生中等模糊圖像通過應(yīng)用的RGB高斯模糊與每個(gè)樣本對(duì)源圖像加權(quán)CoC；
        ◆產(chǎn)生的最大模糊圖像只有縮小的RGB的圖像緩沖區(qū)源圖像的四分之一，每一個(gè)CoC和大型模糊緩沖器可以同時(shí)使用不同的通道；
        ◆最高模糊圖像與RGB樣本加權(quán)由縮減CoC執(zhí)行，Alpha通道中載有CoC，也有模糊，但其樣本不加權(quán)本身；
        ◆縮小和模糊一張深度地圖成為一個(gè)縮減深度圖像，重用深入SSAO縮減（SSAO不模糊深度 ）；
        ◆然后開始最后的景深著色，有一定的形象來源，中等和大型模糊、模糊CoC的形象，非模糊深入地圖和縮減深入形象的渲染。



        景深渲染包括：
        ◇計(jì)算小模糊價(jià)值，直接使用小樣本著色四近鄰像素；
        ◇計(jì)算CoC的像素（縮減CoC將不匹配）；
        ◇樣本非模糊，使用模糊的深入比較——計(jì)算機(jī)CoC，如果是模糊的深入，比非模糊的深入更遠(yuǎn)，否則使用CoC價(jià)值樣本，模糊CoC的形象；
        ◇計(jì)算貢獻(xiàn)，從每一個(gè)可能的模糊圖象，計(jì)算小模糊的顏色，中型和大型的圖像模糊的基礎(chǔ)上，CoC的因素；
        ◇小型，中型和大型模糊；
        ◇輸出Alpha包括的源（無模糊）形象。
處理透明物體渲染
        透明度是一個(gè)值得深入研究的問題，當(dāng)涉及到開發(fā)時(shí)暴雪的董事會(huì)認(rèn)為延遲渲染技術(shù)不支持透明度的話就應(yīng)該在其他地方加上這個(gè)功能，而事實(shí)證明這是一個(gè)正確的選擇。
        作為是典型的就是延遲繪制技術(shù)，透明度的問題還設(shè)計(jì)到樹蔭等一系列問題，因此必須選擇一些有代表性的物體來標(biāo)記之后再做探討。光線的問題在透明度的談?wù)撝性僖淮伪惶峒埃驗(yàn)檫@是個(gè)相輔相成的東西，因此暴雪在制作這一切的時(shí)候都努力的尋找解決方案。
半透明陰影（Translucent Shadows）
        這種技術(shù)能令煙霧、爆炸也能投射出陰影效果。

        早期在建模的時(shí)候影子系統(tǒng)都是成功地利用屏幕空間信息解決跟蹤問題，否則將會(huì)困難很多，但這次暴雪將顯示如何延長陰影地圖的每像素信息與一些額外的信息通道，可以用來容易的充實(shí)陰影，地圖上實(shí)現(xiàn)半透明的陰影支持。
        陰影地圖算法是延長與第二地圖的陰影信息形成半透明的陰影，大部分地圖的影子仍然會(huì)包含不透明信息的陰影，此外還需要做到在顏色的緩沖區(qū)發(fā)現(xiàn)顏色半透明的陰影。不過，這一切都需要硬件的支持，如果硬件不支持將會(huì)有一個(gè)空的顏色，因此在考慮到深景等特效的時(shí)候暴雪依然在處理陰影效果。
        首先是清理，以白色調(diào)和，然后填補(bǔ)渲染透明物體的陰影，就這樣形成一個(gè)透明的陰影色彩緩沖區(qū)，再加上測(cè)試，處理這些透明光過濾器，最后形成需要的效果。
光過濾處理器

總結(jié)：
        從上面簡(jiǎn)短的一份官方技術(shù)文檔（因?yàn)锳MD只放出這一部分），我們已經(jīng)可以了解到暴雪在SC2這個(gè)游戲上所付出的努力和貢獻(xiàn)了，其效果之華麗恐怕也是驚人的。作為暴雪十多年磨一劍的大作，《星際爭(zhēng)霸II》可是包含了現(xiàn)在最尖端的技術(shù)和效果，無論是暴雪的質(zhì)量還是技術(shù)相信都是世界頂級(jí)的水平，這樣的游戲公司確實(shí)在為自己的的作品留芳百世而努力！不過，至于還要等多久，至今仍是一個(gè)謎。