War Thunder中的全新天空系统

我们继续向玩家们介绍即将到来的“新征途”版本更新中的新内容。今天将向各位介绍War Thunder的全新天空系统。这也是我们介绍新版本Dagor引擎的一系列开发日志中的第一篇。


在 Dagor 引擎的早期版本中,天空、云和雾是使用单独的算法创建的,并没有合并入同一个系统中。物理上,War Thunder 游戏中所呈现的天空是十分真实的。然而,旧引擎在表现大气现象上还有些不足,因此与真实的天空在视觉上还有很大差距。在新版本的 Dagor 引擎中,我们成功地模拟了一个真实的大气,包括真实的天空和地表的阳光分布。我们还根据不同高度制作了相应的不同类型的新云彩效果,并且显著改善了雾和霭的性能和视觉效果。

 
在天气晴朗的正午时分,于积云和高层云中穿行

首先,我们对太阳光的散射和光吸收的模式进行了修改。我们改进了光吸收的光谱模型。之前的版本中,空气的散射光只将瑞利(Rayleigh)散射和米氏散射考虑在内。新版本采用了精细的光谱模型,可以更加精确地再现不同条件下天空的阴影。

现在多亏了新引擎,游戏内的场景将被臭氧层覆盖。白天,我们的星球上的天空是蓝色的,这主要是因为阳光的瑞利散射作用;日出日落时,由于臭氧层吸收太阳光光谱中特定波长的特性,大气将依然保持蓝色。此外,臭氧层的光吸收会在日出日落时将云彩染成橙色或粉红色。

 
黄昏时分被太阳照亮的云层
 
日出和日落时分,臭氧层将天空映照成深蓝色

游戏内云的变化可以说是最显著的改进。之前,我们只使用了一层比较薄的云层,在每次战斗中要选择其出现的位置。现在我们的引擎可以模拟从地表几百米到十五公里的高空对流层的云彩,这些云彩将可以同时出现在一场战斗中。除了位置,云彩的形态也不尽相同,我们基本上制作了所有类型的云,除了一些奇特和罕见的极端天气。积云、层云、高积云、高层云、积雨云和卷云都将在游戏中登场。这些云都可以根据每场战斗的天气设置出现在 War Thunder 的全新版本的战场上空。

Вид на кучевые и высококучевые на рассвете
清晨时分的积云和高积云
Полёт самолёта между слоями облаков
在云层间飞行
 
多重散射开与关时积云的差异

阳光将会被云层和大气散射与吸收,使天空看起来美丽多姿。根据云层的厚度,光照的颜色也会在其不同部分发生变化,例如浅色半透明的白色薄雾,或者是深灰色的雷雨云。为了照亮云层,我们对云层内部采用近似于来自太阳和天空的多重散射机制,让每一个云都成为光源,云的本身的结构就会在视觉上变得更加清晰,肉眼可以清楚地看出每种类型的云的不均匀性。所有的云都会参与到光线的运动中,照亮或者遮蔽临近的云层,这样就将层次丰富的天空展现在了诸位玩家的眼前。

 
降雨时的云层,雨滴形成的柱状边界清晰可见

在游戏中,我们还可以见到一种如画般的光柱(上帝之光),或是可以清楚地与云层的阴影区分开的阳光光束,我们称之为“曙暮辉光”。这种效果在 Dagor 6.0 中是自动处理的,我们使用了足量的细节级别对照明进行了建模。除了曙暮辉光,游戏中还可以看到“反云隙光”,当飞行至离太阳一侧的特定高度时特别明显,因为云只传递部分阳光,会在地面和自身及整个大气中投下阴影。这些效果都将会出现在游戏中!

Закат, просвет в облаках, через который проникает столп света.
日落时分,光柱从云隙间穿过
После полудня, противосумеречные лучи, вид с высоты на поверхность земли.
下午时分从地面高度看到的云隙光

雾和霭将成为大气系统的有机组成部分。在新版本的图形引擎中,雾的建模与云和大气的算法大致相同。因此,雾也会变得不那么均匀,能够正确地散射环境光。

Туман в лучах утреннего света.
清晨阳光照射下的雾

总而言之,现在游戏有了自己的大气层!这个复杂的数学模型能够让我们在视觉上精确地模拟天空、云层和阳光在地球上的任何高度及每一个点位的散射效果!

Атмосфера Земли из Космоса, с низкой орбиты в 200 км (игровой движок).
从太空中看到的地球大气,于距地面200km的低轨道观看(游戏引擎画面)

但是这个系统不止是可以模拟我们的地球!例如,我们可以通过简单地设置大气密度和厚度、臭氧层的性质和行星的大小来模拟火星上的黎明。火星大气非常稀薄,日落时会呈现出蓝色,因为瑞利散射根本没有时间吸收蓝色光。火星的臭氧非常少,由于没有磁场,它均匀地分布在这个红色星球的大气中。此外,由于火星表面没有水汽,沙尘暴也不断肆虐。将我们的模型与“好奇”号火星探测器拍到的图片比较一下,可以看出视觉几乎一样,很不错吧?

Рассвет на Марсе, фотография NASA
火星上的黎明,由NASA拍摄
(NASA)
Рассвет на Марсе из Dagor Engine 6.0 (параметры атмосферы Марса взяты из Atmosphere of Mars)
由Dagor 6.0引擎渲染的火星上的黎明。 (火星大气层的参数来源于此 火星大气层)
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