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RTX on!光线追踪技术正式加入战争雷霆!

战争雷霆即将随新版本“浴火飞鸟”更新对光线追踪技术的支持,同时还将引入一系列基于光追技术的全新视觉效果,例如光线追踪阴影、光追环境光遮蔽以及光追反射等。本期开发日志我们将带您一同深入细节内容,了解新版本全新光追技术!

光追技术的具体机制如何?

为了支持光线追踪技术,开发团队必须先为游戏场景构筑 BVH 层级包围结构并持续加以维护。BVH 架构采用特定方式对场景内的空间实体对象进行分割,为光线追踪以及相关图形技术创造基础。许多游戏在构筑场景 BVH 层级包围体时往往会在内容和保真度方面取巧走捷径,比如使用简化模型、在分隔区块时将距离相对较近的周边物体排除在外等。但这样做势必要牺牲画面表现的精确程度,意味着最终得到的场景阴影并不准确。

不过,开发团队在为战争雷霆构筑光追技术的底层架构时可是认真的——我们摒弃了这类简化做法,从长远角度来看,采用精准模型构筑 BVH 层级包围体有利于后续增添更多的画面特效。游戏中几乎整块战场都将以光追效果进行渲染,其保真度将追平游戏画面的渲染水平,因此所有光追效果可以在物理层面上做到不出差错,同时最大限度保持光追渲染画面的精确度。

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当然采用精细模型构筑 BVH 结构的代价就是对 CPU 性能的占用有所提升,在进行此类运算时 CPU 性能自然是多多益善,因此仅推荐高性能 CPU 用户开启光追功能。

既然 BVH 层级包围架构已经构筑完毕,是时候追随场景中的每一束光照,还原其折射出的绚丽效果了。新版本首发支持的光追特效共有三类:

以下截图对比中,右侧的是未开启光追的传统渲染方案,左侧的是开启光追特效的新版场景

光线追踪实时阴影 (RTSM)

开启光追实时阴影功能将替换原有的基于材质贴图的阴影渲染方式,转而将屏幕上每一点的光线都追踪到场景中自然光源 (太阳) 上。由于在光追实时阴影技术中,太阳的整个表面均散射光芒,而不是像先前一样简化为点光源,因此新技术下将生成明暗相间的半影,阴影大小与方向也会随阴影投射场景对象的距离而改变,使得阴影更加自然真实、符合现实中的物理法则。

最终所得光影相当精准,同时日照阴影还具备完美像素效果。

使用高性能图形处理器的用户还可以体验动态光源实时阴影效果。开启这一选项后将能够为场景内所有动态光源 (爆炸火光、炮口焰等) 生成拥有完美像素效果的“硬”阴影 (只有本影区,区别于拥有半影区的软阴影)。这一选项消耗的硬件机能相当高,仅推荐使用高端 GPU 的玩家开启。

光线追踪环境光遮蔽 (RTAO)

环境光遮蔽技术主要用于模拟场景物品对环境光源 (比如天空) 的遮蔽效果。举一个生活中的例子:在没有阳光直射的房间内,床底也总是更暗一些——在这个例子中,天空 (乃至周围墙面的漫反射) 就起到了环境光的作用,而床底正是因为环境光被遮蔽才变暗的。

在先前的版本中,我们惯常使用 SSAO 或 GTAO 等屏幕空间技术加以模拟。即将随新版本加入游戏的光追环境光遮蔽 (RTAO) 则是光追技术框架内对前述技术的平替,同时还能修复常见于传统屏幕空间技术的错误,比如生成的环境光遮蔽阴影溢出屏幕外。总的来说,RTAO 能够解决屏幕空间技术存在的固有缺陷。后者有时候还会导致环境光阴影出现在错误位置,或与错误的对象进行绑定等问题,RTAO 则不存在这些缺陷。

光线追踪反射 (RTR)

这一部分的机制是最复杂的,前面所提到的光线追踪实时阴影 (RTSM) 与光线追踪环境光遮蔽 (RTAO) 仅仅是围绕阴影做文章。但借助光线追踪反射 (RTR) 功能,我们将把 BVH 层级包围结构中的模型投射至游戏画面中。您在地图内建筑物的镜像与倒影中所看到的基本上就是 BVH 架构内所包含的内容,开发团队正在全力以赴加以改进,务求让反光镜像图案尽可能接近游戏的渲染画面。

当然,在游戏支持光追反射技术之前,我们也是有替代方案的。在先前版本中我们主要使用光照探针与屏幕空间反射技术,此类传统解决方案与 SSAO 一样有其局限性,甚至存在的问题都相当雷同,比如处理屏幕外或屏幕空间中被遮挡的对象,以及探针存在的定位问题。光追反射技术能追踪整个场景的光照情况,因此处理任何对象的反光倒影都不成问题。

伴随光追反射技术加入游戏的还有一项新细节:开发团队引入了表面粗糙度参数用于模拟物体表面的反光情况。混凝土等粗糙表面的倒影非常模糊,而玻璃或水洼等光亮表面的反光倒影则如镜面般清晰。此外当然还有粗糙度介于两者之间的各种材质。模拟不同材质表面的倒影情况实际上是计算机图形学的热门话题之一。

我们的处理方式是根据不同材质的表面粗糙度在渲染倒影时施加不同程度的图像噪点,再进行降噪处理以获取物理层面上的精确反射倒影。

同样是渲染水洼倒影,新旧技术的对比有时候还是相当明显的。

其他情况下的差别可能不是那么明显,但渲染出的图像还是更加准确自然的:在对比开启光线追踪反射截图的前后差异时,请留意混凝土地砖光影的变化。未开启光线追踪时地砖色调整体偏蓝,这是因为遮挡天空的建筑部分不在屏幕内,因此屏幕空间反射技术未能正确识别遮挡环境光的障碍物、导致地面仍然呈现天空的色调。开启光线追踪后,建筑物在 BVH 内被纳入考量,异常出现的蓝光也随之消失了,只留下楼面窗户反射的天光。

光追反射技术再次解决了传统屏幕空间技术与光照探针技术在渲染反射光照时所存在的缺陷。

光追反射技术的另一项子功能则是渲染半透明玻璃表面的倒影与反光。借助光追技术,我们得以实现更加准确的镜面倒影,较之前的光照探针技术的表现力有着实质性飞越。

最后则是水面反射相关的特性。

游戏目前主要使用平面反射技术渲染水面反射,其渲染的图像已经相当准确逼真,其反光会随着水面波动会产生扭曲与变形,但这只是二维层面上的。在启用光追反射功能后,水面反射的光线会根据波浪的法向量角以符合物理定则的方式沿着正确角度射出。水面反光将变得更加精准逼真,因为新的水面反光不仅仅是扭曲的二维贴图而已,其折射的每个像素都依照光线的入射/射出角进行了精准模拟。

开启光追前后的画面表现提升有时候明显,有时候又比较细微。

光线追踪技术的性能占用

光追技术无疑算得上是硬件杀手,但是仍然有不少拓展选项可以降低其性能需求,让更多玩家也能加以利用。

首先,光追实时阴影 (RTSM)、光追环境光遮蔽 (RTAO) 和光追反射 (RTR) 三项功能可以独立开启关闭。如果您使用的是支持光追功能的上一代显卡,机能不足以支持开启全部选项的话,只需启用最需要的项目即可。

接下来还有光追画质选项的性能占用需求。总的来说,只建议使用最高端图形处理器的玩家在开启光追实时阴影 (RTSM) 的同时启用动态光源实时阴影选项。虽然一般情况下的机能消耗并不显著高于自然光源 (也就是日照) 实时阴影,但在火光四起,爆炸此起彼伏的战斗中,计算所有动态光源产生的实时阴影所需要消耗的机能还是相当惊人的。

对于光追环境光遮蔽 (RTAO) 来说,当品质设置为“低”时,客户端在计算环境光遮蔽造成的阴影时将使用较低的内部分辨率,不过最终渲染出的阴影分辨率仍将与屏幕空间技术所得到的处于同一水平、只是没有后者固有的缺陷。中等质量得到的阴影分辨率更高,高质量的降噪效果更好。后两者只在部分情况下存在较为显著的区别,而我们希望将选择权交给玩家。

至于光追反射 (RTR),其低品质已是性价比较高的折中方案,能够极大加快反射光的渲染速度。中等质量的 RTR 渲染的镜像倒影将同样具备光追阴影。中低品质的 RTR 都使用了所谓的“棋盘格渲染方案”,通过只追踪半数光线的方式来节约性能。高品质则会禁用棋盘格渲染,但实际来说 RTR 自带的降噪功能让中高品质生成的反射光影区别不大,当然具体如何取舍还是看您来决定。

光追反射功能还可以选择对水体与常规对象表面的光影是进行全数渲染还是半数渲染。两者的区别主要表现在镜面倒影上,但平心而论,即使是半数渲染得到的光影也足以媲美富哥们 4090 开启全像素渲染得到的画面了。

最后是光追反射半透明玻璃反射光影也可以调节镜面倒影的光追反射质量,低中高品质丰敛由人。由于游戏中此类物体表面较为少见,其对性能消耗的影响并不算太高。

广大玩家们想要最大化游戏画面表现的同时兼顾电脑性能消耗的话,可以先从启用中等品质的光线追踪预设开始测试。这一预设的性能消耗与画面提升较为均衡,在此基础上进行的额外提升将消耗较多的性能。当然坐拥高端显卡的富哥们自然可以来和画面设置比划比划,看看画面提升和硬件机能哪个先到极限!:)

我们推荐在开启光线追踪功能的同时根据您的显卡型号选择合适的超分辨率抗锯齿选项作为辅助措施,比如英伟达 DLSS、AMD 超级分辨率锐画技术 (FSR)、英特尔 Xess 或者游戏原生支持的时间性超分辨率 (TSR) 选项。在这些超分辨率选项的辅助之下,游戏完全能够以较低的性能消耗取得不错的画面水平。对于光追功能来说,均衡预设显然是个不错的平衡点;如果您使用的是早期光追显卡,当然也可以使用偏向性能的预设来降低性能消耗畅玩游戏。

开发团队将不仅致力于为游戏加入更多的光追功能特性,还将持续改善现有选项的画面表现,敬请关注后续消息!

光追功能在新版本首发时暂时仅支持 NVIDIA 显卡启用,为 AMD 与英特尔图形处理器适配光追功能是开发团队接下来的首要目标之一。适配 AMD 与英特尔硬件的光追优化方案已经初步成型,正在接受内部测试,但尚未准备好发布——我们仍然需要一定时间解决 A 系与 I 系显卡存在的特定适配问题。这部分优化内容很快会连同针对新世代主机光追支持一并发布,敬请期待。

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