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NVIDIA DirectX 11演示DEMO详解

2012-10-26李实《微型计算机》2012年10月上

《New Dawn》实际运行体验

从NVIDIA官方网站下载并安装《New Dawn》后,就可以实际运行它来体验惊艳的图形效果了。《New Dawn》的外部图形设置选项非常少,只有垂直同步、分辨率、刷新率、Gamma值以及全屏的设置。基本上没有任何有关图形技术的设置。

开始运行《New Dawn》后,屏幕左上角会显示出比较详细的设置内容。但调节内容除了有景深选项外,并没有类似曲面细分、材质精度、光照等级等常见的图形调节内容。换句话来说,NVIDIA的《New Dawn》基本上没有给出细节选项,因此本文也没有办法为大家展示各种画质和细节设定下的对比情况。

即使如此,《New Dawn》还是用完美的图形表现为我们展示了一个画质达到目前图形技术顶尖水平的场景。下面我们就分别来看《New Dawn》中所出现的各种细节和技术应用情况,并和10年前的Dawn做一些对比。

1.谁的环境更精彩?

《New Dawn》:大规模的曲面细分

曲面细分似乎已经成为DirectX 11的“代言人”,每次说起DirectX 11的画质改变和图形技术的进步,都少不了曲面细分的影子。在《New Dawn》中,NVIDIA使用曲面细分技术为仙子制造了一个相当复杂的森林环境。

目前游戏中对曲面细分的应用主要还是在环境氛围的制造上,其中主要原因是由于曲面细分本身不好控制,需要完全没有任何接缝的模型。对人物而言,大规模使用曲面细分并保证在任何情况下人物模型的稳定和可靠还是有困难的,毕竟人物本身需要做出比较复杂的运动。因此,曲面细分在DirectX 11中目前的主要应用是创造细节更为丰富的环境。在《New Dawn》中,NVIDIA使用了多达400万个三角形来为仙子制造蔓藤、古树等细碎而复杂的场景。其中古树的树皮并非单纯贴图制造,而是采用了真正的曲面细分技术生成,每一个古树树皮上的凹凸不平的感觉都拥有真实的顶点和模型。在《New Dawn》自动播放的开始阶段,DEMO的场景摄像机就从古树的树皮上方经过,玩家可以细致观察曲面细分技术带来的惊人的细节效果。

《Dawn》只有简单的枝条和环境立方体贴图

《Dawn》:简单的立方体贴图

10年前《Dawn》中的仙子只有一根枝条用于立足、周围环境采用了简单的环境立方体贴图。也就是说,《Dawn》几乎没有建立任何复杂的环境,原因是当时显卡性能较差,不足以在复杂的图形环境下运行。

2.谁的人物更逼真?

《New Dawn》:超高精度模型

NVIDIA并没有说明仙子是否也应用了曲面细分技术,不过更为可信的是NVIDIA直接使用了一个精细度极高的模型来完成仙子的模型创建。从技术角度来看,曲面细分本身就是希望节约高精度模型所需要的大量性能而应运而生的“取巧”技术,但在人物难以使用曲面细分的情况下,NVIDIA为了保证整个场景精细度,直接使用了超高精度模型,这需要相当强大的图形处理性能才可以完成。

密集的线框图意味着主角人物超高精度的模型,特别是脸部等重要部位。
密集的线框图意味着主角人物超高精度的模型,特别是脸部等重要部位。

《Dawn》:高精度模型

《Dawn》中的仙子采用了一个高精度模型,使用了比较多的多边形。但是相比《New Dawn》中多边形密集到“无法直视”的“变态”程度而言,《Dawn》只是一个普通的高模而已。

3.如何模拟毛发?

《New Dawn》:曲面细分搭配动态物理效果

除了树皮等粗糙的部位外,《New Dawn》中另外一个使用曲面细分的部位是仙子的头发。NVIDIA宣称自己设计了40000根柔软的头发并给这些头发加入了物理效果,以实现头发柔软和飘动的感觉。实际上NVIDIA的确设计了40000根头发,但这些头发原始顶点每根可能只有几个,相当生硬,柔软的效果主要是曲面细分使用后才得以实现。曲面细分在这里的应用可以将原本只有数个顶点的头发,通过细分曲面的方式,大幅度增加顶点,顶点增多后头发可弯折点更多,让头发看起来更柔软自然。当然其中涉及到运动范围约束等问题,详细内容其实相当复杂。总的来说,曲面细分技术所生成的顶点,必须在已有顶点的基础上进行细分,它不能凭空生成独立的物体和单元。经过细分的头发由于顶点增多,更为柔软,视觉效果更为真实可靠,这是曲面细分的一个重要应用。

《New Dawn》中仙子的头发处理堪称一绝,曲面细分营造的柔软细腻效果和物理动态,达到目前头发模拟的高水平。
《New Dawn》中仙子的头发处理堪称一绝,曲面细分营造的柔软细腻效果和物理动态,达到目前头发模拟的高水平。

《Dawn》:静态的固定头发

正和我们前文介绍的一样,《Dawn》中的仙子只有1700根静态头发,这也是目前大部分游戏对毛发处理的手段,简单生硬,没有动感可言。

4.谁的皮肤吹弹可破?

《New Dawn》:超高精度贴图配合次表面散射、特殊纹理处理

人体的皮肤质感是很难用数据来描述的。在之前的《Dawn》中,人物皮肤只使用了高精度贴图而已,乍一看感觉还不错,但质感—一种很奇妙而难以言表的感觉,完全不到位。仅仅使用贴图时,人物的皮肤看多了会感觉缺乏厚度,没有层次,甚至就像墙纸贴在墙面那样。

《Adrianne Curry》的皮肤模拟已经非常到位了。
《Adrianne Curry》的皮肤模拟已经非常到位了。

实际上人物的皮肤分为多层,它在光线的透射、反射下具有不同的效果,类似于半透明的胶质材料,但又没有胶质材料那样均匀。皮肤表层下还有血管和肌肉组织,这些不同材质的物质对光线的不同反射带来了皮肤多样化而又和谐的视觉感,再加上皮肤表面的毛发和毛孔,构成了真实皮肤这一复杂的结构体系。

《New Dawn》中仙子的皮肤堪称一绝,近处观看几可拟真,细节丰富又自然,是目前皮肤处理的佳代表作。
《New Dawn》中仙子的皮肤堪称一绝,近处观看几可拟真,细节丰富又自然,是目前皮肤处理的佳代表作。

NVIDIA对皮肤质感的研究和处理首先出现在GeForce 7800 GTX的名为Luna的DEMO演示中,NVIDIA设计了专门的皮肤算法(主要是次表面散射技术)来处理角色皮肤。接下来,NVIDIA曾经在G80时代的DEMO《Adrianne Curry》上演示过当时的图形技术所能呈现的皮肤质感的高水准,在《Adrianne Curry》中,名模Adrianne的皮肤使用次表面散射处理后,无论是皮肤的纹理、质感还是毛孔、皱纹等细节效果,都得到了大幅度提升。在《New Dawn》上,NVIDIA利用DirectX 11有关半透明的处理以及次表面散射等技术,呈现了几乎可以乱真的、质感很接近真实皮肤的特殊效果。

《New Dawn》中的边缘光照效果,其实在10年前的《Dawn》中也有应用,只是现在的光照效果更柔和细腻,可能和算法精度大幅度提升有关。
《New Dawn》中的边缘光照效果,其实在10年前的《Dawn》中也有应用,只是现在的光照效果更柔和细腻,可能和算法精度大幅度提升有关。

《New Dawn》中仙子的皮肤相比《Adrianne Curry》的皮肤,质感更好,并且柔和度更出色。在一些细节的处理上,NVIDIA利用了高精度的贴图来呈现精细的毛发和皮肤瑕疵。在表现皮肤表面油脂带来的光亮效果上,NVIDIA加入了四个特殊的纹理,来呈现皮肤上油脂的反射效果。终我们看到的人物皮肤和谐而自然,这种自然的表现甚至让玩家初次看到时并不会感到太震撼,但这种真实的质感却是一直存在的。这可能是皮肤处理中令人感到满意的结果了。

《Dawn》:高精度贴图

《Dawn》中的仙子皮肤就比较简单了,本身处理只使用了高精度贴图,没有使用多层半透明处理等先进技术(当时也没出现)。

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