真正的PC级游戏画质 顶级画质游戏

10年流行的手游是《愤怒的小鸟》《忍者切水果》 。


10年后的今天流行的手游是《王者荣耀》《和平精英》《原神》 。


10年间主流手游最大的改变来自于画面画质的改变 。随着手机配置越来越高,手机游戏的画质有更多的空间放飞自我,甚至开始向PC看齐,这也是会出现《原神》这种横跨手机、PC、主机多平台游戏的原因之一 。


真正的PC级游戏画质 顶级画质游戏

文章插图


但是手游进步的同时,端游的画质也在进步 。近几年间,得益于光线追踪技术,《我的世界》、《赛博朋克2077》、《看门狗:军团》等PC、主机游戏营造的虚拟世界,除了游戏自身的可玩性,游戏画面也因此变得更为震撼和沉浸 。


那么有没有一种可能,让手机游戏也跑一个光追,获得能够媲美PC级别的游戏画质呢?


有 。


让画面更为逼真和写实


光追,全名为光线追踪,这个名字来自于英文“Ray Tracing”,不过真正让光追概念走进千家万户的还是英伟达在2018年推出的新款“煤气灶”——RTX20系列显卡 。之前由于硬件性能不够,光追主要用于电影、动画等不需要实时渲染的影视领域 。


在图形渲染的过程中,光追是用来确定不同元素可见性的渲染方法 。它的原理是从玩家的视角发射出一道光线,打到屏幕上的某个点上,然后光线根据反射面的表面特点,进行反射、折射、吸收等计算,进而构建出更逼真的画面 。


真正的PC级游戏画质 顶级画质游戏

文章插图


例如主角在镜子面前刷牙,天花板上的灯光照在脸上,透过皮肤反射的光会再度反射到镜子、墙壁等物体上,然后这些物体又会在进行一轮反射,最终将光线多次反射的画面送达到用户的眼中 。光线追踪就是想模拟这个情景,追踪每条光线的传播行为 。


目前实现光线追踪主要有两种方式:


一个是光线追踪实时渲染,模仿真实光线的传播行为,给很多光影效果的模拟提供巨大的便利,在物体阴影上,在镜面反射的内容表现上,光线追踪都能以很自然地方式去模拟 。相对的,但由于需要实时计算光线反射,重复计算量大,对硬件性能有着非常高的要求 。


真正的PC级游戏画质 顶级画质游戏

文章插图
左边为光栅化的原理,右边是光线追踪路径


另一个是光栅渲染,查出画面中哪些像素需要渲染,然后用GPU按需要对像素渲染计算即可,相当于一个萝卜一个坑,在同一时间里只要计算一次即可,减少内存传输 。不过为了更逼真的渲染效果,光栅渲染需要使用非常复杂的算法和大量的中间渲染对象来模拟高级效果,这就涉及到算法的复杂性和内存管理问题,增加了渲染器的编写和维护难度 。


值得注意的是,上述两种方法并非对立,可以共存应用,现在PC平台上支持光追的游戏大多是两种渲染技术混合实现,相辅相成 。


真正的PC级游戏画质 顶级画质游戏

文章插图


可以看到,PC端开启光追之后的游戏画面会有更为贴近真实生活的光线效果,在镜面较多的场景会有更为明显的对比 。但也因为如此,有些光追场景不一定会如想象般更亮,也有可能会更暗,例如在光源较少的游戏场景 。


所以开启光追之后,是可以让游戏画面更为震撼、逼真和写实 。或许是出于同样的原因,现在手机行业有意将光追的功能引到智能手机上 。


“手机游戏端游化”


光追出现在电脑游戏领域是因为硬件性能上升,同样的事情其实也发生在手机处理器上 。


近几年,随着手机处理器GPU以及异构计算能力的逐年提升,“手机游戏端游化”的概念越来越多地被厂商提起 。但是手机和PC不一样,前者有非常严苛的功耗约束,即便搭载一颗性能强劲的旗舰芯片,也不一定敢让其火力全开,自然也不可能近乎随心所欲地调整功率,而且受限于手机空间大小,像PC那样安排散热也不太现实 。


相比PC激进的性能和硬件搭配,智能手机则有点反其道行之 。例如华为和荣耀的GPU Turbo、高通的VRS可变帧率渲染等,都是在保证游戏性能的前提下,尽可能降低系统负担 。


但在这样一个前提下在手机上引入光追,会带来什么样的体验或者说如何实现,实际上是很有意思的话题 。