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原来游戏是这样欺骗我们的!游戏最佳化带来的真实虚拟世界

admin 67 16

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玩家不仅喜欢玩游戏,也会在意游戏是否最佳化。最佳化的游戏会受到玩家赞扬,反之则是无情的吐槽。话说回来,最佳化的定义到底是什么?是否最佳化又该怎么判定呢?最佳化的游戏带给我们一个虚拟的虚拟世界,沉浸式体验即使被骗也自得其乐!

首先我们要有一个认知:“游戏的最佳化”并不等于“计算机理论的最佳化”,两种最佳化在本质上截然不同。在计算机理论中,最佳化指的是设计一个理想的处理程序,让程序以更高的效率计算出相同的结果。

举例来说,下面有一个处理程序:

a=b*c+b*c+b*c

里面有3个乘法与2个加法。如果我们要将其最佳化,大概会变成这样:

d=b*c

a=d+d+d

在结果相同的前提下,只需要1个乘法与2个加法,可以省下2次乘法计算的时间。

小狮子八卦:程序猿看到上面这段话是否会心一笑——其它小伙伴你们懂吗?

对大部分玩家来说,《侠盗猎车手5》堪称是经过最佳化的好游戏。

然而对游戏而言,最佳化指的是强化游戏实机表现,呈现出较佳的游戏感受,就算结果与原本不同也没关系。游戏程序是否最佳化,是根据主观的感受,而非客观的运算结果或运算效率。换言之,我们很难找到一个客观标准来评断游戏是否最佳化。

“没有任何方法可以准确判定游戏是否经过最佳化。”开发商Croteam的资深工程师,狄恩.西古力(DeanSekulic)指出,“我们只能以主观意识体验游戏,用自己的标准来判断游戏的最佳化程度。值得注意的是,游戏台面下的运作远比表面来得复杂,每一个环节都可能影响游戏表现。”

当你发现游戏效能不尽理想,很可能是某个环节出现问题。画面选项对效能的冲击格外明显,所以经常是开发商进行最佳化的首要目标。

4K分辨率带来更沉重的运算负担。

分辨率攸关整体画质,也直接影响效能表现。游戏分辨率从早期的1280×1024变成1080p,然后演变为4K,每一次的跃进都会大幅加重运算负担。4K画面内的像素数量是1080p的4倍,运算负担也是4倍,对效能的冲击在所难免。

反锯齿是一把双面刃,虽然可以提升画质,却会严重冲击效能。目前的反锯齿种类众多,每一种都有其优缺点。MSAA效果普通但是效能杰出、SSAA原理单纯却很吃资源,其他还有FXAA与TXAA等等。开发商必须谨慎评估各种反锯齿的特性,针对游戏需求选择反锯齿,并调适反锯齿的细节表现,让游戏兼顾画质并维持流畅度。

反锯齿的效果与效能表现不尽相同。

一般而言,PC游戏会提供各种不同的反锯齿,家用主机版则没有这种福利。受限于硬件规格,家用主机版偶尔必须关闭反锯齿来换取校能,或是采用动态反锯齿技术。反锯齿的使用时机,以及反锯齿该如何调适,都足以令开发商伤透脑筋。

光影效果对环境表现与气氛营造影响甚巨。开发商得处理每一个场景的光源与阴影,反覆检测光线的投射容积与形状,确保其演出可以达到需求。全域照明(GlobalIllumination)与体积照明(VolumetricLighting,泛指从高空或云隙间洒下的光芒)是效能杀手,必须搭配适合的地形才能呈现理想效果。

在现实世界里,只要有光源就会有阴影。可是游戏世界不比现实,就算弄出一个光源,也未必能够产生理想的阴影。早期游戏一律采用直接投影,只要环境中有光源,物件就会产生对应的投影。直接投影的原理简单且容易实作,缺点是无法呈现细节的阴影,导致场景风貌不够逼真,一看就知道是游戏的场景。

《异尘余生4》天际洒下来的光芒十分逼真。

为了弥补直接投影的缺憾,环境遮蔽(AmbientOcclusion)便因应而生。《末日之战》是最早使用环境遮蔽的名作游戏,将画质推展至崭新境界。可惜当年玩家配备普遍不足以使用环境遮蔽,使得末日之战成为一款曲高和寡的游戏。

时至今日,环境遮蔽已成为游戏的普世标准,还衍伸出各种提升画质的应用方式。《古墓奇兵:崛起》所使用的VXAO(VoxelAmbientOcclusion)便是一例,其质量不输一般的环境遮蔽,还可以大幅降低运算负担。某些新作游戏甚至替远距离物件加入环境遮蔽,让场景突破虚拟的藩篱,呈现出直逼现实的质感。

场景中的阴影就是环境遮蔽,可以有效提升画质。

光影效果的代价十分可观。开发商得花上许多时间调适,将细节部分去芜存菁,换取较流畅的效能,还得避免被玩家找到破绽。有必要的话,开发商会采用预处理光影效果,也就是将场景内的动态光影变成静态光影,藉此压低运算负担。

举例来说,玩家进入一个点燃油灯的房间,发现只有墙上的油灯可以照亮环境,手上的火把却无法照亮环境。这是因为游戏将油灯与火把设定为无法与环境互动的静态光源,才会出现点燃火把却无法照亮环境的诡异现象。

接触硬化阴影会柔化远距离的阴影,呈现出逼真的质感。

若想要突显空间的远近感,就得导入景深效果。然而景深效果非常吃运算资源,必须经过最佳化才能够端上桌。荧幕空间反射(ScreenSpaceReflection)可以呈现平滑表面的镜像,效能高于传统的镜像效果,但是数量一多仍然可以拖垮效能。接触硬化阴影(ContactHardeningShadow)会根据光源、阴影与物件的距离,动态柔化阴影边缘,强化阴影的逼真度。

最后是现代游戏的必备效果“物理运算”。从人物衣服与头发,野外的枝叶与云雾,甚至是仆街的尸体,都是物理运算的工作项目。物理运算对CPU与GPU负担很大,尤其是那些强调物件破坏的游戏,一个没弄好就会产生延迟。

《塔罗斯的法则》画面选项相当详尽。

玩家在游戏中可以看见好几种预设的画面设定,象是低、中、高、最高之类的,指引玩家尽速选出适合的设定,这方面同样需要最佳化。细心的开发商会将预设的画面设定拿捏得恰到好处,免除玩家反覆尝试的时间。

开发商首先会将每一个画面选项区分为CPU重视、GPU重视、存储器重视,然后找出画质与效能负担均在中间值的一套设定,将其定义为中。接着调整选项的设定值,逐一拼凑出其他预设的画面设定。

光是画面选项就有这么多需要最佳化的地方,开发商的处境就不难想象了。那么,玩家该怎么评断一款游戏是否经过理想的最佳化呢?

垂死之光的画质精美,前提是必须拥有高档的配备。

首先来看看《垂死之光》,垂死之光是款开放性世界游戏,场景精美华丽,可视范围非常远,具备日夜交替的动态时间设定,玩家必须拥有强悍的配备才可以发挥游戏的潜力。不少玩家对垂死之光不甚满意,抱怨PC版在特效全开的情况下很难维持流畅度,替这款游戏贴上“缺乏最佳化”的标签。

事实上,PC版的垂死之光表现得相当不错。PC版的运算距离比家用主机版还要远,提供丰富的画面选项,画面表现犹胜一筹。然而玩家的配备普遍不足以发挥PC版的完整潜力,反而让玩家误解为这款游戏缺乏最佳化。

后来开发商将运算距离缩短为原本的一半,牺牲画质来解决延迟问题,不过似乎为之过晚。倘若开发商一开始就将PC版的运算距离缩短,或许就不会有这么多的批评。

人类岐裂因为画质设定导致效能低落。

另一个例子是《黑客入侵:人类岐裂》。这款游戏采用8x的MSAA以及延期着色(DeferredShading),这两者放在一起会严重冲击效能,导致玩家纷纷跳出来抱怨这款游戏缺乏最佳化。其实只需稍微调整画面选项,效能低落的问题便能迎刃而解。因为一时疏忽导致游戏被骂翻,这恐怕是开发商始料未及的。

再来是2010年的《战栗深隧》,这款游戏频繁使用体积照明,使得效能大受影响,在当时饱受玩家抨击。可是若用现代的配备来跑这款游戏,就能得到十分理想的效能。由于配备需求过高而被误认为缺乏最佳化,开发商简直就是哑巴吃黄连,有苦说不出。

体积照明是衬托气氛的绝佳工具。

画面选项固然是最佳化的重点项目,却不代表最佳化的一切。手把操控性、流程与节奏控制、UI设计与配置、自动存读档的设定、在线对战的玩家配对,以及游戏除错,全部都是最佳化的目标,这方面的学问多到可以出成好几本书。

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