次世代遊戲引擎光影製作簡述**
azure product
一、遊戲光影的範疇
實際遊戲製作當中
,狹義的燈光只是指程式實時根據燈光影響的頂點色和動態陰影
,但實際應用當中
,影響玩家整體
感覺的光影效果
,也就是廣義上的光影效果包含的範圍要更加廣泛。
程式的即時光影
,shader
的定製固然對光影效果至關重要
,美術製作的
lightmap,normalmap,vertexcolor
乃至glow
都可以構成一般玩家認知上的燈光效果。
即是說,
在遊戲製作應該以遊戲
玩家的感覺為基準整體的設定光影的效果
,而並非僅以技術手段作為分界
,對於遊戲製作來說
,綜合程式美術的多種表現手段
,最終呈現給玩家的光影的感覺,才是
遊戲製作當中的燈光。
二、基本燈光系統介紹及使用方法
從畫面渲染來說
,無論一般網遊還是次世代遊戲
,運算的規則構
建是大體相似的
,我們可以通過分析這個構架得出其中製作各種光影效果的可能性
,下圖是比較常規的各種圖素經過如何的運算達成了最終畫面的
pipeline。
在這樣的pipeline中,
對最終光影有影響的環節
dark map
dark map
也被稱為
lightmap
，這是我們目前常使用的方法之一。
這個通道一般放置
bake
過的燈光貼圖,
或者ambient occlusion map,
常用的方式是賦予乙個另外的
uv ,
這一張很小的
dark map
就可以在沒有燈光的情況下獲得良好的光影效果
,很多引擎當中是可以由燈光自動生成
lightmap的,
它的效果一般用在靜態物體上。
project lights
project lights
就是一般我們所說的硬體燈光
,由於效果是即時運算
,有一定的硬體要求
,推薦一般不要超過3盞
,否則對效率會有一定的影響
.除非完全必要，不建
議使用這種方法。
project lights
的運用一般是三個平行光來構築乙個整體的天光環境
,(另外
ambient light
在這個過程中也有重要的意義
),由於
project lights
是對資源比較耗費的部分
,應該由程式盡量優化。
base map
base map
就是diffuse map
就是我們常說的：貼圖。
在貼圖上我們可以在固有色之上進行光和陰影的繪製,
從這個角度來說也是影響光影效果的重要方式
,這種做法幾乎不會在光影表現上耗費任何系統資源。效果主要依賴美術人員繪製貼圖的水平。
同時，這
也是在美術人員能力許可的條件下，完成大部分光影的最佳方式。
project shadow
project shadow
和project light
一般有相同的光源點產生
,作用是生成陰影,由於
project shadow
是動態的陰影
,一般用於表現有動畫的物體
,實際運用中
project shadow
和lightmap
往往互補使用
,分別解決靜態和動畫物體的陰影。同樣，這種方法非常耗費系統資源，除非完全必要，不建議使用這種方法。
normal map
normal map
是次世代遊戲常用的技術
,他解決了機能對面數限制的情況下如何體現物體細節的問題,通過
rgb三色代替
xyx三個
normal
軸向值的方式獲得了更
多物體細節。
noraml map
機理的主要是在各種燈光位置會對物體的
diffuse specular
和reflect
進行扭曲來達到近似真實
,但是他不會對
base map
產生影響
,既是說
normal map
影響的僅僅是材質本身
,而非貼圖。
由於normal map
的這一盲點
,prallax map(
或displacemap)
方式被創造出來彌補
normal map
不能扭曲
basemap
的缺陷,
實際應用中
,常常在運用
normal map
之後配合
prallax map
來達到更好效果。
vertex color
material of vertex map
是遊戲中重要的運用
,頂點色可以適用的範圍很多
,透明柔體等都可運用
,但是最主要的應用在色彩上
,通過刷取頂點色可以方便迅速的改變物體的色調,對
系統資源的要求也較低
,但是他與燈光色彩有一定衝突
,通常情況下燈光色彩與頂點色不會用於同一物體以避免衝突
,頂點色可以手動繪製或者燈光烘培
,在面數較
低的物體上能發揮更多的影響。
頂點色是對遊戲光影最佳的解決方法之一，也是最常用的解決方法。
gloss map
gloss map
即我們所說高光貼圖
,一般燈光對物體高光是基於頂點色進行影響
,如角色毛髮
,皮衣等物體財政很難表現出質感
,如果運用
gloss map
即可借助貼圖的肌理界定高光的外形
,也是可以通過較少資源占用達到影響光影效果的手段
,另外很重要一點
,gloss map
與我們一般常用
3d軟體中的界定不同
,並非僅僅影響高光
,對反射貼圖也有影響。
gloss map
其實並不一定需要是灰度圖
,用彩色貼圖一樣可以使用
environment map
environment map
可以理解為我們一般所謂的反射貼圖
,有球形和盒體等多種方式
,表現金屬物體時常用
,可以通過
gloss map
進行限制。
enivironment map
在max
下的貼圖槽為
reflection slot,
預設的貼圖放置進去會用球形座標方式進行反射
,如果對貼圖有更高要求
,也使用
box貼圖
,六張貼圖組成反射盒
,如果是
dds box
貼圖可以直接呼叫
,但是座標會有不同。
mixglow map
glow map
一般用以體現各種發光物體
,如燈，火焰等等，是比較常用的特效類
channel
，在glow
貼圖欄裡面貼上所用
glow map
，會和其他貼圖的最終效果產生相乘效果。
post effects
除去上述效果，在
final
效果輸出之後，有時我們會通過各種
post effect
效果對畫面加強，如
glow
等，對畫面光影感覺也會有巨大的影響。
channel mix
燈光系統分級方法及製作要點
在實際遊戲製作當中
,一般不會將所有的
channel
都開啟,
一方面其實要做出一款出色的遊戲畫面並非取決於使
用多少新技術
,令一方面也要考慮程式的負載。
根據遊戲的種類和需求選擇正確的方法合理的節省資源能夠讓遊戲擁有更好的效果。
技術是手段，不是訴求
《doom iii
》雖然在當時是技術絕對領先的遊戲
,但是美術過度的依賴先進的技術
,導致在美術風格上的切入不夠
,本應該更優秀的遊戲
,未能更上一步。
與之相對,
幾年後推出的《
lost plant
》則成功找回了遊戲美術最本質的東西，使技術成為一種手段。
哪些地方？該使用哪些手段?
我們首先要明確，在乙個成熟的美術團隊中。對於一款遊戲畫面中的各種光影，是如何去表現，以達到畫面效果和系統負擔最佳
的結合點的？
我們需要找到：最優化的手段。
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