《騎馬與砍殺2：霸主》新開發日誌介紹全局光照

《騎馬與砍殺》官方團隊公布了全新一期的開發日誌，本次介紹了目前所使用的全局光照特效。

翻譯：矮子@騎馬與砍殺中文站

光照對於任何一款現代遊戲都非常重要。優秀的光照效果能使螢幕上不同的視覺元素結合起來，提供更真實且美觀的效果。反之如果光照效果不好，即使最精細的模型和紋理也會顯得黯淡無光且毫無生氣。我們團隊敏銳地意識到了這一點，這也是我們將全局光照（Global Illumination，以下簡稱GI）引入到我們遊戲引擎的原因。

最近我們一直致力於增強和大範圍優化這個引擎功能，因此我們想和花點時間和大家擴展開來，詳細討論一下GI，包括我們的需求，系統如何運作以及在應用時遇到的困難。

那麽，什麽是GI呢？簡單地說，GI是一個系統，它能模擬光線如何從一個表面反射到另一個表面上，也就是間接照明。這種技術能使光源（如火把）發射的光線以更自然的方式與周圍物品相互作用，其中一些光線被物體吸收，剩下的反射到其它物品上。最終在遊戲世界裡呈現出真實世界的光照效果。

在《霸主》中，我們決定採用一種GI的處理方案來處理不同的照明環境，這種方案可以在廣泛的硬體上應用，並且使記憶體和硬碟的使用率更低，每個場景所需的人工也會更少。根據這些需求，我們決定使用一種靜態的解決方案，在預定義的探測點上對光線進行傳輸。

我們從多種技術上獲得靈感以實現我們的目的。光照的核心程序是使用預計算的輻射傳輸技術在動態低頻照明環境（如Sloan, et al, 2002）中進行實時渲染。此外，我們還實現了遊戲內一個離線光線追蹤器，以確保光照能符合地面的真實效果。之後，我們還對計算程序進行了一些修改，這樣就不會對遊戲性造成負面影響（如增加火把的環境光照）

我們現在引擎所使用的這種探測為基礎的光照方式，最主要的一個問題是漏光，這會大大降低畫面質量。為了解決這個問題，我們使用了陰影貼圖程序(Morgan McGuire, 2017)，這種程序一般用於帶有可視幻燈片的輻照度和光場探測器。不過，這個應用過程中難度最大和耗時最長的部分是實現自動化探測，以及對陰影貼圖進行放置和渲染。

首先，探測點越少越好，因為這樣可以節省大量記憶體和硬碟的使用率，這也是我們設計這個系統的初衷。因此，為了在不增加硬體負擔的同時還能獲得滿意的視覺效果，我們在自動渲染的過程中使用了導航網格來獲取代理點的位置。然後，再通過這些位置投射的光線來查找場景的可見點。整個查找可見點的過程都是以網格的方式自動進行探測。在此之後，系統會自動將陰影貼圖分配給可能導致漏光的點。例如，一個處於房屋外部的點有可能影響房屋的內外部光線，系統會探測到並自動進行陰影貼圖的渲染以防止其漏光。最後，系統會計算每個點的光線傳輸函數。無論什麽等級的城鎮，無論是多人地圖還是內部場景，這個過程都可以一次性完成。

這個自動渲染的過程可以通過編輯器在我們內部的集成系統中運行，為場景製作節省大量的時間。好消息是這個功能也能供MOD製作者使用，而且使用起來非常簡便，只需要在場景編輯器中按下一個按鈕便能實現這個功能。此外，還有許多高級編輯操作的優化，如套索以及編輯器中的幾何選擇操作和各種快捷方式，都能為場景製作節省時間。

對於這個系統的最終結果我們是很滿意的。我們在GI上的應用很顯然增強了遊戲的視覺效果，使場景更立體，環境更逼真。實現這一切的同時，還使遊戲對硬體的需求降到了最低！