从量子断裂到控制谐振:Wandel 的 Northlight 引擎


芬兰热门工作室 Remedy Entertainment 回归,该工作室是前两款《马克思佩恩》系列游戏以及黑暗悬疑游戏《心灵杀手》和《控制》的开发商。 Mit Control Resonant 将 Studio 本身设置为 hauseigene Northlight 引擎。 Der Grafikmotor 于 2016 年在 Quantum Break zum Einsatz 和 wurde seitdem 中不断发展。 《量子裂痕》以第三人称视角为主题,并采用了不寻常的渲染技术。其技术基础在于其 Northlight 引擎,该引擎非常适合《心灵杀手 2》的控制和控制。

从量子断裂到控制谐振:Wandel 的 Northlight 引擎
图像: 电脑游戏硬件


Cineastisch:Remedy Entertainment 多年来一直非常重视“电影”的呈现和展示。马克斯·佩恩 (Max Payne) 与约翰·吴电影 (John-Woo-Filmen) 的《子弹时间》(Bullet Time) 合作,在不同的技术背景下,以漫画形式呈现。北极光引擎和量子裂痕的解决方案是针对 Vollen 的补救措施。更多数字剧院内容和“电视”迷你剧《量子破碎》。

有趣的是,它的效果是基本渲染哲学的基本原理:量子断裂是在全局照明和屏幕空间技术中实现的。控制最初的光栅基础和 Echtzeit-Raytracing 的补充。 《心灵杀手 2》更进一步,在光线追踪和路径追踪中进一步阐述了基本的“Teile der Beleuchtung”。控制共振将强化并带来路径追踪修女,并在游戏世界中发挥重要作用。

《量子破碎》中的北极光

Als Remedy 2016 Quantum Break 出版,全局照明是现代 Echtzeitgrafik 的重大问题。开发人员首先尝试了全动态体素锥追踪和其他方法。使用当时的硬件无法实时经济地计算所需的质量。

Stattdessen entschied sich Remedy for eine vorberechnete, voxelbasierte Global Illumination。游戏世界的统计几何在体素结构中得到了体现。 Darin werden Irradiance-Probes beziehungsweise Irradiance Volumes verteilt, die Informationen über die Beleuchtung der Umgebung speichern。此外,太阳和天空的间接光传输是分开捕获的。

《量子破碎》中的全球 Beleuchtungen 战争和各种各样的 Herausdorfen。 Für einen anfangs angestrebten, volldynamischen GI-Ansatz auf Voxelbasis und Cone-Tracing reichte die Performance 2016 nicht, Remedy nutzt stattdessen mehrere Screenspace-Kniffe und und einen vorberechneten GI-Ansatz with GI-Ansatz to Reflexioni Volumes, irradiance Volumes知道。
图像: 电脑游戏硬件


《量子破碎》中的全球 Beleuchtungen 战争和各种各样的 Herausdorfen。 Für einen anfangs angestrebten, volldynamischen GI-Ansatz auf Voxelbasis und Cone-Tracing reichte die Performance 2016 nicht, Remedy nutzt stattdessen mehrere Screenspace-Kniffe und und einen vorberechneten GI-Ansatz with GI-Ansatz to Reflexioni Volumes, irradiance Volumes知道。

Das Verfahren 既不是完全静态的,也不是完全动态的。离线状态下的自然光信息,可与动态对象、光亮和体积效果组合起来。 Gerade diese 组合是选择方法的一个重要原因:照明应用于不同层次的细节以及移动物体。 Die Vorberechnung der Beleuchtungsdaten erfolte mittels(离线)路径追踪。这是最热门的 Punkt: Pathtracing war bei Remedy 也属于 Echtzeit-Raytracing von Control Besetzung der Entwicklungswerkzeuge 的范围。是否所有的过敏原都离线了,嗯,光传输日期是在 spätere Echtzeitdarstellung zu erzeigen 上的。

全局照明体积的特征非常有趣:Die darin verteilten Probes konnten zugleich für Reflexionen genutzitz werden。请参阅反射探针以及屏幕空间反射的故障。当在可见图像区域之外反射时,引擎可以返回之前计算的信息。

量子破碎组合有更多信息:

  • vorberechnete 全局照明,
  • 反射探头,
  • 屏幕空间反射,
  • 屏幕空间装饰,
  • 直接照明,
  • 体积测量和
  • 屏幕-空间-环境-遮挡。

不同的技术相辅相成。 Screen-Space-Verfahren 能够考虑动态对象的精细细节,同时为大房间照明提供预先计算的 GI 数据。 Gerade diese Mischung 对于 Quantum Break 来说是决定性的,因为它是动态的,在运行时是很重要的。

屏幕空间反射

Bei den Screen-Space-Reflections 分析补救措施,其中包括材料属性,尤其是粗糙度。只有足够光滑的表面才能产生高质量的反射。 Die Reflexionsstrahlen wurden dabei nicht realt per Raytracing durch die full Szene verfogt。相反,反射光束会通过已渲染的屏幕内容进行追踪 – 经典的屏幕空间光线行进。引擎分几个步骤启动,从虚拟的 Strahl 中观察到可见的 Oberfährung trifft。 Das Verfahren 比真正的光线追踪便宜得多,但有一个根本性的弱点:它只知道图像中已经存在的几何形状。因此,屏幕外的墙壁或物体不会被反射。这是像 Spiel 中的 Fallback 一样的思想探索之一。

在考虑屏幕空间反射和混合屏幕空间反射时,Remedy 使用后备反射探针。对于这些,可以使用已用于 GI 的辐照度探头。
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在考虑屏幕空间反射和混合屏幕空间反射时,Remedy 使用后备反射探针。对于这些,可以使用已用于 GI 的辐照度探头。

环境线扫描遮挡

在 Umgebungsverdeckung 中设置 Remedy auf einen 有趣的 eigenen Ansatz。 Quantum Break 使用线扫描环境光遮蔽 (LSAO)。大范围内的像素是在技术中使用的,它是一个大的几何图形 – 遮挡器 – zu erfassen。 Abtastung 的台阶相对较粗,而线条本身却分布密集。此外 werden die Abtastpositionen leicht versetzt,也 gejittert。这允许用相对较少的计算来覆盖柔软且稳定的环境。量子裂痕的技术战争是在该技术中进行的。

基于物理的渲染

《量子裂痕》中引入的 Northlight-Generation 也一致应用了基于物理的渲染 (PBR)。材料是根据物理上合理的参数来描述的,例如光与金属、混凝土、木材或玻璃的相互作用不同。因此,PBR 不仅仅是单一的图形效果。这是许多后来引入的光线追踪技术的基本原理。由于 Northlight 已经使用基于材质的参数,Remedy 后来能够使用材质的粗糙度等来提高光线追踪计算的质量和长度。

Physikbasiertes 渲染 (PBR) 是 Northlight 引擎 Grundpfeiler 的核心元素。在 Späteren Spielen Ray- und Pathtracing 中进行完整的补救措施是针对 Strahlverfolgung 的 Vorausetzung
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Physikbasiertes 渲染 (PBR) 是 Northlight 引擎 Grundpfeiler 的核心元素。在 Späteren Spielen Ray- und Pathtracing 中进行完整的补救措施是针对 Strahlverfolgung 的 Vorausetzung

临时重建

《量子破碎》的另一个技术特点是时间重建。在本文发表时,此类程序已不再像今天那么普遍。 《量子裂痕》渲染了大约两个 Dritsteln der Zielaauflösung undreconstructiert daraus das höher aufgelöste Ausgangsbild。例如,在 1920 × 1080 像素时,内部计算出 1280 × 720 像素。 Mehrre aufeinanderfolgende Frames werden meinander Comniert。此外,还使用了4×MSAA。

Die Technik war ihrer Zeit voraus,hatte aber auch Naheistele。运动可能会导致重影和其他临时伪像,并且图像部分明显比本地计算的图像更柔和。当 PC 升级时,升级会导致停用,这是一种可能的情况。

Quantum Break noch denerschuhen 发布的临时版本。标准的量子裂痕仅适用于 Drittel der Zielauflösung、Remedy verrechnete darauf vier aufeinanderfolgende 时间框架。为了平滑边缘,MSAA 被集成到 Lighting Pass 中。多重采样是不存在的。如果 PC 上有上采样功能,则 MSAA 的性能会受到影响。
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Quantum Break noch denerschuhen 发布的临时版本。标准的量子裂痕仅适用于 Drittel der Zielauflösung、Remedy verrechnete darauf vier aufeinanderfolgende 时间框架。为了平滑边缘,MSAA 被集成到 Lighting Pass 中。多重采样是不存在的。如果 PC 上有上采样功能,则 MSAA 的性能会受到影响。

有趣的是,它已经有一个Grundprinzip vorhanden,在后来的光线追踪技术中是noch wesentlich wichtiger werden sollte:Nicht jeder neigtigung Bildpunkt muss volzstellung neu berechten werden。来自过去帧的信息可用于从数量少得多的样本中重建高质量图像。 《量子裂痕》是一款雄心勃勃的北极光引擎技术。 Gleichzeitze zeigte sich bereits,wo noch Verbesserungspoenzial bestand:bei der tempen Reconstruction,der Bildschärfe und den durch die Combination verschiedener Screen-Space-Techniken entstehenden Artefakten。



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