为什么《光环 无限》实机演示的画面“看起来很差”

      《光环 无限》的实机 Demo 画面想必是近日玩家讨论度最高的话题之一，看起来不明所以的“低材质”效果，光线效果不丰富，枪械宛如塑料玩具的感觉难以让人相信这会是次世代游戏画质。而作为微软第一方重头作品出现这种问题实在让很多人感到疑惑。游戏技术分析媒体 Digital Foundry 近日专门针对这则演示做了详尽分析，它本质上真的就那么差吗？其实情况并非想象得这么简单。

      注：本文参考了 DF 文章和视频两部分内容综合而成。

跃迁引擎的动态光照系统

      343 Industry 自研的“跃迁”游戏引擎不仅将游戏从线性体验转向了开放世界，同时也全面转向了完整的动态光照系统。这与《光环5 守护者》已经截然不同了。《光环5》基本基于预先算好的“烘焙”光照和阴影，配合一系列手动阴影处理呈现出效果。

      转向动态光照系统的优势就在于增加了真实性和灵活性。比如可以使用一天下来的动态日光。短短的演示中还是可以看出游戏有着轻微的随时间流逝的日光变化。像这种动态光照与主流的标准稳定的光照系统是很不一样的。

      《最后生还者 第二幕》就是很好的对比游戏。静态光照节省了大量性能，间接光照的弹射也可以用很小的代价近似模拟出来。但是这种静态光照大部分效果都是离线预先算好的或者通过“烘焙”实现。

      虽然最终结果看起来效果很棒，但也有很多缺陷，比如动态物体的效果跟静态物体的效果完全不同，从而导致视觉上的不连贯性。预先计算这一步也相当费时，甚至有时一点点小变化就会导致数次大规模迭代。

      总之，《光环 无限》中的动态光照和动态阴影要消耗更多的性能，但在处理屏幕中的静态和动态物体时都能兼顾到，所有物体都被平等对待，同时游戏中光照的规模也可以非常灵活。由此可以想象，动态光照的很多好处会在《光环 无限》的各个地方得到体现，只不过如今只看到了一个非常小的演示部分。

为什么观感很差？

      动态光照系统需要消耗大量 GPU 资源来达到真实的效果，毕竟是实时计算的。但有一个巨大的局限性，这也是 DF 认为演示观感差的核心原因。演示部分我们可以看到太阳光（严谨说应该是某个恒星的光芒，但为了理解方便姑且叫做太阳光）基本贴着士官长所处的环带位置的地平线，加上地图主体为山谷，又有很多高大的植被。

      我们可以看到，该演示的大部分时间都处于太阳光被遮蔽的阴影区域。一般而言，电子游戏在阴影中的画面表现精准程度较差。不仅如此，在一个主要使用基于物理计算的材质，同时极度依赖与光线的相互作用的世界里，材质不会展现出其最佳观感的现象就可以理解了。

      这里 343 使用了经过 SSAO （屏幕空间环境光遮蔽）调整后的探针技术，可能还夹杂了 SSR （屏幕空间反射）等其他技术。这些技术用来模拟出非直接光照下的光线弹跳和阴影效果。探针会改变角色或物体（下文统称对象）的观感，来模拟在非直接光照下的效果。但探针对光线方向的模拟效果并不是非常好。

      另一方面，探针捕捉的光信息通常不会包含自遮蔽（Self-Occlusion），导致对象表面缺少本应该在自身表面呈现出的阴影，比如投射在腹部的手臂所产生的阴影。这导致整个对象都会光线不准确的问题，看起来有点像整个模型都在发光。

      而这个问题即便在如今画面已经算很好的游戏里都很常见。比如《死亡搁浅》的这个场景，角色处于阴影区域的位置，但身上呈现的光线和阴影可以说毫无道理。为了解决这种问题，目前有使用 SSAO 或者 SSR 进行一定程度的弥补。

      DF 认为《光环 无限》的材质质量并没问题，但因为动态光照等原因无法将其正确表现出来。

      那为什么像《光环 致远星》这种老作品的枪械模型都能做到看起来非常细腻呢？这是因为这种老游戏是把预先弄好的阴影乃至假的反射效果都烘焙到了漫反射贴图上面，使其看起来细节程度很高。但在不同光照的表现之下，这种方式呈现出来的效果完全是不真实不准确的。

解决办法与可能的妥协

      这个问题并不是只有《光环 无限》才有，此前《地铁 离乡》也有相同的问题，但制作组 4A game 想到了一个潜在的解决方案：光线追踪的实时全局光照。

      当然这也不是唯一可以解决这个问题的方式，像虚幻引擎 5 的 Lumen 系统、CryEngine 的 SVOGI（sparse voxel octree global illumination，稀疏体素八叉树全局光照）都有着类似的效果。倘若《光环 无限》之后运用了某种技术来帮助塑造非直接光照和阴影区域的话，那么这个游戏画面观感将获得脱胎换骨般的变化。

      但如此也会出现其他问题，因为所有这些技术都需要很高的 GPU 算力去渲染。某些方面的妥协或许无法避免。

      考虑到《光环 无限》会登录本世代主机 Xbox One 和 Xbox One X，没有足够的性能来使用光线追踪。而次世代版的问题倒是不大，毕竟 Xbox Series X 支持硬件加速光线追踪技术，343 已经表示光线追踪虽然不会在首发时实现，但会在日后作为更新推出。

      而可能的妥协或许出现在分辨率上。即便 Xbox Series X 性能强大，但也有可能无法在开启光线追踪的同时保证 4K+60 帧的游戏表现，而 60 帧可以说是 343 的死命令，不太可能发生变化。那么分辨率或许会成为妥协的方面。

      在如今画面重构以及时序超采样技术的帮助下，渲染分辨率低一些并不会给 4K 屏幕带来多少观感的下降。你是愿意看到老式光照技术下实现的 4K 画面，还是愿意看到次世代光照系统下 1440P 加重构技术拉伸的 4K 画面？《光环 5》的动态分辨率可能是一种思路。

其他画面问题

      这次演示的另一个重大问题就是各种物体细节层次不断变化的情况。远处的阴影、雾、岩石、草地等等都有着突然出现或消失现象。DF 推测是由于游戏原本基于 Xbox One 平台开发，而扩展性不足的缘故。也许 4K+60 帧的要求仍旧有些高，毕竟每 16.7 毫秒就要渲染 830 万个像素点，像大量植被和三角面可以轻易降低帧数。本次演示是全程锁在原生 4K+60 帧之下，不过运行在 PC 平台，Xbox Series X 真正表现如何还不知道。

      第一人称视角下士官长手部在武器上的阴影有所缺失。这种效果在 2013 年的《孤岛危机3》里就已经做到，只需要消耗很小的机能就能换来观感大幅提升。这点希望未来能有所改进。

      精英的能量护盾、电浆手雷等效果看起来并不透明，流放者军团的盔甲则看起来塑料感十足，与以往光环作品的效果截然不同。当然这一部分是因为前文非直接光照的原因，但也有 343 因美术方向所选择的素材本身的原因。

      距离游戏发售已剩不到数月的时间，接下来微软和 343 会以怎样的方式进一步宣传《光环 无限》，并且会对画面进行怎样的调整都是件很有趣的事情。至于观感能否通过光线追踪的全局光照部署而获得新生，还得看 343 自己如何选择。