[转自NVIDIA官网]《孤岛危机 2》DirectX 11超级升级效果对比

转自NVIDIA官网：http://cn.geforce.com/whats-new/ ... tx-11-ultra-upgrade

2011年6月27日

作者：Andrew Burnes


Crysis 2 DirectX 11 超级升级预告视频：
http://player.youku.com/player.php/sid/XMjgwMjMyODQ0/v.swf

点击这里查看原视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMjgwMjMyODQ0.html



当《孤岛危机 2》于3月22日上架销售时，它成为Crytek的首款多平台游戏。该游戏由分布在全球的多个Crytek工作室联合开发。 游戏开发工作确保了三个游戏版本具有同等出色的品质，但是这导致Crytek用尽了所有的研发时间，从而无法在游戏发布之前开发出规划的DirectX 11功能。 在游戏发布后，工作室的开发者们便能全心专注于PC版的游戏。因此，通过过去几个月内在办公室内孜孜不倦的工作，他们开发出了前所未有且极为丰富的高级DirectX 11功能。

《孤岛危机 2》 DirectX 11 超级升级包共分三部分，大小为2.32GB。它是免费的附加软件升级包，集成了DirectX 11曲面细分功能。该升级包还包含大量DirectX 9和Direct 11图形改进功能，其高清纹理升级包仅适用于显存为1GB的显卡。

如前文所述，DirectX 11硬件曲面细分是一种很重要的功能。此外，超级升级包也集成了软阴影、可变半影、改进水渲染、颗粒运动模糊和阴影特性。 CryEngine 3最初取消了视差映射，但是这次的升级包重新包含了该功能。全高清高动态范围模糊功能也包含在了升级包之内。这样，游戏在运用相机平移功能后，画面就变得更加精细、清晰。 为了进一步提升性能，游戏应用了基于硬件的遮挡剔除功能，这样，视野之外的物体和场景就不会被渲染，性能也就随之提升了。

此外，超级升级包还具有三种完全自主开发的新技术。 实时局部反射功能是高品质的下一代折射技术，能够实时表现场景内所有物体的折射情况。屏幕空间方向性遮蔽功能改善了屏幕空间环境遮蔽功能所产生的光影效果，是Crytek首次在原创Crysis游戏内应用的突破性技术。如本文所述，基于精灵效果的Bokeh景深特效技术让Crytek的射击者能体验到银屏般的游戏效果。

为了加速超级升级包的开发，游戏菜单必须要改进:



基本图形菜单使用户能激活DirectX 11特效，并可自由选择总体质量预设参数。


高级图形菜单使用户能够修改质量预设参数，确定运动模糊数值，激活高清纹理功能 (若已安装该功能)。

用户可根据具体需要激活或禁用上图所示的新增超级预设功能：

物体: 曲面细分和视差映射
颗粒: 阴影和运动模糊
后期处理： 全高清高动态范围运动模糊功能和基于精灵效果的Bokeh景深特效
底纹特效 : 屏幕空间方向性遮蔽和实时局部反射
阴影： 带可变半影的逼真阴影
水: 由DirectX 11曲面细分功能实现的海洋和水体
运动模糊数值: 确定运动模糊特效水平，或者完全禁用该功能
高清纹理: 启用或禁用高清纹理


曲面细分和贴图置换

曲面细分和贴图置换为超级升级包中重要的功能，也是对游戏效果提升最明显的功能。 墙体由不均匀的砖块组成，瓦砾看起来很有层次感，其他场景元素看起来也更加精细。 曲面细分的使用并不夸张，相反它的运用非常巧妙、恰到好处，尽可能地增加了各种场景的精致程度。 如果禁用了DirectX 11超级升级包选项，或观看本文的动画对比图片，那么您就会明显察觉缺少该功能的差异。



查看动画比较。

对于超级升级包来说，Crytek通过完全不同的方式实现了曲面细分特效，使该特效可运用于所有合适的物体，同时也让艺术部门能够更容易地确定需针对哪些特定层面的元素应用曲面细分特效，才可以在性能和画质方面达到平衡。 在使用这种独特的方法后，艺术家便能在一定水平上针对某个特定物体应用曲面细分特效，从而让其有明显的画质提升效果，但是却并不针对背景特效应用该功能。

升级包中一个非常重要的功能是可编程硬件曲面细分功能也使用了 DirectX 11 API。 由于市面上绝大多数支持DirectX 11的游戏仅将该特性应用于实现某些简单的常规特效，所以Crytek决定在这个领域做更多努力。

为了保持预定水平的性能并实现尽可能高的曲面细分效果，Crytek使用了可编程外壳和域曲面细分着色器。 如果您对该主题有兴趣的话，您可以暂时先不用理会那些深奥的技术描述，仅需这样理解便可以：外壳着色器的主要功能就是计算合适的曲面细分因素，从而确定屏幕上显示的曲面细分细节数量。 智能化运用外壳着色器可产生自适应曲面细分效果，实现基于具体画面的细节连续调整，并让帧率能够最佳匹配玩家和曲面细分物体之间的距离。如果玩家距离曲面细分岩石有一百英尺，那么当玩家仅向前走了一英尺的话，那么就没有必要为了提高画质而实施曲面细分特效。



查看动画比较。

在外壳着色器计算出所需的曲面细分因数后，域着色器便能调节所产生的细节，并且提前确定物体形状，或者实现其他一系列复杂的功能。 对超级升级包来说，域着色器也被用于贴图置换，这就巧妙地改进了物体的几何形状，如玩家脚下地面的形状。 置换图是一种预制纹理，它存储了高度和细节信息，可以应用于经过曲面细分功能处理过的某个表面和某种信息，比如让先前看起来非常平滑的路面转变为崎岖的路面。 对 Crytek来说, 贴图置换让该工作室在未显著增加内存占用率的情况下让更大区域具有了更丰富的细节。

曲面细分的另一个优点是，它可以精确地针对相对于置换图表面突起的道路隆起部分的轮廓边缘进行建模，同时在不损失任何性能的情况下，通过遮蔽来让这些边缘更平滑，提高画面精细程度。 但是，即使功能最强大的图形处理器也无法对整个游戏中的每一个物体和元素应用曲面细分功能，该功能仅限于能够产生最大影响的区域。



本网格图像强调了当启用曲面细分功能后，额外细节的巧妙应用可以显著改进相异物体的外观。

视差映射

曲面细分技术能够从几何形状角度 (地形、墙体、相异物体) 增加额外细节，但是为了从像素角度增加图像逼真度 (精细地面细节、泥土、轮胎轨迹) 隆起贴图技术，如视差映射技术，能够以更小的性能代价展现更多细节。

在下图中，您将会注意到场景内泥泞地表内波浪形的轮胎轨迹。 在静态屏幕截图中，这看起来将会成为曲面细分的另一个实例，不过，实现这种细节程度还是相当具有挑战性的，因为这需要较高程度的曲面细分应用。 简而言之，细节越多，那么性能“成本”也就越昂贵。这是因为曲面细分功能需要将三角形分解成像素大小，这可能会显著降低性能。 从上部来看，POM所渲染的区域将实例中可见的被实时软自身阴影遮蔽，这样，我们便会在轮胎轨迹左侧和最左侧轮胎轨迹的右侧的泥土内便观察到阴影和着色效果，这就增加了玩家和场景的联系和互动。



查看动画比较。

曲面细分控制了场景的基本几何形状特征，而POM则根据观察者视角调整了像素。 有了曲面细分技术，人物就可以坐在生成的壕沟内。而有了POM，壕沟就将是一种幻觉。因此，在上图示例中，人物的脚将不会穿越轮胎轨迹，相反只会从上面走过，正如DirectX 9版本游戏中渲染的场景一样。 尽管这在某些人的眼中可能是一个缺点，但是当图形处理器和中央处理器在渲染场景中所有其他元素时，使用曲面细分技术渲染整个场景是的确不可能的。所以必须使用更好的技术来替代POM，从而保持超级升级包所引进的其他先进功能所实现的卓越图像品质。

水体和海洋改进

《孤岛危机 2》也将曲面细分技术用于改进海洋和其他单独水体的现实效果，从而实现最佳画质。 现在就能根据相对于玩家摄影机的距离针对确定水表面和水如何移动的网格实施动态曲面细分处理，从而获得更多细节，消除锯齿，当玩家摄影机旋转时，先前使用过的静态网格就会变得更明显。 此外，快速傅立叶变换是一种复杂的高速数学数字变换技术，能够频繁营造出波浪效果，从而让浪尖能与周边物体和地形正确地交互。



查看动画比较。

在水渲染方面，总的来说，Cryteck已经实施了更深层次的改进。 其中一种便是亚表面散射，这使得水面以下光线能够照亮整个水体，从而营造出炫丽的效果。 这种特效非常巧妙，为人物和其他场景元素的亚表面散射处理奠定了基础，这也将成为游戏光影技术的一大进步。

除了水的曲面细分特效外，置换图的运用也改进了水互动效果。 在下例中，人物向水中射击，游戏引擎则会计算出子弹的影响，并参考置换图。这样水就会准确地通过额外的曲面细分特效向上和向外飞溅，从而让旁边的水面产生涟漪。 为了确保这种特效的精确性，Crytek还升级了水物理引擎，这样当敌人和玩家穿越水体时，凭借目前有限的技术，游戏便能获得非常逼真的穿越效果。



注意在子弹射入水后经曲面细分处理的水体所产生的曲面细分飞溅效果。

最后，经改进的浪尖还附有了泡沫，这使得水的运动更加逼真。 在现实世界中，有经验的水手通常可通过观察泡沫尖峰的密度和运动来确定蒲福氏风级。



现实世界中的大型水体泡沫尖峰实例图片来源

带可变半影的逼真阴影

除了视差映射实例中看到的软阴影，Crytek还使用了可变半影软阴影特效。 为了增加逼真度，随着阴影末端和阴影源头的距离增加，半影阴影也变得更加柔和，而不是一成不变地模糊不清。



查看动画比较。

在动画比较里，如果禁用了DirectX 11半影特效，那么树、担架、救护车等物体的阴影都变得一摸一样。 无论场景内其他物体是什么，阴影的外观和强度都是一样的，黑暗程度也是没有区别的。 一旦该功能激活，则由于光线投射距离的原因，树的阴影变得更加模糊，救护车、担架、大型钻塔的阴影则因距终点更近而变得更加清晰，终点由太阳角度和这些物体在场景中的位置决定。 换句话说，场景中所有的阴影不再看起来完全一样，相对于环境增加了景深，看起来更加逼真。

全高清高动态运动模糊

超级升级包中再次引进了全高清临时抗锯齿功能，通常我们也将其称为运动模糊功能。 经改良的新型高效Direct X11版本相比于DirectX 9版本能实现更加清晰的运动模糊效果，这会让图像清晰度更高，同时如下例所示，也会消除人物工具和手上模糊不清的血迹。



查看动画比较。



颗粒运动模糊和阴影

由于新版本引进了前文提到的临时抗锯齿功能，颗粒的模糊效果也就变得更加精确，这意味着，颗粒移动速度越快，它们也就变得越模糊，正如游戏第一关内火焰所呈现的效果一样。 另外，如下例所示，颗粒还具有阴影效果，这就提高了阴影的一致性和逼真度。 Crytek视觉特效艺术家的最后一项改进是，在可能的情况下，对整个游戏中的各类颗粒显示效果都进行了改进。



请注意树叶准确投射的阴影、颗粒阴影效果以及士兵和车辆上方的烟雾效果。



基于精灵效果的Bokeh景深

就像亚表面散射那样，基于精灵效果的Bokeh景深特效也是另一项重大改进，这种改进在未来游戏中将变得越来越流行。 电影制片人会使用焦距外的景深特效来让电影增加影院效果。与此类似，Crytek也使用具有精灵效果的渲染通道的DirectX 11技术取代了DirectX 9后期处理技术，这样，艺术家们便能确定Bokeh精灵的外形和尺寸，从而能设计出以下游戏动画实例所示的环形或五角形模糊形状。


Bokeh景深特效的现实世界实例 图片来源



查看动画比较。

由于DirectX 9技术的限制，Crytek先前被迫限制场景内焦距外的区域数量，从而最大程度减少采样不足的消极影响。采样不足是指屏幕上所显示物体在被渲染时的分辨率低于屏幕的固有分辨率，这样，只有通过拉伸图像来适应屏幕。 最终结果便是图像画质非常差，看起来比较斑驳或有很多锯齿，这是因为一个像素内包含的信息同时被应用在了多个像素上。 在较大的屏幕上把分辨率较低的图像拉伸也会具有类似效果。

即使应用了基于精灵的Bokeh技术，但是仍然存在改进空间，Crytek解释道：“不幸的是，若要让图形硬件能有效地在全屏幕分辨率下使用此类技术，我们还有很多年的路要走。 因此，我们仅在最大分辨率的一半的情况下应用了这种技术，同时还运用了多种优化技术。虽然存在这些技术限制，DirectX 11的运用还是获得了巨大成效，让整个场景变得更加模糊，在没有出现抽样不足的情况下仍然最大可能地应用了额外的Bokeh特效。



屏幕空间方向性遮蔽和接触阴影

当在原创Crysis游戏中首次运用时，屏幕空间环境遮蔽 (SSAO) 是标准光影特效的一种重要设置，目前，我们引进了一种称之为“屏幕空间方向性遮蔽” (SSDO) 的革新技术。

SSAO精确地根据图像深度和可用环境光源渲染了阴影和颜色，让整个场景有了更大的景深。 SSAO在实现这一功能时，首先选取了一个样本像素，然后计算出了它和随机数量邻近像素见的距离，最后根据像素点总数令其变暗。其原理是像素和物体彼此距离越近，那么它们和可用光源间的反射光束就越少。 实际上，该特效并不总能令人满意，受条带和手工艺品的影响很大。虽然它的确有效，可以让场景更逼真，让彼此邻近的皱褶、孔洞、表面变暗，但是对图形处理器的要求也很高。

不幸的是，SSAO忽略了有关入射光线方向性的所有信息，这便是为什么要图形处理过程中引进屏幕空间方向性遮蔽技术的原因。 屏幕空间方向性遮蔽仅会用到极少的额外处理能力，很好地处理了入射光线的方向性问题，能将光源光线反射一次，从而获得更高的逼真度，这在如下的游戏图例中可以得到充分的反映。在该图中，平滑的接触阴影逼真地投射在了砾石和沙袋的周围。 改进型自我阴影功能让封闭的内部场景，如办公环境，的效果更佳逼真，显著地改进了全局光影。SSDO的另一个优点是能反射彩色光线，这种效果在户外环境时经常比较明显。



最上面一行显示了当屏幕空间环境遮蔽功能取消、屏幕空间环境遮蔽功能开启、屏幕空间方向性遮蔽功能开启、屏幕空间方向性遮蔽功能仅有一条反射光线时的显示差异。 最下面一行中的插入内容则显示了细节差异。 尽管环境遮蔽阴影全是灰色的，当方向性遮蔽功能开启后，红色和绿色影音都是可见的。 右下方图像显示了可选的间接光线反弹效果。 请注意从盒子向图像最右侧地面反射的黄色光线。



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实时局部反射

精确、实时的反射效果是当前游戏引擎中最需要的特效。 在过去版本的Crytek CryEngine中，选择仅限于平面反射 (如水面反射) 以及立方图，这种非常老的技术仅能产生分辨率很低的画质很差的反射效果，无法实现循环反射。

对DirectX 11版本的超级升级包来说，Crytek还实施了实时局部反射，这和Pixar公司使用的光线回溯高动态范围反射技术类似。 在渲染动画电影场景时，Pixar公司使用的这种技术能获得极高的反射精确度。 这种很相似的实时局部反射功能能够自己反射或反射其他表面反射过来的影像，当然，如今的渲染技术也可以实现足够快的反射效果 (光线回溯反射特效在性能最强大的系统上的渲染速度也就只有每秒几帧而已)。

下例可以最好地显示这种改进，其中士兵和他周围的场景都反射在靠着墙体的面板上和光滑的地板上。 在第二个实例中，整个场景光影效果的表现非常精确。



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高清材质

纹理包大小为1.7GB，能够成倍增加《孤岛危机 2》游戏的分辨率，并将游戏对内存的要求变为先前的四倍。 这样，玩家必须配备64位操作系统和带1GB显存的显卡，才能使用这些新功能。



查看动画比较。

安装和激活软件包后，效果差异是非常明显的，道路和鹅卵石的外观以及整个游戏中其他物体和表面都有了很大的改善。 有了视差映射和曲面细分以及其他特效，《孤岛危机 2》就立即成为了个人电脑显卡的评测基准。 另一个优点是，所有建模者都能在项目中使用新材质。



结论

Crytek在产品发布时并没有发布PC版的《孤岛危机 2》，这广受玩家诟病。 从图例上，我们可以很清楚地看到，《孤岛危机 2》 DirectX 11超级升级包名副其实。 同时使用曲面细分和视差映射几乎提高了游戏各场景内的细节水平。 虽然水、阴影、动态模糊的强化措施非常微妙，但是将它们作为单独截图来看时，它们仍然显著改善了视觉效果，玩家在游戏中能够充分体验这一点。 最重要的可能是，随着这次升级，Crytek再次强调了对个人电脑玩家的承诺，也再次突出了Crysis游戏系列的卓越画面品质。

下载DirectX 11超级升级包文件

恩，GIF动态图对比很直观，不错。感谢分享此文。

不过DX11带来的视觉效果并不是非常明显，但是却非常耗资源，GTX 560 TI在1080p 最高画面并打开DX11后根本不能流畅运行，只能等下一代的GTX 660来解决了

继续坑爹的配置要求吗．．．

继续坑爹的配置要求吗．．．
lk111wlq 发表于 2011-8-12 01:09

   不然怎么能叫“显卡危机”系列，目前画面最好的游戏了，自然也是最耗显卡的

哦，看来还是不换了，跑不动。

哦，看来还是不换了，跑不动。
soleck 发表于 2011-8-13 20:24

   可以看个画面效果嘛，哈

钱包压力太大了{:1_316:}

画面太漂亮了！视频的背景音乐也很好听！楼主辛苦了，再次见到精品帖子。{:1_305:}

恩，GIF动态图对比很直观，不错。感谢分享此文。

不过DX11带来的视觉效果并不是非常明显，但是却非常耗资,GTX 560 TI在1080p 最高画面并打开DX11后根本不能流畅运行，只能等下一代的GTX 660来解决了
jasu30 发表于 2011-8-11 16:42

不会把,刚卖了560TI,准备试下孤岛2的DX11,竟然不能流畅运行啊.坑爹啊~~~

不会把,刚卖了560TI,准备试下孤岛2的DX11,竟然不能流畅运行啊.坑爹啊~~~
peskoe 发表于 2011-10-23 02:53

   卖了？？买了吧。。
调低分辨率吧，1920*1080下肯定不能流畅的，唉

卖了？？买了吧。。
调低分辨率吧，1920*1080下肯定不能流畅的，唉
jasu30 发表于 2011-10-23 03:09

    对，是买了。老大，问你下，为什么我这个560TI HAWK 的电压是1.075V的呢？会不会被坑了？

560ti hawk表示要首次通关之后再度挑战dx11

560ti hawk表示要首次通关之后再度挑战dx11

对，是买了。老大，问你下，为什么我这个560TI HAWK 的电压是1.075V的呢？会不会被坑了？
...
peskoe 发表于 2011-10-23 04:33

    我的满载电压是1.1，坑爹，记得大家都是1.05啊。我的轻负载是0.95

对，是买了。老大，问你下，为什么我这个560TI HAWK 的电压是1.075V的呢？会不会被坑了？
...
peskoe 发表于 2011-10-23 04:33

   正常的，VID的区别嘛（就和CPU的VID一个意思），目前我看到的有1.035V、1.050V、1.075V，不用担心

560ti hawk表示要首次通关之后再度挑战dx11
kinno 发表于 2011-10-24 16:27

   560Ti用户想挑战C2的DX11，只能等GTX 660了

560Ti用户想挑战C2的DX11，只能等GTX 660了
jasu30 发表于 2011-10-24 17:44

    宁愿低fps受虐，准备好了