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版权归Sapphire Nation原作者所有
2017-10-31 Sapphire蓝宝科技
自从PC游戏诞生之初，游戏就一直在追求尽可能高的图像质量以及以高帧数作为支撑的流畅游戏体验。为了能够完美地平衡二者关系，通常来讲调节图形选项就变得非常必要了。
其中的一些选项，例如抗锯齿和各向异性过滤，对于实现高质量的图像至关重要，而且是只有在迫不得已时才会在被最后禁用的选项。另一方面，还有一系列可以显着改变游戏中图形的其他选项。现在，游戏的画面差异取决于玩家自己对于图形选项的选择，即使有些选项确实会拉低整体的性能表现。
在我们以前关于图形选项的文章中，我们讨论并比较了不同的抗锯齿方法，各向异性过滤，环境光遮蔽（SSAO）和毛发模拟效果。今天我们将向您展示曲面细分，高动态范围（HDR）渲染和景深（DOF）是如何影响图像质量和性能的。
曲面细分（镶嵌）
曲面细分是一种用于管理顶点几何，并将其划分为适合渲染的结构以便在GPU上生成原始图形的计算机图形技术。对于实时渲染，原始数据集被镶嵌成三角形，允许从多边形网格及其轮廓边缘添加和减去动态细节。曲面细分的关键参数是TessFactor（细分系数），它控制3D网格的精细程度，例如对图像质量和性能的损耗。镶嵌的关键点是产生比原始网格直接产生的更光滑的表面。镶嵌可以重复将几何细分为更精细的网格。因此，您可以使用低多边形模型，生成更多的三角形，以产生更平滑的最终网格。
HDR高动态范围渲染
HDR渲染可以在高动态范围内执行光影计算，这也是高动态范围渲染的名称由来。高动态范围意味着你使用了更大的动态范围数值，比如10-bit（0-1023）对比8-bit（0-255）。Shader Model 3.0（DirectX 9.0c）首先引入了HDRR（HDR Rendering），它拥有最低32位照明精度，是其前身Shaer Model 2.0提供的数量的四倍。所有的照明计算也是基于浮点运算，并且使用32位精度允许对比度高达65535：1。Shader Model 4.0（DirectX 10）是另一项改进，实现了128位HDR渲染，是3.0版的两倍。Shader Model 5.0（DirectX 11）还允许对HDR纹理进行6：1的压缩，从而节省空间和带宽。
HDR渲染的一个最重要的优点是即便场景的对比度很高依然可以保留场景中的细节。如果没有HDR，太暗或太亮的区域将分别被切割为黑色或白色。高动态范围无视了这一限制，使光照和光学现象（反射，折射）更加现实。当然，还有其他障碍，包括显示器的对比度有限（目前HDR显示器可以解决此问题）和人眼适应能力。为了打败这些障碍，Bloom和色调映射被加入进来。Bloom通过生成从该区域的边界延伸的光晕放大场景的光点，而色调映射是用于将颜色从高到更低的动态范围映射到匹配显示器的能力的技术。
需要留意的是这里的“高动态范围”只针对GPU的内部渲染，也就是HDRR（HDR渲染），与现在支持HDR的显示器没有关联。显示器支持的HDR旨在提高对比度和亮度，并提供更高的色域，因此与游戏中的图形渲染无关。
景深（Depth of field——DOF）
景深是一个很简单的效果，它可以对非聚焦的物体加入模糊效果。在光学方面，DOF的限制基本上来自于设备。透镜可以一次精确地聚焦在一个距离，并且在聚焦距离的每一侧上的图像清晰度逐渐降低。在典型的条件下，缺乏对焦几乎是不可察觉的。问题是：为什么我们要在视频游戏中模拟这种效果？有很多可能的解释。有时开发人员可能想要给游戏一种电影的感觉，或者将玩家的注意力集中在场景中最重要的部分。这在很大程度上解释了为什么景深效果大多被用于过场动画而不是其他方面。
测试平台： 处理器 Intel Core i7-7700K @ 5 GHz 主板 ASRock Fatal1ty Z270 Gaming K6 内存 G.Skill Ripjaws 4 2×4 GB DDR4 @ 3200 MHz CL 12-15-15-28-1T 显卡 蓝宝石 Radeon RX 470 8GB超白金 硬盘 Seagate Barracuda 7200.12 1 TB 电源 Enermax Platimax 1350 W 机箱 Antec Twelve Hundred V3 显示器 AOC Q2577PWQ 操作系统 Microsoft Windows 10 64-bit 显示驱动 Crimson ReLive Edition 17.7.2
曲面细分——画面质量与性能对比
Interactive comparisons – Crysis 2
Interactive comparison – Hitman Absolution
Interactive comparisons – Metro: Last Light
Interactive comparisons – Rise of the Tomb Raider
在DirectX 11时代的初期，曲面细分是非常受欢迎的，有多个游戏支持这项技术，更多的游戏也纷纷支持曲面细分。然而，在过去几年中，它的使用率一直在不断下降，而且在较新的游戏中并不常见。尽管还有例外，如“古墓丽影：崛起”（Rise of the Tomb Raider），它极好地利用了曲面细分。说到这个，曲面细分可以通过很多途径实现。最简单的一个是将它限制在主角上，如杀手5所证明的。你可以清楚的看到，如果没有镶嵌，特工47的头不完全是圆的，而是有一些直线一直延伸到头顶。启用镶嵌在这里有一个明显的区别，因为它平滑了人物的光头。
在迷失地带：普里皮亚季中可以看到非常类似的方法，只不过这里的细分被应用于所有的人物。你可以清楚地看到，模型在启用镶嵌后变得更加复杂，尽管如果不看截图对比很难看出差异。我们测试过的其他游戏（“孤岛危机2”，“地铁：最后的曙光”和“古墓丽影：崛起”）使用镶嵌来提高敌人（包括最后的曙光中的怪物），砖墙，岩石，车辆，树木和地面的视觉效果。在孤岛危机2中，就连水都被镶嵌了，虽然能看得出不同，但这么做也是一个肮脏的伎俩。截图显示，地图下方的水面也被强行镶嵌。这是细分过度使用的一个完美例子。
不同的游戏，由曲面细分造成的性能损耗也不同，但是最严重时也可高达29％（Metro Last Light）。另一方面，性能损失也可以低至3％，就像杀手5所证明的。一切都取决于有多少对象被镶嵌以及细分系数的大小上。一般来说，镶嵌是游戏的一个很好的补充，但对于游戏玩家不应该是强制性的。在典型情况下，视觉差异很难被发现，所以玩家可以安全地禁用它，以帮助提高性能。当然，如果你的GPU足够强大，那就没有必要这样做了。
高动态范围渲染 – 图像质量与性能
Interactive comparisons – Crysis
Interactive comparisons – Far Cry
Interactive comparisons – Half-Life 2 Lost Coast
HDR渲染是一种仅限于较旧游戏的图形选项。其中一些可能具有原生的HDRR支持（如孤岛危机，半条命2：第一章，半条命2：第二章及后续），有些可能需要额外的补丁（例如Far Cry），有些可能会增加mod范围渲染（Doom 3和其他使用sikkmod的ID Tech 4游戏）。在视觉方面，很容易察觉到差异。HDRR通过改善颜色使画面更加生动，大幅度改变游戏的照明，并且还模拟人眼适应能力。这些变化是否是值得的就留给人们去讨论吧。在某些场景中，高动态范围渲染可能看起来过于激进，特别是在夜晚。这个情况可以通过更改这些游戏中的白点，适应率，强度以及其他HDR设置进行调整。在性能方面HDR是一个相当苛刻的选项。性能损耗在19％至24％之间，这与这些游戏最初上市时的表现有巨大差距。谁会关心140帧还是180帧？两者均高于60 FPS，大概高于您的显示器刷新率。然而，如果是45对60 FPS看起来就很严重了，而35对45 FPS就更糟了。
这就是为什么在诸如Radeon 9800 XT这样的硬件上运行HDRR的Far Cry是非常困难的，即使Radeon 9800 XT当时是一个非常强大的GPU，但仍然不够强大到启用所有的画质选项。时至今日这不再是一个问题。如果您要重游一些旧游戏，甚至是第一次玩，那么强烈推荐使用HDR渲染。但是，请记住，某些Mod可能会极其依赖CPU或GPU的性能。 Sikkmod（ID Tech 4游戏）就是一个完美的例子，正如Doom 3所证明的那样，RX 470在启用了HDR以后几乎无法突破40 FPS。这款游戏也是一个奇葩，因为尽管使用了运行速度最快的游戏CPU，但它的GPU使用率依旧相当低（不超过50％）。这是一个非常有趣的组合，也很不寻常：在最新的硬件上运行一款13年前的游戏依旧有问题。不过好消息是，Sikkmod是高度可定制的，您可以尝试不同的设置，以便在图像质量和帧率之间找到一个很好的平衡。如果所有可用的选项让你感到困惑，你甚至可以寻找参考配置。无论如何，我们再次强烈建议您在有HDR的游戏中启用HDR。调教一下HDR设置可以让这些旧游戏看起来比之前更好。
景深效果 – 图像质量与性能
Interactive comparisons – Crysis 2
Interactive comparison – Dying Light
Interactive comparisons – Rise of the Tomb Raider
在这些场景中，景深效果都的的确确增加了模糊效果，但是在性能方面仍然非常有趣。性能损耗可以低至3％（如“古墓丽影：崛起”），或者高达22％（Dying Light及其先进的DOF算法）。还有一些Mod，其中孤岛危机2的QualityMod，可以实现更高质量的DOF，您可以在本文中看到它。性能损耗在4％到9％不等，考虑到这个mod呈现的效果，有限的性能损耗是完全可以接受的。一般来说，你会在过场中看到景深，所以保持启用此选项是非常安全的。然而，这也是个人的品味和意见的问题，有些人可能不喜欢这种视觉效果。如果不喜欢，只要把它关掉，享受节省下来的性能。
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发表于 2017-11-4 15:14:17
