《星際爭(zhēng)霸2》游戲引擎技術(shù)解析
著色方面，在使用原型的基礎(chǔ)上利用3D Studio MAX讓程序員對(duì)整體效果做最大的優(yōu)化，反復(fù)的提煉使得整個(gè)作品就像被藝術(shù)家精心雕琢一樣，配合上8000個(gè)獨(dú)特的、不重復(fù)的線性著色渲染代碼，使得Starcraft II與早期的游戲代碼相比增加了N倍。
在游戲制作初期，暴雪就認(rèn)識(shí)到GPU的強(qiáng)大性能，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候就采用了以GPU為主的優(yōu)化和大幅度圖像質(zhì)量增加。
由于使用大量像素渲染操作，如果在游戲中當(dāng)你選擇了控制成百上千的zerglings或者marines等作戰(zhàn)單位集體行動(dòng)，勢(shì)必造成CPU超負(fù)荷，即便是強(qiáng)大的GPU這也是一個(gè)考驗(yàn)。
大量的視覺(jué)特效（Based Effects）
包括FP16 HDR、光線散射/反射效果（Diffuse and specular for lighting）、景深效果（depth of field）、體積霧（fog volumes）、動(dòng)態(tài)環(huán)境遮蔽（dynamic ambient occlusion）、智能貼圖置換（smart displacement）等等，這些都是Starcraft II的“BT”之處。
然而，作為一個(gè)即時(shí)戰(zhàn)略游戲，暴雪依然在“故事情節(jié)”的設(shè)定上下足了功夫，在游戲引擎的影響下，延遲緩沖器的深度和平均值，包括著色組建都完全為了效果而服務(wù)。而照明管道和陰影的利用也讓深景效果等一些特效表現(xiàn)得淋漓盡致。不過(guò)，這些特效都還在討論中。
在早期的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，圖形引擎也作為一個(gè)重點(diǎn)中的重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)：
可擴(kuò)展性第一
對(duì)于游戲引擎來(lái)說(shuō)，一個(gè)主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)是擴(kuò)展的引擎。暴雪的游戲質(zhì)量是人所共知的，不光是他們的能力，更重要的是經(jīng)驗(yàn)，從以前的一系列游戲開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，整個(gè)游戲各種族之間能力的平衡問(wèn)題非常重要，而且圖像效果之間的兼容性也必須考慮到，這樣也是為了各種不同平臺(tái)硬件之間搭配的玩家都能體驗(yàn)這個(gè)游戲的魅力所在，以確保游戲有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力，因而從ATI Radeon 9800/NVIDIA GeForce FXs系列到ATI Radeon HD 4800s和NVIDIA GeForce G200s都可以輕松的進(jìn)行游戲。
相比之下，GPU的負(fù)載才是重點(diǎn)，像素著色單元往往會(huì)因?yàn)榇罅康膯挝煌瑫r(shí)出現(xiàn)而使得GPU難以承受，頂點(diǎn)著色單元的運(yùn)用也必須合理，而先進(jìn)的GPU才能體驗(yàn)到最大限度的特效，而對(duì)于普通的GPU只能盡量減少使用率來(lái)保證游戲的流暢度。
一個(gè)引擎，兩個(gè)“世界”（Dual Nature of the Engine）
這個(gè)雙重性質(zhì)的引擎使得整個(gè)游戲有更完美的體驗(yàn)，其實(shí)就是說(shuō)SC2具有兩個(gè)視角模式，一個(gè)是普通的RTS視角、一個(gè)是單人模式的RPG視角，當(dāng)然在這兩個(gè)模式下呈現(xiàn)的畫(huà)面效果是有所不同的。具備兩個(gè)視覺(jué)模式的原因正是我們之前提到的故事模式，當(dāng)切換到單人模式的RPG視角時(shí)，玩家將會(huì)體驗(yàn)到暴雪對(duì)于整個(gè)游戲設(shè)定的精妙之處，通過(guò)一系列互動(dòng)，包括對(duì)話等手段，其實(shí)從某種感覺(jué)上來(lái)說(shuō)更像是第一人稱射擊游戲（FPS）。
暴雪還將對(duì)這些不同的設(shè)定做更為細(xì)致的討論，這樣才能讓玩家體驗(yàn)到不同的技術(shù)效果的運(yùn)用。
屏幕基礎(chǔ)效果
作為Starcraft II的另一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，照明環(huán)境模式讓游戲的互動(dòng)更多，之前在魔獸爭(zhēng)霸三中，每個(gè)單位有一個(gè)硬性限制，有多少亮度，可能會(huì)影響它在任何特定時(shí)間。出于這個(gè)原因，使用動(dòng)態(tài)照明是相當(dāng)微不足道的，但是在Starcraft II中每個(gè)單位有一個(gè)照明設(shè)備，當(dāng)其中一個(gè)開(kāi)啟之后其他也會(huì)開(kāi)啟，這樣效果非常好，但是由此帶來(lái)的地圖的設(shè)計(jì)和繪制，包括地圖地形切片就成了相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題。而即便是解決了這些，給GPU帶來(lái)的負(fù)荷也是巨大的。
針對(duì)于此，暴雪也做了很多限定 ：
◆ 顏色組成部分，并不受當(dāng)?shù)卣彰鳎绨l(fā)射、環(huán)境地圖和點(diǎn)燃前期的彩色組成部分；
◆ 深度；
◆ 每像素正常；
◆ 如果使用靜止環(huán)境閉塞，出口的環(huán)境閉塞的紋理被忽略，如果屏幕空間環(huán)境閉塞啟用； #p#page_title#e#
◆ 亮燈的彌漫物質(zhì)的顏色；
◆ 亮燈的鏡面材料的顏色。
解碼緩沖器
所有的緩沖器應(yīng)該都使用相同的深度，不幸的是似乎這些緩沖器遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足暴雪的需要，這些緩沖器以24字節(jié)每像素推動(dòng)輸出帶寬，這樣使得整個(gè)帶寬明顯不足，因此在安置光源的時(shí)候必須犧牲一些。
為了向MRTs提供每像素值以保證用于各種的效果，因而以下必不可少：
◆ 深度值為照明、霧卷、動(dòng)態(tài)環(huán)境閉塞和智能景深，預(yù)測(cè)，邊緣檢測(cè)和厚度測(cè)量；
◆ 平均值為動(dòng)態(tài)環(huán)境閉塞；
◆ 彌漫性及鏡面照明。
延遲渲染
在Starcraft II中延遲渲染只適用與當(dāng)前的渲染，包括燈光的點(diǎn)和散射出去的面都要再渲染，但是由于游戲中會(huì)出現(xiàn)很多的照明設(shè)備，如果都使用這樣的方法渲染的話一定會(huì)造成畫(huà)面過(guò)于緩慢，因此延遲緩沖器的出現(xiàn)也解決了這一難題。在延遲渲染和著色方程式的幫助下計(jì)算機(jī)能很快的繪制出不同形式或者更為復(fù)雜的光源，這樣也為其他的計(jì)算提供了一個(gè)后處理的過(guò)程。
像素坐標(biāo)重建
受益于早期的樣板，暴雪在設(shè)計(jì)新的形狀和色彩的時(shí)候輕松了不少，而且同時(shí)還釋放了CPU。
相機(jī)原理我們都知道了，就通過(guò)這樣的模式使得暴雪在視覺(jué)上更了解該如何設(shè)計(jì)。
屏幕空間環(huán)境光遮蔽
屏幕空間環(huán)境光遮蔽（Space Ambient Occlusion，簡(jiǎn)稱SSAO）。如果對(duì)這個(gè)名詞感到陌生，那提及到讓大家記憶猶深的《Crysis》逼真的光照效果時(shí)，一切就很簡(jiǎn)單了，這就是SSAO技術(shù)的獨(dú)到之處。
暴雪在這使用這方案的時(shí)候考慮到了整個(gè)空間的效果和質(zhì)感，也許從某寫(xiě)方面上來(lái)看，沒(méi)這個(gè)必要，但是基于暴雪的理念，一點(diǎn)點(diǎn)瑕疵都是不被允許的。
在任何可見(jiàn)的點(diǎn)和表面在屏幕上，采取多個(gè)樣本（8至32），這些樣本，表現(xiàn)了在三維空間中從目前的點(diǎn)計(jì)算，到預(yù)計(jì)回屏幕空間所需的時(shí)間和深度。
現(xiàn)在的目的是檢查是否深入采樣點(diǎn)，如果接近這個(gè)更遠(yuǎn)的采樣點(diǎn)本身能獲取信息的話就這么做下去，這是一個(gè)函數(shù)問(wèn)題，因此需要復(fù)雜的計(jì)算。
不過(guò)在對(duì)地圖的計(jì)算時(shí)不會(huì)采用這樣的方法，這僅僅是為了形成一個(gè)空間的效果而已。
模糊效果
前面的一切都是為了更加細(xì)致的描繪出所有的場(chǎng)景，但是，有時(shí)候游戲還是需要一些模糊的圖形圖像，如果一直使用SSAO技術(shù)的話，必然導(dǎo)致不真實(shí)。
對(duì)于SSAO來(lái)說(shuō)，雖然是一種優(yōu)勢(shì)，但是高智能的判斷在這時(shí)也顯得尤為重要，何時(shí)需要高精度的細(xì)致圖像，何時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)模糊效果，無(wú)論是著色還是渲染都需要大量的資源的計(jì)算才能顯現(xiàn)這些復(fù)雜的效果。
自我閉塞
這也是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的效果，就像一個(gè)圍繞著一個(gè)半球體產(chǎn)生偏移向量，這一點(diǎn)上在屏幕上（這意味著需要使用大量的延遲緩沖器），由一個(gè)矩陣轉(zhuǎn)化每個(gè)偏移向量和正常向量來(lái)抵銷(xiāo)矢量。
邊緣處理
偏移向量在空間中并不像在屏幕空間中一樣，由于鏡頭的不斷移動(dòng)使得SSAO不斷變化，這樣就需要在移動(dòng)的過(guò)程中對(duì)鏡頭的邊緣進(jìn)行處理，以保證完美的視覺(jué)效果，但是紋處理包裝上并不是一件簡(jiǎn)單的事。
SSAO的表現(xiàn)SSAO提供的效果是讓人相當(dāng)滿意的，視覺(jué)圖像質(zhì)量的處理近乎完美，但是成本過(guò)高，而且大量使用還是會(huì)造成系統(tǒng)性能瓶頸，這樣得不償失，因此合理的使用這個(gè)技術(shù)也是討論的問(wèn)題之一。
SSAO和整體光線效果
從圖中很明顯的發(fā)現(xiàn)了SSAO的精妙之處，如此逼真的效果讓人贊嘆不已，其實(shí)更多的還是其后面的技術(shù)支撐。
我們可以把一切制約因素一起使用以下過(guò)程表示：
◆為每個(gè)像素在源的形象和存儲(chǔ)執(zhí)行一個(gè)全屏幕通過(guò)計(jì)算混亂循環(huán)結(jié)果，在Alpha通道的每邊縮減一個(gè)CoC圖像緩沖區(qū)的四分之一大??；
◆產(chǎn)生中等模糊圖像通過(guò)應(yīng)用的RGB高斯模糊與每個(gè)樣本對(duì)源圖像加權(quán)CoC；
◆產(chǎn)生的最大模糊圖像只有縮小的RGB的圖像緩沖區(qū)源圖像的四分之一，每一個(gè)CoC和大型模糊緩沖器可以同時(shí)使用不同的通道； #p#page_title#e#
◆最高模糊圖像與RGB樣本加權(quán)由縮減CoC執(zhí)行，Alpha通道中載有CoC，也有模糊，但其樣本不加權(quán)本身；
◆縮小和模糊一張深度地圖成為一個(gè)縮減深度圖像，重用深入SSAO縮減（SSAO不模糊深度 ）；
◆然后開(kāi)始最后的景深著色，有一定的形象來(lái)源，中等和大型模糊、模糊CoC的形象，非模糊深入地圖和縮減深入形象的渲染。
景深渲染包括：
◇計(jì)算小模糊價(jià)值，直接使用小樣本著色四近鄰像素；
◇計(jì)算CoC的像素（縮減CoC將不匹配）；
◇樣本非模糊，使用模糊的深入比較——計(jì)算機(jī)CoC，如果是模糊的深入，比非模糊的深入更遠(yuǎn)，否則使用CoC價(jià)值樣本，模糊CoC的形象；
◇計(jì)算貢獻(xiàn)，從每一個(gè)可能的模糊圖象，計(jì)算小模糊的顏色，中型和大型的圖像模糊的基礎(chǔ)上，CoC的因素；
◇小型，中型和大型模糊；
◇輸出Alpha包括的源（無(wú)模糊）形象。
處理透明物體渲染
透明度是一個(gè)值得深入研究的問(wèn)題，當(dāng)涉及到開(kāi)發(fā)時(shí)暴雪的董事會(huì)認(rèn)為延遲渲染技術(shù)不支持透明度的話就應(yīng)該在其他地方加上這個(gè)功能，而事實(shí)證明這是一個(gè)正確的選擇。
作為是典型的就是延遲繪制技術(shù)，透明度的問(wèn)題還設(shè)計(jì)到樹(shù)蔭等一系列問(wèn)題，因此必須選擇一些有代表性的物體來(lái)標(biāo)記之后再做探討。光線的問(wèn)題在透明度的談?wù)撝性僖淮伪惶峒?，因?yàn)檫@是個(gè)相輔相成的東西，因此暴雪在制作這一切的時(shí)候都努力的尋找解決方案。
半透明陰影（Translucent Shadows）
這種技術(shù)能令煙霧、爆炸也能投射出陰影效果。
早期在建模的時(shí)候影子系統(tǒng)都是成功地利用屏幕空間信息解決跟蹤問(wèn)題，否則將會(huì)困難很多，但這次暴雪將顯示如何延長(zhǎng)陰影地圖的每像素信息與一些額外的信息通道，可以用來(lái)容易的充實(shí)陰影，地圖上實(shí)現(xiàn)半透明的陰影支持。
陰影地圖算法是延長(zhǎng)與第二地圖的陰影信息形成半透明的陰影，大部分地圖的影子仍然會(huì)包含不透明信息的陰影，此外還需要做到在顏色的緩沖區(qū)發(fā)現(xiàn)顏色半透明的陰影。不過(guò)，這一切都需要硬件的支持，如果硬件不支持將會(huì)有一個(gè)空的顏色，因此在考慮到深景等特效的時(shí)候暴雪依然在處理陰影效果。
首先是清理，以白色調(diào)和，然后填補(bǔ)渲染透明物體的陰影，就這樣形成一個(gè)透明的陰影色彩緩沖區(qū)，再加上測(cè)試，處理這些透明光過(guò)濾器，最后形成需要的效果。
光過(guò)濾處理器
總結(jié)：
從上面簡(jiǎn)短的一份官方技術(shù)文檔（因?yàn)锳MD只放出這一部分），我們已經(jīng)可以了解到暴雪在SC2這個(gè)游戲上所付出的努力和貢獻(xiàn)了，其效果之華麗恐怕也是驚人的。作為暴雪十多年磨一劍的大作，《星際爭(zhēng)霸II》可是包含了現(xiàn)在最尖端的技術(shù)和效果，無(wú)論是暴雪的質(zhì)量還是技術(shù)相信都是世界頂級(jí)的水平，這樣的游戲公司確實(shí)在為自己的的作品留芳百世而努力！不過(guò)，至于還要等多久，至今仍是一個(gè)謎。
