探讨显卡的专用术语(二)

互联网 | 编辑: 2001-04-01 00:00:00

1、环境贴图 (Environment Mapping)

「环境贴图」是一种依四周环境而改变特定贴图的技术。这种技术已经在赛车仿真游戏中被广泛运用,大型或邻近的物体(例如树木、天空甚或是其它的车辆)会反射在车体上,让车壳有一种类似合金的反射效果。「环境贴图」可以给予贴图高度反射的外观,让镜子或高反光的物体看起来更真实。

2、页框更新率锁定 (Frame-Rate Locking)--简称:帧

----如果你在游戏的选项中输入所能忍受的最低页框更新率数值,游戏就会照着你的要求做一些调整(例如略过某些画面),不会让页框数低于您所设定的数字。

当电脑被复杂的运算给困住时,任何游戏的页框更新率都会受影响。为了弥补这样的影响,某些游戏会提供「页框更新率锁定」(frame-rate locking)或「略过页框」(frame skipping)的选项。通常这种选项会要你输入一个数字,代表你能忍受的最低页框数。当页框更新率低于此数字时,电脑便会减低场景的精细度,或者略过一些运算之后,继续进行游戏。 因此,如果你刚往一座黑音的地方发射火箭,而电脑认为它需要略过一些页框数,那么你射出的火箭会突然消失一下再出现,因为某些页框画面已经被切掉了。又或者说你正在某个封闭的区域奔跑,画面非常顺畅,但是当你闯入一个庞大开阔的地区时,电脑会减低远方物体的贴图品质--或者干脆完全不绘出远方物体--来维持页框更新的顺畅。

一般来说,每秒三十个页框是维持动作顺畅的最低限度,二十个页框则是游戏可玩的最低限度,低于这个数目,画面的迟滞会让你几乎玩不下去。而在每秒八个页框的情况下,人眼看到的就不是续续动态画面,反而会感觉像静态画面的幻灯片展示。

注:什么是页框(Frame)?

事实上人眼所看到的动态影片,是由一续串续续动作的静态画面快速播放所致,最佳的例子便是电影底片。电影胶卷是一串续续动作的底片续接而成,通过放映机快速的播放,并投射在布幕上,我们就看到了电影。而其中一个一个的静态画面便是所谓的页框(Frame)。连续的画面播放速度影响到我们观看的流畅感,而播放的速率通常以每秒多少个页框来计算(frame per second,通常简写为fps)。一秒内播放三十个画面是人眼感觉流畅的最低速度。

3、硬件T&L (Hardware T&L)

----《MDK 2》是少数可使用硬件T&L的游戏。

硬件转换与投影」(Hardware transform and lighting)可以在最新的显示卡上发现,而且目前只有少数的游戏支持--当然往后支持的会越来越多。硬件T&L是帮助游戏开发商制作更精细的对象,同时不会拖慢CPU运算的一大进步。了解硬件T&L之前,你必须先知道一些3D图像成像的原理。

你在游戏中所看到的移动影像事实上是由一续串快速显示的静态画面所组成。在同一段时间内(最普遍的计算单位是每秒)电脑能够显示的静态画面越多,场景展现出来就越顺畅。这也就是为什么我们要追求高帧更新率(每秒绘制页框的数目)的原因。

电脑要绘制出一张静态画面必须经过一步骤。大部分来说,这些步骤包括转换(tranform)、投影(lighting)、三角形设定(triangle setup)及成像(rendering)等等。显然地,T&L便是最前面两个步骤。

3D应用软件(例如游戏)会检查游戏进行中的每个动作,包括摄影机的移动,其它物体的相对动作,精细等级的改变,物理引擎的计算等等变化因素。这些数据会通过API(记记得我们之前说明过什么是API吧?)送进绘图管线,也就是转换、投影、三角形设定及成像这四个步骤进行的地方。

转换这个步骤负责计算所有的视点(viewpoint)资料,并决定哪些物体会被绘制在单一个画面上。通常每个物体,包括被较近物体所遮蔽的物体,都会被转换。然后光影投射效果(依据该3D引擎的投影能力)再计算到被转换过的场景上。然后三角形(也就是形成3D对象的多边形)会由浮点引擎来设定,接下来的资料便被应用在最后一个步骤上:场景的成像。成像引擎将决定组成场景的每一个像素的最佳颜色。(成像引擎依据无数个因素来成像,包括每个贴上材质或多层贴图过的像素的基本颜色、光影资料、透明及半透明、烟雾等等。)

传统上,转换及投影这两个步骤是由系统处理器来负责运算,只有最后一个步骤交由显示卡的处理器运算。Nvidia公司的GeForcet 256是第一块拥有自己的转换与投射引擎的芯片组,这也是为什么Nvidia称之为GPU(graphics processing unit图形处理单元,其它厂商也接受这样一个名词,甚至也用来称呼自己的3D处理器)的原因。因此,「硬件T&L」是图形处理芯片进行转换及投影运算的一种能力,进一步分担了系统处理器的工作,让它能处理其它的运算。

「硬件T&L」是一个全新开发中的技术(NVIDIA的GeForce 3图像处理芯片就采用了此技术)。现在只有少数游戏(例如《绝命追杀令》和(MDK2))使用T&L,不过大多数情况下它比让系统处理器运算来得快。当硬件T&L技术越来越进步,游戏开发商愿意考虑使用硬件T&L时,这样的游戏便会越来越多。

4、精细度等级 (Level of Detail)

这个名词可以表示很多意思。大部分情况下,你会看到精细度等级(level of detail,简称LOD)跟着一些名词,例如材质(texture)、外皮(skin)、地形(terrain)、光影(lighting)或图像(graphics)等等。通常精细度等级就代表绘制物体所用的材质分辨率。一般来说,材质分辨率从10x10个像素(pixel)到1204x1024个像素都有,甚至更多。像素越多,材质整体看起来就越好,但是绘制材质所需的运算力就越大。

因此,所谓降低对象的精细度等级,就是叫游戏使用较低品质的材质,也就是牺牲图形的品质来换取速度的提升。

如果你怕玩游戏时因为速度的关系而大受影响,那么就试着降低某些较不重要选项的精细度等级--例如外皮。调校精细度等级以在速度和品质间取得最佳的平衡必须要花一点时间实验,但是调校之后的效果却是值得的。

5、材质转换 (MIP Mapping)

---从这张真实高品质的贴图看来,高精细等级的确能带来漂亮的画面。

「材质转换」(Multi-image pyramid (MIP) mapping)是一种精巧的技术,开发商用它来节省内存,以制作出更好玩的游戏。它藉着平衡材质的大小与电脑资源的多少,让游戏执行起来更有效率。

创造材质的时候,游戏开发商会制作几种不同分辨率的材质。这些分辨率可能从2x2个像素到1024x1024个像素以上。分辨率越高,所需的内存就越多。

假设你在游戏中正看着一面很远的墙壁,贴在那面墙上的材质会通过材质转换降低到2x2。如果它记是256x256,那会浪费大量的内存来绘制,因为墙壁太远了,你根本不可能看得出来。当你靠近那面墙,游戏会将材质从2x2换为4x4、8x8、16x16(或者开发商所创作的其它材质)一直放大,直到最大分辨率为止。

6、动态模糊 (Motion Blur)

---从《捍卫长空》里面的星星可以看出,动态模糊能带来高速移动下的真实性。

让我们看看电影中的动作。电影每秒最少以24个画面播放。它们以这种完美的播放速度,让人眼看着画面感觉滑顺流畅--要是低于此速度,看起来就会迟缓。但是高于30个画面也不见得有什么不同。如果你看着单一张影片画面,你会看到任何快速移动的物体事实上都是模糊的。每秒24个画面这样的速度会让人眼将模糊的影像看成续续的动作。在电脑上却不太一样。如果一个画面一个画面地看游戏中快速移动的物体,你会发现它们不会模糊,因为电脑是在屏幕上绘出物体,擦掉物体,然后在新的位置再画一遍,没有中间的动作。如此使得动画较不流畅也不生动,而且帧更新率也得高于30个画面。虽然游戏开发商还没有支持这种技术,但是「动态模糊」却能创造更为真实、如电影般的动画。原3dfx的T-buffer将在硬件上支持动态模糊,它是Voodoo 5架构的一环。

7、多层材质贴图 (Multitexturing)

这种技术可让游戏在一次计算中将多层材质贴到单一个多边形上。以前的显示卡只能支持单一或双重材质贴图,只有一层或两层材质能贴到单一表面上。

举例来说,想想之前凹凸贴图提到的砖墙,当它没有贴凹凸材质的时候,只有砖块材质在墙上。现在想象有一盏聚光灯挂在墙上,一幅海报贴在上面,旁边有一些涂鸦,还有一些黑色的弹孔。这些弹孔、涂鸦、灯光和海报材质是贴在砖块材质上的。在这里,你可以将弹孔材质放在海报上,或者增加一点材质,表现出欲将弹孔及涂鸦盖掉的油漆。但是关于多层材质贴图你要注意的是,增加的材质层数越多,显示芯片的负担就越重。大部分情况,游戏开发商都会准备一些程序,以防电脑资源短缺时,可以拿掉一些不重要的材质。例如,如果喷漆和海报不重要,场景就只会画出砖块和弹孔。

8、投射材质 (Projected Textures)

---这只海中怪物和旁边鱼群身上闪动的光便是所谓的投射贴图,场景移动时它们也会跟着变动。

投射材质能创造出更真实的环境。想象一下,灯光穿透一扇彩色玻璃窗户,窗户的影像显示在地板上或附近的物体上,如此你就知道投射材质看起来像什么样子了。它也能应用在动态中,例如某个站在电影放映机前面的人,投射在他身上的影像,或者摇曳的阳光从湖面反射照在石头或沙地上。

9、即时阴影 (Real-Time Shading)

「即时阴影」(Real-time shading)是一种用来精确绘制运动中的光源所产生的阴影。譬如一个小光源在一间黑暗房间内移动,阴影会随着拉长或缩短。The Gathering of Developers公司的游戏《厄夜惊魂》(Nocturne)便是以其即时阴影技术而闻名。

即时阴影可以增强图形效果,让物体看起来更真实。一般有两种方式:逐多边形投影(per-polygon shading)及逐像素投影(per-pixel shading)。

逐多边形投影方面,光影是依照每个多边形的顶点逐一计算,然后显示在物体表面上。逐像素投影方面,构成物体的每一个像素上面的光影都会被计算进去,再将计算后的阴影显示在表面上。逐像素投影是非常耗费处理器资源的,因为它所需的计算最多,但是效果也最好。

(全文完)

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