游戏图形技术趋势
CRYTEK通过创建一个“shader缓存请求列表”的方式大大简化了不同shader间的合成，然后再利用公司内部网络，让公司内所有计算机形成一个小型的分布式计算系统，用于创建shader列表所需的shader编译计算。然而编译仍需耗费大量时间，因此开发人员又通过利用动态分支特性、减少shader合成以及拆分成多个渲染pass等措施来大幅削减shader的编译时间。
CRYENGINE 2引入了一项名为“逐象素场景深度计算”的技术（也叫“基深渲染”Scene Depth Based Rendering），该技术优先计算视点到场景物体表面的深度值（Z值），并将得到的深度值保存起来以供后面的特效使用。由于运用于CRYSIS中的大量特效、渲染技巧，诸如延迟着色、球形雾、容积雾化、阴影映射、阴影遮罩的生成、视察映射、柔和水陆交接线的分离、Z缓冲柔和粒子、以及动态模糊、景深、边缘模糊处理等后期处理特效的运算都需要深度值的参与，提前计算出深度值然后供后面的渲染步骤反复使用能够有效减少shader运算的浪费，大大提高了效率。
在FAR CRY中，CRYTEK将视点跟光照位置转换至切线空间坐标系（相对于表面方向），因此所有的pixel shader数据都是基于切线坐标系，同时也是在该空间中进行计算。但是随着多重光照的运用，该系统开始在传递光照参数上受到限制。为了解决这一问题，CRYENGINE 2改用“渲染场景坐标空间着色系统”，该技术实际上已经被运用于立方体贴图反射特效上，所以代码没有兼容性上的问题，而且着色效果也比原先的切线坐标系空间系统更加准确。
对于今天的硬件机能，采用单一简洁的投影系统似乎已经时机成熟。容积阴影由于我们上面提到的种种弊端而惨遭淘汰，CRYENGINE 2彻底抛弃了容积阴影的代码。shadow mapping(阴影映射)能够提供高质量的柔和阴影，并且可以根据实际需要自由调节性能跟画质，因此成为CRYENGINE 2光影系统的不二人选。不过，shadow mapping只能涵盖直接光照部分，对于电影画质所必不可少的间接光照部门则需“另请高明”，因此CRYENGINE 2最终为直接光照跟间接光照分别采用了两套专门的解决方案。
CRYENGIE 2在处理直接光照部分采用了shadow mapping（即将光照中的物体深度保存在一张2D贴图之中），而容积阴影则被彻底抛弃。虽然CRYTEK早在FAR CRY时代就采用了shadow mapping，但在FAR CRY中只有极少数的物体能够单独投影，对于大部分物体，通常是采用将大量物体的阴影合成为一张阴影贴图的做法。从光源发出的方向同步投射一张简单的阴影贴图可以做到不错的效果，但是在玩家视点附近的阴影贴图分辨率很低，造成难看的块状阴影。FAR CRY还试用了trapezoidal shadow maps（PSM）跟 perspective shadow maps（TSM）两种shadow map。
法线贴图技术通过计算高细节度模型的法线信息并将其保存在一张高压缩比（3DC/DC5）的法线贴图之中，然后将这张法线贴图贴用于低细节模型上代替原型的多边形曲面的光照计算，从而等到一个低多边形、高细节的3D模型。CE2还支持更高级视差遮蔽映射（Parallax Occlusion Mapping），该技术曾被ATI用于展示R520 强大PS3.0动态分支性能的TOY SHOP DEMO中，目前出了CRYSIS外，还没有其他游戏支持。Parallax Occlusion Mapping是目前效果最好的Bump Mapping技术，能够给予多边形物体表面的贴图更强的深度感，从而令需要高度凹凸立体的浮雕、砖墙等材质更加真实。
CRYENGINE 2采用了跟3DMARK 06相同的cascaded shadow maps (CSM)，这种shadow map技术通过在玩家视点区域内投射同一分辨率的多张阴影重叠来实现细腻的阴影效果。
为了高效处理静态光照，CRYENGIE 2采用了一种称为“动态遮蔽映射”（dynamic occlusion map）的技术，该技术可以很好地处理静态光照下的投影，但阴影的边缘存在粗糙的锯齿，而且被拉伸的贴图也带来了大量的失真。为了解决阴影贴图边缘的锯齿问题，CRYENGIE 2引进了“百分比渐近过滤”(percentage closer filtering，简称PCF)，这样可以一定程度上减弱阴影边缘的锯齿状失真，但是该技术需要许多采样样本，因此性能不高，而且一些较老的ATI显卡无法支持，对于R520之后的ATI显卡则可以通过Fetch4功能来模拟。
为了取得更高的效率和画质，CRYTEK又为PCF做了改进，跟一味增加PCF的过滤采样不同，CRYTEK采用了“随机查询每象素”的技巧，这样可以在使用较少的采样样本的情况下获得接近高采样的画质，可以明显减少阴影边缘的颗粒状失真。而通过调节采用的高低，又可以让玩家根据需要自由调节性能跟画质。
对于地形阴影，CRYTEK曾尝试采用从开始角度到结束角度下不同镜头的预计算阴影贴图来模拟动态地形阴影，但最后以失败告终。接着CRYTEK又尝试以增强更新率的occlusion map，但也同样不凑效。CRYTEK的三次尝试是直接让他们普通的shadow map上阵，但结果出来的阴影效果过于统一而显得不够自然，并且边缘过于生硬，而这时候采用“随机查询每象素”的技巧并不凑效，会出现严重的颗粒感。最后CRYTEK尝试使用variance shadow map（方差阴影贴图）并最终取得了成功，其唯一的不足就是在多个投影物体相间重叠的时候会产生问题，但这种情况在地形处理上很少发生。
为了避开SM2.0指令数不足的缺陷，CRYENGINE 2将阴影查询从shader中分离开来，此举还可以减少结果shader的合成数量以及将多重阴影结合起来。CRYENGIE 2将计算得出的8 bit阴影贴图查询结果保存于一张平面坐标空间贴图中，这就是所谓的“阴影遮罩”。一张4通道的32bit 贴图就可以提供足够的存储位数并且还可以被作为渲染目标，而且4个通道最多可以合成4个光照基数到一个象素。但是该技术对半透明几何体支持不佳，在处理半透明物体的时候CRYENGINE 2改用在shader中做shadow map查询的方式进行。
事实上不仅仅是DOOM3，后来发布的Riddick、FEAR、SCCT、Quake 4等光影效果出众的游戏同样缺乏对间接光照的支持。只有HL2采用radiosity Normal Maps技术在一定程度上实现了间接光照，但由于HL2中动态光源太少加上蹩脚的投影技术，最终出来的效果并不出众。而跳票王STALKER也秘密内置了对间接光照的支持，虽然效果比HL2要好许多，但由于性能代价太大以及算法还不够完善等问题而被开发商隐藏起来，玩家只能通过控制台来打开。
不出意外的话，Crysis将成为首个对间接光照支持最完整、效果最出色的游戏。对于间接光照的实现，Crytek原本打算采用目前最广受认可的全局光照算法——光子映射来预计算辐射度信息，并采用类似HL2的做法将光线的辐射信息保存在贴图中，crytek甚至为此而准备了一个叫做“3D传输采样器”的工具，可以很方便地运用光子映射算法来计算全局光照数据。不过由于数据存储量以及计算量太大，Crytek最终抛弃了这种方法。
实时环境关照贴图可以将预先计算的环境光照信息添加到室内环境的表面信息中，包括当前环境的入射光位置跟颜色都可以被动态添加到用于照明室内场景的光照强度中，此举可以显著提升实时逐象素光照跟阴影的逼真度。Crytek改用另一种更加简单的做法——Real-Time Ambient Map（实时环境光照贴图，最近开始走红的实时间接光照实现算法，STALKER在室外场景就采用了该技术来实现环境光照，下文简称RAM），跟之前的做法相比，采用RAM每象素只需保存一个标量环境遮蔽值，该数值可以通过向所有方向发射光线来计算，而且最终得出的数值还可以反复使用。RAM在着色程序中根据带有遮蔽值的象素、相对于表面的光照位置以及光照颜色和表面法线等信息来计算物体表面对光线的接收程度。值得一提的是，这里计算得出的结果只是一个近似值，精确度不高，但是对于欺骗人眼还是没有问题的。为了提高RAM的效率跟适用范围，Crytek的天才程序员又对其进行了改进，改进后的算法称为“Screen-Space Ambient Occlusion” (屏幕空间环境光遮蔽，下文简称SSAO)。SSAO通过采样象素周围的信息，并进行简单的深度值对比来计算物体身上环境光照无法到达的范围，从而可以表现出物体身上在环境光照下产生的轮廓阴影。由于可以利用我们前面介绍过的“逐象素场景深度计算”技术计算得出的深度值直接参与运算，所以SSAO的效率相比RAM有了显著的提高。
法线贴图其实并不是真正的贴图，所以也不会直接贴到物体的表面，它所起的作用就是记录每个点上的法线的方向。法线的3个三维向量X、Y、Z分别对应三原色红绿蓝的颜色，被值保存在一张贴图中，这样的贴图就是所谓的法线贴图。虽然法线贴图不是真正意义上的贴图，但是传统的贴图压缩技术同样对其行之有效。业界使用做广泛、最传统的DXTC纹理压缩技术具有6：1 的高压缩比，有效提高丁硬件资源的利用率，但却不可避免遭遇图像失真的问题。造成图象失真的根本原因还是纹理压缩技术。因为作为一幅贴图来讲，其中绝大部分信息记录的都是每个点的颜色，如果要对纹理进行压缩的话，势必损失掉一些颜色的信息，这样的损失对于普通的贴图来讲影响是非常小的，因为玩家绝对不会去在意具体的一个点的颜色是否和原来的纹理保持了一致。但是，对于法线贴图就不是这样了，因为法线贴图中每个点的颜色反映的是该点法线的角度，也就是该点的凹凸的信息，如果这些信息丢失了，带来的结果就会糟糕的多——阴影失真是小，甚至可能造成贴图错误，所以传统的DXTC并不适合用来压缩法线贴图。
为了解决这一问题，ATI在2004年发布R420显示芯片的时候引入了专门针对法线贴图的3DC技术。跟DXTC不同，3DC将法线贴图分成4×4像素小块压缩，这上面的16个点中分别以红、绿、蓝3个通道的颜色值记录了该点法线的方向，而这个方向恰恰就是该点的凹凸的情况的一个最直观的表达的形式。接下来，3Dc技术将这16个点的颜色值中X项和Y项独立提取出来，分成两个4×4的矩阵，然后再针对每个矩阵进行压缩。通过这种做法，3DC可以以消耗少许shader资源为代价，将每个象素压缩为一个字节，并同时保证足够好的画质。而通常未经过3DC压缩的法线贴图每象素需要占用4个字节的存储空间。在CRYENGINE 2中，纹理的压缩并非向往常那样在loading的时候进行，而是被放在资源编译工具中进行，此举可以减少整个游戏的体积并显著缩短loading时间。而对于不支持3DC的老硬件，Crytek则在loading的过程中将3DC格式的贴图转换为DXTC5格式。
CE2在渲染海面时会根据风力跟洋流的信息即时作出动态调整，因此可以生成非常自然逼真的海面。而“柔和剪裁技术”会在海陆相接的地方根据陆地的高度和海水深度生成自然的海岸线和海床。此外，“焦散模拟技术”还会在海底环境投射效果逼真的动态阴影跟水底光纹。
为了表现出海面波涛汹涌的效果，CE2采用了屏幕空间坐标系镶嵌技术（Screen-Space Tessellation），该技术可以很好地表现出波涛起伏的效果，但这种效果并非基于真实的物理运算，而仅仅是一个程序化的过程，因此效率非常高。CRYENGINE 2支持容积光照技术（立体光照），运用此技术用于渲染光线在通过高度遮蔽的环境时（比如茂密的森林）所形成的光束、光轴，还可以用来渲染光透过海面在海底形成的“神圣光芒”效果。
运动模糊是用来模拟慢速快门拍摄快速移动的物体或者是快速移动的镜头，以往的运动模糊效果只能做到全屏幕模糊，而运用DX10特性可以对单个物体进行模糊处理。通常的做法是利用几何shader跟踪物体模型边线的运动轨迹，后用渐变的透明度来绘制，以达到运动模糊的那种物体拖着残影的效果。而景深是用于清晰视野焦点而模糊焦点前后的事物。
在DX10纹理阵列(texture arrays)、绘制断言(predicated draw)、数据流输出(stream out)、低API overhead以及Instancing等特性的帮助下，CryEngine引入了soft LOD技术，可以大幅减低CPU和内存负担，在让近处的物体和地形有不错的细节程度同时，依然可以有长达八千米的视野距离。
CE2采用CCD-IK,分析IK、样本IK等程序化算法以及物理模拟来增强预设定动画。这些程序法处理方法都是让计算机根据这些算法规定的步骤来计算人物的运动方式。CE2采用了一种运动变形技术来保留原本基础运动的方式，使得原本生硬的计算机生成跟真人动作捕捉混合动画看起来更加自然逼真。CE2采用了关键帧压缩技术，可以根据特定动画所需的保真度动态调节压缩等级。该技术可以在提供高保真度的同时节约至少90％的内存占用量。
浙公网安备 33010602011771号