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为什么你的VR游戏画质没有别人的高清?如何解决?

王锐?? 2016年03月02日 ?? 收藏0
这个游戏的画质好差?

图形渲染画面的反走样问题,亦或者称之为抗锯齿问题,对于游戏和图形应用的开发者而言绝对是一个老生常谈的话题。简单描述的话,走样问题总是源于图像采样率的不足所致。当我们用一张1920x1080的画面去表达一个复杂的游戏场景的时候,我们事实上是尝试用一个个的像素点来描述观察者眼中所见的几何模型和材质信息——而后者原本是可以通过精准的数学曲线和曲面去表达的——因此,使用有限的像素点就意味着我们只能从曲面上采集有限几个位置的信息,来表达这个物体的形象。如果像素点的数量太少,那么它所呈现的物体可能会是失真、不准确的,而物体的边缘往往是锯齿状的,这正是记录了不同采样信息的像素点所留下的痕迹。

为什么你的VR游戏画质没有别人的高清?
(via anteru.net)

而这还远不是问题的全部。另一种形式的走样问题或许更为让人头疼:现代游戏开发者常用的一种丰富场景细节的手段,叫做法线贴图(normal mapping),其原理是使用颜色图像来记录物体表面的朝向信息,然后将这张图贴附到原本平整的几何表面上。在实时运算过程中,我们使用法线贴图来模拟这个表面的坑洼不平的效果,以及因此反射的光照信息,从而以很小的代价得到逼真的渲染效果。

为什么你的VR游戏画质没有别人的高清?

不过法线贴图的使用同样需要一个采样的过程,即物体表面的每一个点都需要对应于法线贴图上的一个颜色值。但是在一定的观察者视角和距离下,因为法线贴图存在Mipmap后准确度损失的问题,会导致因为法线而计算的高光部分出现断续和运动闪烁现象。就如下图中黄色圈所提示的:原本应当是一条直线的高光效果,在图中是由很多断续的短线组成,并且这样的短线会随着视角的运动而发生变化,产生非常碍事的观感。

为什么你的VR游戏画质没有别人的高清?
(via selfshadow.com)

对于VR内容的参与者来说,这当然是噩梦的开始。试想你戴上头盔,看到一位轻盈可人的少女向你走来,少女的鬓角发丝都打上了天然的马赛克,而她自信的双眸和光滑的皮肤,在阳光的照耀下闪烁着诡异的线条。再加上尚不能让人满意的头盔分辨率,以及延迟和纱窗效应等种种问题,只会让玩家迅速产生一种身“不”临其境的抽离感,无法将自己代入到虚拟的场景当中。

这两种类型的走样问题,可以统称为空间性的走样(spatial aliasing)

与之相对应的还有时间性的走样(temporal aliasing),顾名思义,就是场景随着时间变化而发生运动的过程中,因为场景渲染对于高速运动的物体的采样率不够,因此发生了失真的状况。这也被称为车轮效应(wagon-wheel effect),例如在电视画面中看到汽车飞驰,或者直升机爬升的镜头的时候,我们会感觉轮子或者螺旋桨是反向转动的。

不过放在游戏场景中,问题可能会更大一些,爆炸,喷射,甚至是VR玩家头盔的高速转动,都可能带来时间性的走样问题,从而造成场景不自然的跳动,这甚至可能是3D游戏晕动症的另外一种潜在的影响因素。能否解决这样的问题,以及如何高效地解决这些看起来简单却又暗藏杀机的走样问题,想必会给越来越多的VR内容开发团队带来巨大的挑战。而这样的挑战也许是前所未有的:毕竟传统的PC和主机游戏中,玩家并不需要非常高的分辨率和屏幕刷新率参数,只要面对屏幕时没有大的瑕疵就好;而VR游戏颠覆式的体验,眼睛与屏幕的过近距离,则是在另一方面扩大了这些传统问题的影响,使之可能进一步成为限制开发者脚步的桎梏。

为什么你的VR游戏画质没有别人的高清?
(via and.intercon.ru)

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VR? 图像处理? 3D?

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