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《黑神话:悟空》光线追踪分析,RTX 40系显卡轻松拿捏全景光追

   时间:2024-08-27 19:15:20 来源:PConline太平洋科技作者:江紫萱编辑:瑞雪 发表评论无障碍通道

开始的地方

光阴似箭,岁月如梭,距2020年8月20日的首条《黑神话:悟空》实机演示发布已逾四年,一只金蝉扇动的翅膀让一条属于中国单机游戏的时间线发生了变动。在全球无数玩家的期盼下,这款国产3A大作终于在前两天正式与我们见面了。想必不少玩家已经沉浸在“黑猴”的世界里了吧,感受着齐天大圣的西游之路。

其实《黑神话:悟空》除了出色的人物设计、引人入胜的故事情节以及卓越的打击感之外,游戏内还蕴藏了诸多硬核的图形技术,其中最出众的当属光线追踪技术的应用,为玩家带来了前所未有的视觉体验。今天我们就借着测试索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12GB悟空显卡的机会,好好的聊聊《黑神话:悟空》里的光线追踪技术到底有何独到之处。

游戏介绍

还是老样子,先介绍一下《黑神话:悟空》,以中国神话为背景,故事取材于中国古典小说“四大名著”之一的《西游记》。你将扮演一位“天命人”,为了探寻昔日传说的真相,踏上一条充满危险与惊奇的西游之路。

上手玩过《黑神话:悟空》的玩家应该都已经知道了,它是大型箱庭闯关类游戏,不同场景的切换和变化尤为考验制作团队的能力与创意,也为玩家带来更加沉浸的游戏体验,如黑风山、黄风寨,小西天等均呈现出不同风格的场景和不一样的游戏内容。

在《黑神话:悟空》前期教程中的场景“黑风山”就能一窥游戏精美绝伦的画质,游戏中植被覆盖极为茂盛,脚下泥土沙石落叶均十分趋近现实,林间溪流散落各种可交互的药材、道具等,还有一些小瀑布可纵身跃下,来到一块全新区域。

阳光穿过树叶、竹林等场景更是惟妙惟肖,清晰可见的丁达尔效应犹如在看一部精心制作的3D电影一般。如果你开了光线追踪,那观感更是炸裂,逼真的光线与多样的场景,仿佛自己就是天命人,在黑风山小心翼翼的探险。

战斗才是这款游戏的内核,天命人需要一路过关斩将,收集关键道具,击败强力BOSS开启剧情最终“直面天命”。不过,游戏里的BOSS可不好打,听说不少玩家光是打广智就已经死了好几回了。

另外,游戏的很多场景都融入了中国传统建筑,供猴子闪转腾挪的场地是五台山的佛光寺、金阁寺,是泽州的玉皇庙,是重庆的大足石刻。有时候,单是洞窟内的雕塑都能让你驻足欣赏,完全梦回童年时代的《西游记》。

游戏中的诸多设定也非常符合中国玩家的想象。例如:游戏内保存进度、增加天赋技能点的位置其实是佛龛,天命人需要拔毫毛上香进行操作。作为一个看着《西游记》动画和电视剧长大的中国玩家,《黑神话:悟空》真的是独属于我们的那一份“浪漫”。

影视级画质呈现

游戏简单介绍完了,下面就是技术分享环节。相信单看上面的游戏截图你就感受到了《黑神话:悟空》的画质有多震撼了吧,玩游戏犹如在看一场精彩的3D动作电影一般。视觉效果的呈现上绝对称得上是数一数二的3A大作。

《黑神话:悟空》出色的画质一方面是因为制作组实地去了国内众多历史古迹扫描,例如:游戏科学就在制作过程中对山西玉皇庙、重庆大足石刻、浙江时思寺等全国多处名胜古迹进行实景扫描。

另一方面则要归功于UE5虚幻引擎的应用了,开发者能够在UE5中放开手脚使用各种高精度的影视级资产,玩家也因此能够获得极致的画质体验。《黑神话:悟空》设置内一共提供了5种画质,分别是低画质、中画质、高画质、超高画质与影视级画质。

第一次听到“影视级画质”时还是又被震惊到,不过放大看细节以后,确实不得不佩服这个影视级画质的精细程度。例如看下图,低画质下,地面的植被少了不少,背后建筑的砖墙纹理也有些涂抹的感觉,而画质开到影视级以后,不仅地面石砖的纹理清晰,植被茂盛,就连天命人的衣服也多了不少真实世界里的褶皱与阴影。

再放大看屋顶上的龙塑像,低画质时,龙身上的龙鳞几乎不可见,身上没有半点细节可言。而影视级画质的加持下,龙身上的纹理相当清晰,凹凸感尽显,有种身临其境,马上就能触碰到的感觉。

这里给大家上一个动态视频,也是一眼就能看出影视级画质的强大之处,无论是画面观感还是画质细节,都是无可比拟的丰富。

光线追踪技术解析

换用UE5虚幻引擎后,《黑神话:悟空》除了带来惟妙惟肖的影视级画质外,还给我们展现了光线追踪加持下,视觉效果的惊艳。UE5虚幻引擎带来了Lumen全局光照的解决方案,所谓全局光照就是模拟光线在场景中的传播和交互的过程,你可以简单理解成进阶版的光线追踪,游戏中的“全局光照”设置就是对照的Lumen选项。

Lumen全局光照

过去,大多数游戏在处理全局光照时,往往依赖于一种叫做“光照贴图烘焙”的离线过程。这个过程通过预先计算并存储光照信息来减少实时计算的负担,但缺点是一旦场景发生变化,如物体移动或光照强度的改变,就需要重新烘焙光照贴图,这不仅耗时,也限制了场景的动态性。

Lumen是虚幻引擎5中全新的动态全局光照与反射系统,它能够实时计算光线如何在场景中反弹,无论是玩家移动物体,还是改变照明条件,光照效果都能即时更新,做到了无限次光线反弹的效果。

与传统的光照贴图烘焙技术相比,Lumen具有显著优势:

实时性:Lumen能够实时模拟场景中光线的反弹和颜色信息的捕获,这意味着光照效果可以随着场景中物体的移动或环境的变化即时更新。

动态性:传统光照贴图烘焙技术通常适用于静态场景,而Lumen特别适合动态场景,当开发者改变游戏内的物体或环境时,光照会自动适应这些变化。

高质量:Lumen不仅能够提供高质量的光照效果,还能够处理色彩溢出和间接阴影等复杂效果,同时它还支持无限漫反射,这一点在处理明亮表面的场景时尤为重要。

说了那么多,不如直接看看效果。这里我们截取了Lumen全局光照高低档位的画面。可以看到在Lumen全局光照超高设置的加持下,画面确实精致了很多,已经有种光追的效果了。对比下图就知道了,再低预设下,岩壁上缺失了很多阴影,而超高预设下阴影能够很好的体现出来,甚至光线穿过桥面形成的光斑也能清晰呈现。

下一组对比图也能清晰的看出Lumen的效果,低预设下,其实效果约等于无,左侧画面背景里的树林在背光面应该更暗一些,但这里没能很好的显示。而右侧超高预设下,Lumen全局光照就能正常显现,不仅后方的树林阴影能够显示,就连前景的水面也多了一些水波纹的样子,更像流动的水流。不得不说开了超高预设的Lumen全局光照以后,画面已经追上不少普通光线追踪的效果了。

不过Lumen也并非完美,例如它的反射为了提高效率会优先使用屏幕空间反射与立方体贴图,最后才会使用光追反射,因此很多传统光栅化的缺点也保留了,像画面有时反射不到位,或者反射位置不对等。另外,由于Lumen是利用了表面缓存技术,需要复用上一帧的光照信息,因此如果两帧的帧数差距过于明显,那画面的观感就会大大降低。

NVIDIA全景光线追踪

其实这些都是可以解决的!玩过《赛博朋克2077》的玩家应该对NVIDIA全景光线追踪不陌生。所谓NVIDIA全景光线追踪,就是可以让游戏中数以千计的物体所发出的光都具有光线追踪的效果。这与Lumen全局光照想要达成的效果类似。不过Lumen与NVIDIA全景光线追踪可以说是两种完全不同的方案,前者可以在没有硬件光追下实现,而后者是完全基于物理的光追,需要RTX 40系显卡内的光追单元介入才行。

言归正传,首先无论是Lumen中用到的光线追踪,还是NVIDIA全景光线追踪,它们都是计算机图形学中,用于模拟光在虚拟环境中行为的两种实现方式。其中,光线追踪是一个确定性过程,涉及追踪光线的路径及其相互作用;这种技术需要大量的处理能力,优点是可以生成具有准确反射、折射和阴影的高质量图像。

而NVIDIA全景光线追踪则是一个随机计算的过程,涉及在光线穿过场景时对光线路径进行采样,这种技术的计算成本低于光线追踪,但它会产生图像噪声,需要多次迭代才能收敛到高质量的结果。一般NVIDIA全景光线追踪用于需要物理上精确模拟光线的应用,比如建筑可视化和产品设计,不过不常用于游戏。相比起Lumen全局光照技术来说,NVIDIA全景光线追踪的效果会更准确,也更符合真实光线的特性。

实际效果看图就知道了,我们在击败幽魂以后前往下一个地点时,穿过一处山洞,洞窟的墙壁上有精致细腻的雕塑。如果你不开启全景光线追踪的话,你其实很难看出雕塑的精致感,墙壁上的纹理也少了一些质感。开启全景光线追踪以后,山洞外的阳光照射在墙壁之上,有了一丝渐变的效果,墙壁左侧的火把也能照亮墙壁,两侧光线营造了出色的画质体验,这就是“多重反射光线追踪间接照明”的魅力。

这一组对比就更明显一些了,在开启NVIDIA全景光线追踪后,画面发生了质的变化。其中水面的光影是比较明显的,光线穿过不平整的水面照在水底的石子堆上,呈现出了光线追踪焦散的效果,同时水面倒影的细节也变得更为丰富。除此之外,就跟我们上面说的一样,全景光线追踪能够把场景内光线反射两次,创造了更为真实的间接照明和遮蔽效果,清澈见底的水潭就是最好的证明。

击败白衣秀士后,进入黑风洞之前,你可以注意到台阶的两侧有火盆存在。得益于全景光线追踪的应用,现在就连微小的粒子发光源也能有出众的光追效果,火焰的倒影能够清晰的反射在水面之上,并且窜动的火苗在水面的倒影也能随之摇曳,效果特别生动逼真,游戏画面提升到了一个新层次。

全景光线追踪还拥有多个特性,例如全分辨率光线追踪反射特性与光线追踪阴影。前者能够反映真实的光线反射所营造出的真实倒影效果。后者的话,只要场景存在明暗关系,就一定会有阴影的展现和表达。例如下图开启全景光线追踪以后,阴影的轮廓变得更加柔和、连贯,真实感会更强。

下面这个场景也是,全景光线追踪能够很好的处理画面中的明暗关系,例如:左侧的小山坡明显是处在背光面,因此光线是会暗一些的,开了全景光线追踪以后,你能看到效果非常惊艳,甚至阳光穿过树叶的倒影也能清晰的映在路边的石头上。个人建议有条件的玩家,最好都要开启全景光线追踪,享受游戏高质量画面带来的愉悦感。

测试平台介绍

没想到单一个光追就如此复杂,极致的画质体验自然要出色的硬件来加持。这次我们用的是以索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12GB 悟空显卡打造的性能PC进行测试。机箱是索泰×几何未来联合定制的M5悟空海景房机箱。处理器用的是i9-13900K,搭配几何未来小爱斯基摩纯白360一体式水冷散热器强劲释放。

整套配置最重要的当属显卡了,众所周知《黑神话:悟空》是一款极其吃显卡性能的游戏,所以想要畅玩西游,做齐天大圣少不了高性能显卡。我们的测试主角就是定位2K高帧游戏的索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12GB 悟空显卡,它是由索泰、NVIDIA及游戏科学官方推出的定制显卡,外观颜值在线,视觉设计前卫。

光有精美的颜值还不够,这款显卡的硬件配置也不低。作为RTX 40 SUPER系列的头号选手,规格提升幅度最大,相比GeForce RTX 4070它的CUDA核心数量提升了22%之多,已经与GeForce RTX 4070 Ti接近了。借助GeForce RTX 40 系列的新架构及第三代 RT Core 的强劲性能,你将在黑悟空的神话世界中体验到未曾感受过的惊艳细节。

具体的整机硬件配置如下:

实际游戏性能

不过效果再好,性能不行也白搭。这里我们也是进行了实机测试,虽然游戏内自带Benchmark,它与之前的《黑神话:悟空 性能测试工具》是一样的,不过没有战斗场景,因此我们这次采用实机测试的方法,即在第一关苍狼林里进行战斗、跑图的方式,尽可能的保证游戏体验与玩家的一致。

再说说我们的设置,由于我们这次使用的是索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12G悟空,其定位为2K高帧游戏显卡。我们根据游戏内的推荐预设进行设置,画质选择超高,并且同步开启DLSS 3帧生成,档位为50%超采样清晰度,也就是我们常说的DLSS性能档。

1080P下,我们测试了上面提到的两种光追方案,分别是Lumen全局光照以及NVIDIA全景光线追踪。实测索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12G悟空征服1080P还是轻轻松松的,两种设置都能轻松跑上100帧以上。特别是在压力更大的NVIDIA全景光线追踪设置下,帧率依旧稳定在112 FPS,基本已经满足高刷游戏的需求了。

2K分辨率下,还是相同的设置。实测仅有Lumen全局光照时,索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12G悟空可以跑到96 FPS,2K高帧运行《黑神话:悟空》轻轻松松。开启NVIDIA全景光线追踪以后,虽然帧数稍稍下降,但换来的画面质感想必刚刚你也见识过了,确实震撼。并且帧数表现也不错,还能稳定运行在83 FPS左右。你甚至可以将画质再进阶一步,以索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12G悟空目前的表现,相信“影视级”画质也能2K60 FPS运行。

最后就是4K分辨率了,虽然索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12G悟空是一款定位2K高帧游戏的显卡。不过其似乎也能挑战一下4K游戏,在Lumen全局光照的设置下,它能够在超高画质下跑到85 FPS,表现相当可观。但是NVIDIA全景光线追踪对显卡的压力就有些大了,加上4K超高画质的双重组合拳,索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12G悟空只能勉强稳定在60 FPS附近,看来4K光追还得上更大显存更强核心的RTX 4070 Ti SUPER才行。当然索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12G悟空也不是不能战,只是你要稍稍降低一档画质才行。

另外,由于《黑神话:悟空》这款游戏精美的画面与逼真的光追效果,想要畅玩的话,不开超分辨率技术是不太行的。之前我们实测RTX 4090都很难在原生画质下征服这款游戏。因此上面的测试我们都开启了DLSS 3技术。不过这款游戏除了有DLSS 3,还有诸如TSR、FSR以及XeSS等超分辨率技术。

虽然都是超分辨率技术,但实际还是有区别的。就拿玩家最常用的DLSS与FSR来看,可以看到DLSS中无论是背景茂密的树木还是前面岩石旁的植被都更生动一些,而FSR中的画面则多了一丝涂抹感,视觉效果稍差一些。

下面这个场景就更明显了,仔细看屋檐上的纹理就知道了。同样是50%的超采样精度,但是DLSS的画面就是更清晰,屋檐砖缝的纹理清晰可见,而FSR的画面里就显得有些模糊了,对于追求画质的玩家来说,这一点还是比较影响观感的。

这里的画面也是一样的情况,无论是近处的植被、中景的石阶,还是远处的树木背景,DLSS的表现都更优秀,画面看过去会更舒服,不会糊成一片。

最后给大家来个动态的展示,这样看会更明显,一眼盯帧!DLSS跟FSR的画质效果还是一目了然的。因此,这里强烈建议大家选用NVIDIA GeForce RTX显卡配合DLSS去游玩《黑神话:悟空》。当然,条件允许的用户肯定最好上到RTX 40系显卡,DLSS 3的帧生成技术搭配Lumen全局光照或路径追踪都能让你游戏体验更上一层楼。

总结

有一说一,作为为数不多以UE5虚幻引擎开发的3A大作。《黑神话:悟空》的表现还是相当出众的,不仅仅是登顶Steam销量榜首的荣光,它在画面与技术的应用上也达到了新的高度。特别是我们这次讲到的光线追踪技术,《黑神话:悟空》一起手就是UE5虚幻引擎的Lumen全局光照技术,直接就给玩家带来了极具氛围感的画面体验。另外,还有NVIDIA全景光线追踪,甚至是路径追踪这种物理级别的光线追踪技术,在视觉效果上更进一步,无论是水中焦散的效果,还是反射中的光线追踪粒子,都让你更身临其境,有时候一度让我觉得自己就是“齐天大圣”,正与各种魑魅魍魉战斗。

当然,出色的光追效果还得靠DLSS技术的加成才行,不然单开光追,对任何显卡都是一项艰难的挑战。通过上面的简单测试也能看出,要想畅玩《黑神话:悟空》的话,DLSS 3绝对是一个必选项。特别是在路径追踪的加持下,如果没有DLSS 3,那应该没有任何显卡能够稳定流畅的运行这款游戏。目前,想要在《黑神话:悟空》里既有身临其境的光追话画质,还想要丝滑的游戏体验,也只有GeForce RTX 40系列和DLSS 3的组合拳才能实现。

探索极致的游戏乐趣,高能装备缺一不可。不妨试试我们这次测试用的尖端装备——索泰GeForce RTX 4070 SUPER 12GB 悟空显卡。这款显卡不仅采用了定制的天命人皮肤,外观出众的同时又展现了游戏与传统文化底蕴的完美结合,在性能表现上更是令人印象深刻。它搭载了NVIDIA最新的Ada Lovelace架构,支持先进的RTX技术,包括DLSS 3.5和路径追踪技术,为玩家带来流畅且逼真的游戏体验。在2K分辨率和全景光线追踪开启的条件下,这款显卡依旧能够提供高帧率的流畅游戏表现,让你在《黑神话:悟空》的世界中畅享非凡的冒险旅程。

 
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