全新的 Dawn

说明

2002 年,英伟达曾发布一款叫做 Dawn 的演示程序,以展示 英伟达™ 精视™ (NVIDIA® GeForce®) FX 的威力。 该演示程序以非同一般的画面细节、无缝的曲线以及逼真的表现手法展示了一个仙女角色。 在英伟达此前和后来发布过的诸多技术演示当中,Dawn 一直是最令人难忘的一个。 因为它首次实时地逼真呈现了具有完全动画效果且十分可信的人物角色。 即使在今天,许多游戏中的人物角色也尚未实现 Dawn 中的画面细节水平。 十年过去了,英伟达再次为大家带来了 Dawn,这一次演示程序的名字叫做「全新的 Dawn」。「全新的 Dawn」旨在展示最新一代 Kepler GPU 上能够实现哪些图形可能性。 最初的 Dawn 演示程序拥有诸多值得称道的地方,然而由于当时的硬件所限,它也在很多方面走了捷径。 其中最明显的一个地方就是 Dawn 没有真正的家。 众所周知,仙女住在神秘的密林深处。但是对 Dawn 来说,她的家是一个巨大的发光立方体贴图,即一个代表她周围环境的六面纹理。 没有树可供她爬,没有蜜蜂或蝴蝶供她嬉戏。 她是一个十分孤独的仙女。 十年之后,Dawn 最终找到了一个新家。 在「全新的 Dawn」中,演示画面并非从主角色开始,而是从一个繁茂雨林的全貌开始。 蕨类植物在月光下轻轻地摇摆,葡萄藤爬满了整棵古树,含苞待放的花朵在周围的树皮上投射出柔和的光辉。 当我们的主角进入视野时,我们发现,她正在由树构成的新家中挥舞着翅膀。 这棵树利用 DirectX 11 曲面细分(Tessellation) 技术渲染到了最高的画面细节水平。 在画面细节达到顶峰状态时,我们运用了超过 400 万个三角形来展示 Dawn 的环境。 另一个实现大幅提升的地方是 Dawn 的头发。 最初的 Dawn 拥有单独的一根根头发,但是它们的数量很少且相隔距离较远。 她的头上只有区区 1,700 根单独的头发,着色器仅为镜面反射效果进行了建模。 最初的 Dawn 还运用了坚硬的发胶来确保她的头发纹丝不动,GPU 的全部处理能力均被用于尽可能逼真地渲染这一人物。 全新 Dawn 在头发这方面则实现了巨大飞跃。 这要归功于 DirectX 11 曲面细分技术,她的头发从稀疏的 1,700 根增长到了 40,000 绺柔软的头发。 先进的着色技术让她那美丽的头发能够突破乌黑配色方案的限制。 虽然依旧使用了深褐色,但是你会看到她的头发在风中轻轻地飘动,在环境中反射着光泽。 因为头发太细了,所以抗锯齿是一大难题。 传统的抗锯齿技术在这里无法很好地发挥作用。因为一根头发通常比一个像素还细,无法被四点采样或类似的采样技术拾取。 为了减轻这一问题,「全新的 Dawn」采用了一个令头发顺滑的特殊着色器,该着色器可检测每一根头发并在梳理方向上进行模糊处理。 最终结果就是头发看起来不但柔软而且如丝般顺滑,好像她在做完常规护发之后刚刚沐浴过一样。 Dawn 的皮肤也实现了全面的改进。 人类皮肤是难以模拟的材质之一。 与只会吸光和透光的物体不同,人类皮肤更近似于一大块胶状物,光线可以进入皮肤,在多个皮肤层和血肉层之间抖动,朝一个新的方向折射出来。 用于模拟这一系列复杂互动过程的技术叫做次表面散射(Sub-surface Scattering)。 最初的 Dawn 演示程序运用了一种非常简单但却行之有效的技术来模拟皮肤着色的一个方面 - 边缘光照。 这种技术通过分离人物轮廓并让光线从后面渗透人物,从而实现边缘光照效果,造成一种皮肤呈半透明状的错觉。 当暴露在强光之下时,该技术在轮廓方面的效果很好,然而人物的其它部分则表现得不那么逼真。 「全新的 Dawn」采用了复杂而高效的次表面散射着色器,这种着色器最初出现在英伟达精视 7800 GTX 的 Luna 演示程序当中。 为了智能地管理工作负荷,这种新型皮肤着色器动态地选择一定数量的采样进行过滤,数量的多少取决于表面的可视程度。 细节贴图被用来捕捉精细的头发、隆起部分以及皮肤的瑕疵。 四个独立的纹理描绘了皮肤的油脂含量。 Dawn 的新皮肤给人的第一感觉并不十分震撼,事实上,这一点才是其最大的长处。 它看起来既不显得过分有光泽,又不过于暗淡。 我们看不到它闪耀光辉。 它与照亮周围环境的三个灯笼巧妙地进行着互动。 皮肤并不是最引人注目的地方,因为它实际上看起来很自然。 「全新的 Dawn」还包含了最新的后期处理以及电影渲染技术。 景深特效通过可变尺寸的焦外成像滤镜来进行计算,该滤镜用于模拟六个光圈叶片的虚拟镜头。 如此一来,便产生了焦点区域的平滑效果以及六边形的高亮区域。 绽放的光芒和闪耀的仙尘是利用电影色调的贴图进行渲染的,让魔幻般的光辉能够跃然屏幕之上。 最后要提的是,我们采用了高画质 FXAA 来消除那些恼人的锯齿现象。 最初的 Dawn 演示程序破天荒地实时展示了一个完全可信的 3D 人物。 Nalu 演示程序增添了按照物理学模拟的精细头发。 Adrianne Curry 演示程序突破了皮肤着色逼真度的极限。 「全新的 Dawn」演示程序是所有这些演示程序以及过去十年里实时 3D 图形领域中各种技术与进步的综合体。 它也许并不比最初的演示程序好十倍,但是从游戏开发者的角度而言,它施起来的可行性实际上得到了大幅提升。 世界上不存在讲不通的折中,例如忽略了环境以及让 GPU 的全部处理能力都用在一个人物身上。 全新的 Dawn 所生活的世界和她本人一样复杂而丰富多彩。 我们希望各种游戏能够在这方面迅速赶上她。
  Dawn 全新的 Dawn
环境 环境立方体贴图 包含灌木丛、树木以及藤蔓的全 3D 环境
环境复杂度 7,000 个三角形 400 万个三角形
皮肤 纹理贴图
细节贴图
基于边缘的光照
纹理贴图
细节贴图
皮肤油脂的反射系数贴图
多层次表面散射
头发 1,700 根,静态 采用曲面细分技术的 40,000 根,具有符合物理学的动画效果
光照 基于环境的光照 基于环境的光照
局部动态光线
阴影 透视阴影贴图
屏幕空间环境光遮蔽
后期处理 景深渲染
六边形焦外成像滤镜
电影后期处理
抗锯齿 FXAA
默认分辨率 1024 x 768 1920 x 1080
目标硬件 精视 (GeForce®) FX 5800 Ultra 精视 (GeForce®) GTX 670 速力配置

系统要求

「全新的 Dawn」演示程序旨在展示英伟达精视 GTX 690 的强劲性能。 因此我们推荐使用两块英伟达精视 GTX 600 系列 GPU,以便获得最佳体验。 • GPU: GTX 670 速力配置或更高 • CPU: 2.5GHz 双核或更高 • 系统内存: 4GB • 硬盘剩余空间: 1GB • 操作系统: Windows 7/Vista