漫談虛擬現(xiàn)實(shí)軟件項(xiàng)目中次世代技術(shù)的應(yīng)用

    遍觀國(guó)內(nèi)行業(yè)現(xiàn)狀，有虛擬仿真方面項(xiàng)目需求的客戶在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，往往被一些別有用心的公司以及團(tuán)隊(duì)帶入一種誤區(qū)---“仿真軟件，要的是仿真度，表現(xiàn)在硬件，裝修，外設(shè)，機(jī)殼，或者物理，人工智能等程序邏輯方面，而畫面并不重要云云，大概有那么點(diǎn)意思就可以了......”

    但事實(shí)真的如此么？虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用在各行各業(yè)的需求日益擴(kuò)大的今天，國(guó)外同類產(chǎn)品已經(jīng)樹立了一個(gè)又一個(gè)的次世代級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而這幾年國(guó)內(nèi)行業(yè)也流行一個(gè)專業(yè)名詞“沉浸式”，沉浸式體驗(yàn)，沉浸式仿真模擬，笑話！停留在八九十年代的軟件畫面水準(zhǔn)讓您沉浸，您怎么能沉浸的下去，親~~ 游泳池一般的海洋效果可以么？，親~~家用魚缸一般的所謂海底世界可以么？

    “次世代”一詞源于日本片假名直引為中文，英文為Next Generation，本意為下一代，新一代，也就是高端，前沿的代名詞。

    次世代級(jí)效果--極具真實(shí)感的人工智能，物理仿真模擬，外加照片級(jí)畫面一直是客戶和開發(fā)人員共同最求的最高產(chǎn)品指標(biāo)。

    但要想達(dá)到這樣的高度，必然會(huì)涉及大量的次時(shí)代級(jí)產(chǎn)品開發(fā)相關(guān)技術(shù)知識(shí)，這些技術(shù)一度掌握并封鎖在極少部分公司和團(tuán)隊(duì)手中，我們受投影時(shí)代之邀，特開此專題，向大家首次披露次世代級(jí)項(xiàng)目開發(fā)內(nèi)幕，希望大家喜歡。

    此次給大家介紹法線貼圖技術(shù)，虛擬仿真軟件和游戲軟件近幾年畫質(zhì)的大幅度提升得益于法線貼圖技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，它是可以應(yīng)用到3D表面的一種特殊紋理，不同于以往的紋理只可以用于2D表面。作為凹凸紋理的擴(kuò)展，它包括了每個(gè)像素的高度值，內(nèi)含許多細(xì)節(jié)的表面信息，能夠在平平無(wú)奇的物體上，創(chuàng)建出許多種特殊的立體外形。你可以把法線貼圖想像成與原表面垂直的點(diǎn)，所有點(diǎn)組成另一個(gè)不同的表面。對(duì)于視覺(jué)效果而言，它的效率比原有的表面更高，若在特定位置上應(yīng)用光源，可以生成精確的光照方向和反射。

    這幾年法線貼圖多用在CG動(dòng)畫的渲染以及畫面的制作上，將具有高細(xì)節(jié)的模型通過(guò)映射烘焙出法線貼圖，貼在低端模型的法線貼圖通道上，使之擁有法線貼圖的渲染效果，卻可以大大降低渲染時(shí)需要的面數(shù)和計(jì)算內(nèi)容，從而達(dá)到優(yōu)化動(dòng)畫渲染的效果。

    法線貼圖是一直比較被關(guān)注的技術(shù)，也是很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)CG領(lǐng)域的一大主流技術(shù)，法線貼圖是一種顯示三維模型更多細(xì)節(jié)的重要方法，它解算了模型表面因?yàn)闊艄舛�產(chǎn)生的細(xì)節(jié)。這是一種2維的效果，所以它不會(huì)改變模型的形狀，但是它計(jì)算了輪廓線以內(nèi)的極大的額外細(xì)節(jié)。在處理能力受限的情況下，這對(duì)實(shí)時(shí)畫面軟件引擎是非常有用的，另外當(dāng)你渲染動(dòng)畫受到時(shí)間限制時(shí)，它也是及其有效的解決辦法。

    更具體的來(lái)說(shuō)，比如動(dòng)視暴雪的大作《使命召喚：現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)》系列的特效就使用了大量的法線貼圖。打開這項(xiàng)特效后，你就可以明顯的看到狙擊槍的狙擊鏡上多出了一片透光的玻璃片，并且法線貼圖質(zhì)量越高就越清晰，越生動(dòng)。反之，關(guān)掉法線貼圖就無(wú)法看到這層玻璃片。這是相對(duì)于《使命召喚：現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)》來(lái)說(shuō)的一個(gè)非常重要的畫質(zhì)提升，在以后使用Sharder Model 3.0的游戲上都將會(huì)加入法線貼圖以提升游戲的畫質(zhì)。

    我們用兩張圖來(lái)對(duì)比不使用法線貼圖技術(shù)的畫面和使用了法線貼圖技術(shù)的畫面，更直觀的感受一下：

    一圖勝千言，圖中左邊是幾百個(gè)多邊形構(gòu)成的3d模型加一張法線貼圖而得到的效果，右邊則是幾千多邊形渲染出的效果。大家可以看到，左邊使用了法線貼圖技術(shù)的低模，除了在模型邊緣處表現(xiàn)為模型本身的結(jié)構(gòu)，而大猩猩的肌肉以及皺紋等細(xì)節(jié)都保留了下來(lái)，在實(shí)時(shí)圖像引擎里，效能則顯得尤為重要，作為仿真模擬等強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)交互性的應(yīng)用軟件來(lái)說(shuō)更是如此，否則用戶體驗(yàn)將大打折扣。待續(xù)...

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