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【业界】开发者和你谈——关于电视游戏机的图形运算处理技术(三)

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第一天 前言

在前两期中,我们花了20天的时间,就读懂了第五代游戏主机的3D机能。距离次世代还远吗?:D

不远!因为开始是最难的,也是最重要的。

从今天开始,我们要开始聊第六代主机:Dreamcast,PS2,Gamecube和Xbox。

如果说以前是群雄割据的时代,那么第六代主机则是真正的强强对决:它只有四个王者。第五代主机中的3DO,CD32,Jaguar,Neo Geo CD,PC-FX等等主机,都已经退出了历史舞台。

世嘉率先在1998年发售了Dreamcast,正如它名字所暗示的,这是一台造梦的机器。

我在第二期说过,N64几乎就是一台低分辨率的Dreamcast。反过来说,Dreamcast的硬件比N64的硬件能做的事情几乎是一样的。但是,在每一个方面都都是大幅超越,尤其是更好的纹理过滤和抗锯齿技术。

Dreamcast是历史上最容易编程的游戏主机之一。从硬件上说,它几乎没有短板;从软件上说,世嘉和微软有很深的合作关系,部分游戏甚至是直接用DirectX6进行编程的。

Dreamcast的VMU也是游戏主机史上的创举。VMU是插在手柄上的存储卡,还有一个液晶屏,可以利用存档来游玩小游戏。

我个人认为,WiiU和SmallGlass都继承了这个思路,而存储卡插在手柄上的设计则被Xbox继承了。

另外,Dreamcast也是历史上第一台可以联网游戏的主机。

Dreamcast的发售的很早,它的出现马上让N64黯然失色,有效的起到了打击竞争对手的作用。但是好景不长,2000年索尼一鼓作气发售了PS2。

PS2的设计思路跟Dreamcast是相反的。PS2可以处理非常多的三角形,但是缺乏优秀的纹理过滤和抗锯齿。

这就导致了一个现象:PS2游戏在简单的HD化以及纹理过滤提升之后,视觉上会很多。

相反的,如果我们观察Dreamcast上的索尼克或者疯狂出租车的HD版,就没有这么明显的提升。

PS2的硬件很复杂,编程也很困难。

究竟有多困难呢?

大家都知道,很多开发者抱怨PS3的编程困难,对吧?但是,PS3跟PS2相比,根本就是天堂了。就是这种程度的困难。

所以说,PS2是一代王者,不过并不代表它的硬件设计就最为合理。

PS2使用了DVD作为存储介质,在容量上完胜了Dreamcast的GDROM,这也是PS时代继承下来的播片思路的延续。这个思路一直持续到PS3的Blu-ray。

市场在沉寂了一年半之后,Gamecube和Xbox几乎同时发售了。

应该说,这两台主机的机能比Dreamcast和PS2强不少。因此,以后我们比较的重点将会是Dreamcast vs PS2,Gamecube vs Xbox。

有人肯定要说了:楼主你不是说机能没有量化的公式吗?那你怎么就敢说Gamecube和Xbox的机能更强呢?

因为它们的“兵力”、“粮草”和“运输队”都更强,所以整体上肯定就更强了。即便不能量化,但是在这种情况下,还是可以做出结论的。

Gamecube的硬件设计是比较成功的,以至于直接继承到Wii去了。

而因为世嘉和微软的合作关系,Xbox在很多方面都继承了Dreamcast的衣钵。比如手柄的设计,手柄上的存储卡,对联网游戏的重视等等。当年也有很多世嘉游戏在Xbox上独占。

最后,抛开机能不说, Xbox在某些方面是非常现代化的:比如,有些游戏可以做到720P输出,像刀魂2。再比如,很多Xbox游戏有5.1环绕立体声的音频输出,而PS2仅仅是在播片时支持5.1声道。

第六带主机是3D主机游戏迈向成熟的时期。

今天很多游戏所使用的新技术,往往都能在PS2、Gamecube或者Xbox末期的游戏中找到雏形。

因此,要想了解次世代技术、了解PS4和Xbox One的机能,就必须先了解第六代游戏主机的技术。

明天我们正式开始讲Dreamcast,大家明天见!

第二天 各向异性纹理过滤(Anisotropic Texture Filtering)

我们家的游戏在东京电玩展公布啦!据说是由SCEJA的主席亲自宣布的。之前Vita版反响很好,所以续作也得到了SCE更多的重视,尤其我们这是唯一的亚洲公司开发的PS4游戏。

我这两天有点忙,所以本文的更新稍微慢了点,大家请多多包涵~

今天我们讲的是各向异性纹理过滤(Anisotropic Texture Filtering)。嗯,又是一个绕口的名词。

我们先来拆解、分析一下这个词的字面意思。

Anisotropic的拉丁文词源是An-Iso-Tropism。An是Not的意思,Iso是Same的意思,Tropism则是方向的意思。所以,Anisotropic Texture Filtering的意思是:不同方向的纹理过滤不一样。

各向异性纹理过滤是一种更高级的过滤方式。

大家先回忆一下,以前讲过的双重线性和三重线性过滤是什么?

双重线性纹理过滤是指像素的颜色取决于邻近像素的颜色;三重则是多纳入一项因素:Mipmap。

有了三重线性纹理过滤,基本上我们可以看到不同细节的Mipmap之间会有过渡,不至于衔接的很生硬。如下边的左图:

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右图则是各向异性纹理过滤的效果。我们可以看出,纹理更加清楚了,锐利度更高了!

那么,这到底是怎么做到的呢?

因为各向异性纹理过滤,在极端视角的情况下,也有很好的表现。

大家注意看,随着地平线越来越远,我们看地面的角度也会越来越小。这时候,普通的过滤技术就会很模糊,因为显卡不得不去使用比较低细节度的Mipmap。(这里如果不太记得的话,可以复习一下第二期的纹理过滤。)

下图是典型的Mipmap。针对远处的地面,如果使用了低细节度的Mipmap,垂直方向是合适了,但是水平方向就糟糕了:水平方向会被拉伸的很模糊。

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但是,如果我们从不同的方向都进行取样,就可以解决这个问题。如下图,我们可以使用左下角的Mipmap,这样无论哪个方向都不会模糊。

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各向异性纹理过滤的基本思想就是这么简单的!

在实际的应用中,上面那种不同方向的Mipmap并不是事先生成的,而是由显卡实时生成的。(思考一下为什么?)

有了以上的信息,我们知道,显卡的这项功能需要消耗更多的带宽和一些处理能力。

Dreamcast的显卡从硬件上支持这项技术。在那个时代,有些主机(例如PS)是完全没有纹理过滤的,甚至PS2实现这个技术也是很不容易的。

Dreamcast不仅从纹理过滤的效果上惊艳全场,而且它简单易用,显示出硬件设计十分合理。

今天的内容就到这里了,我们一起来复习一下:相对于三重线性纹理过滤,各向异性纹理过滤解决了什么问题?

明天我们会继续讲Dreamcast的优势技术,大家明天见!

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