X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Игровая графика: этапы формирования

Для того, чтобы рационально подобрать нужные значения, а не выставлять всё по шаблону или методом тыка, нужно хотя бы примерно понимать как строится кадр на вашем экране и разумеется понимать какие комплектующие установлены у вас на ПК, а так же знать его слабые места, для дальнейшей оптимизации настроек.

Как вообще строится кадр и растровое изображение, которое мы видим у себя на мониторе ? Изображение формируется постепенно в несколько этапов рендеринга.

Начинается всё с определения условий для формирования кадра. Это логический этап. Затем центральный процессор просчитывает геометрию объектов. Вертексные и геометрические шейдеры помогают в трансформации геометрии. Вертексные шейдеры осуществляют рендеринг только отдельных вершин, а геометрические могут осуществлять работу с целыми полигонами.

Эти и дальнейшие этапы выполняет графический процессор. Далее определяется глубина изображения и помещается в Z-буфер, т.е. просчитывается на каком расстоянии стоит каждый объект в отрисовке, кроме тех которые будут перекрыты ближними объектами. Так же происходит расчёт освещения в зависимости от местоположения источника света, а так же объектов освещения.

Затем идёт текстурирование объектов, создается эффект рельефности и др. если это необходимо.

Финальный этап постройки изображения это пост-обработка. Некий режим фотошопа, в котором исправляются мелкие графические недочеты и накладываются необходимые эффекты.

Итак, основными задачами нашего центрального процессора являются расчет физики и геометрии объектов, так же он отвечает за исполнение команд от пользователя и выполнения различных скриптов. Все остальные действия выполняет графический процессор, так называемые шейдеры, написанные специально для его вычислительных ядер.

Это значит что если процессор является слабым компонентом вашей сборки, то необходимо уменьшить общую детализацию и также количество буферизации прочих объектов ( населенность, плотность трафика, качество рельефа местности)

Разберёмся с видеокартой. В зависимости от выбранного нами разрешения, просчитывается координация пикселей. Основная нагрузка приходится на блоки растеризации, т.к. нужно обработать большее количество пикселей. А так же с увеличением разрешения и увеличивается и общий объём изображения, что сказывается на использовании большего объёма видеопамяти.

Настройки графики и фильтров:

AF (анизотропная фильтрация)

Объекты, расположенные под углом к камере, повергаются размытию дальних участков текстур, чтобы текстуры были четкими на всём объекте используется анизотропная фильтрация. Она сильно улучшает качество изображения и не сказывается на кадровой частоте (FPS).

Тесселяция

Может сделать круглые объекты из многоугольников или рельефные кирпичи в гладкой стене. Получается это при помощи разбития уже имеющихся полигонов на еще большее их количество, что помогает закончить форму объекта. Большого количества ресурсов не требует.

Тени

Могут сильно просадить FPS при высоком качестве, так как просчёт теней идёт постоянно и повышение детализации объектов так же сказывается на повышении качества теней. Мягкие тени еще более требовательные, потому что трассировка тени происходит уже от нескольких лучей, а не от одного.

AA (Сглаживание)

В общем виде выделяются две группы фильтров сглаживания:

MSAA, TXAA

MSAA – достигается благодаря изначальному увеличению изображения и последующим его сжатием до нужного размера. Очень сильно увеличивает нагрузку.

TXAA – сглаживание происходит с учетом сглаживание предыдущих кадров, а для каждого кадра отдельно, что снижает нагрузку и убирает лишние искажения.

FXAA

FXAA – использует способ пост-обработки готового изображения, что сильно сказывается на качестве.

Дальность прорисовки

В зависимости от удаленности от камеры, корректирует детализацию объектов. Чем дальше удален объект, тем он менее текстурирован. Делает это для снижения нагрузки от объектов, которые всё равно не получится хорошо рассмотреть.

Существуют и более сложные эффекты, требующих гораздо больше ресурсов.

Ambient occlusion

Это эффект затенения, имитирующий глобальное освещение с изменяемой интенсивностью света и отражениями в его нужной степени от всех объектов. Существует два вида Ambient occlusion: старый SSAO и современный HBAO, который просчитывается по более сложным физическим формулам, но и результат выдает еще более реалистичный. Любой из этим методов заметно снижает FPS.

Глубина резкости.

Чем дальше от объекта фокусировки находится другой объект тем сильнее размываются соответствующие ему пиксели, это добавляет реализма, т.к. наши глаза так же не могут держать всё в фокусе.

Заключение.

Большое влияние на загрузку ЦП оказывает просчёт NPC, физики и исходная геометрия. Видеочип нагружается при просчёте освещения, детализации объектов, теней и фильтров. Различные фишки основанные на усложнении геометрии могут таксе уменьшить FPS. Видеопамять же больше всего забивается при повышении качества текстур и увеличения общего количества пикселей т.е. разрешения, а так же при использовании сглаживания основанного на просчете изначального большего изображения.

Зная всё это, мы можем более оптимально настроить нашу графику в соответствии с нашей сборкой. И зная слабые стороны, можем сделать акцент на видеочип, либо на центральный процессор, а так же убрать какие либо настройки если они нам не нужны.

Код для цитирования: Скопировать