A9VG电玩部落论坛

标题: 长文机翻：窥探地铁离乡加强版的深度技术，已更新视频 [打印本页]

作者: zctang305 时间: 2021-5-11 11:01
标题: 长文机翻：窥探地铁离乡加强版的深度技术，已更新视频
本帖最后由 zctang305 于 2021-5-28 08:55 编辑

原文：https://www.4a-games.com.mt/4a-d ... pc-enhanced-edition
机翻：谷歌翻译，帖子我只贴机翻文，一些地方我会略作修改。
这是一篇4A Games自己从各方面介绍地铁离乡加强版在各个技术层面内容的深度技术分析文章。配以大量视频和图片（原视频是**，我尽量搬到B站去）

发售了！

我们很高兴地通知您，Metro Exodus PC增强版现已发布，它对具有射线追踪功能的GPU进行了令人难以置信的改进，包括视野选项，DLSS 2.0等。这也是当前所有者的免费权利-由于范围如此广泛，我们无法以补丁的形式提供。可以在Steam，Epic Games Store，GOG和Microsoft Store上使用该游戏。查看以下规格。

METRO EXODUS PC的增强功能
Metro Exodus PC增强版为Ray Tracing实施带来了许多更新，在Metro Exodus的初始PC版本及其后续DLC中可以看到。我们继续将重点放在改进具有新功能的射线追踪全球照明（RTGI）系统上。对于PC，我们还为实施镜面射线追踪反射（RTR）奠定了基础，以补充现有的屏幕空间反射（SSR）系统。
原版
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=336968891&page=1" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>
加强版
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=336968612&page=2" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>

背景
为了详细解释这些新功能，有必要首先回顾一下最初的RTGI实施在启动时是如何工作的，为此，我们将需要进一步回到游戏历史上，以建立有关传统游戏照明的一些基本知识。

一般来说，在第一部分中，我们将讨论在Ray Tracing硬件（以及扩展的实时Ray Tracing本身）提供给我们之前很久的渲染技术。但是，让我们从“光线跟踪”的定义开始，以便更确切地说明我们所指的是什么。

“射线”是3D空间中的一条直线。光线沿直线传播，直到碰到某物，这就是为什么我们有光线这个名词。您可以使用简单的激光指示器向自己演示。

在这种情况下，“跟踪”是一种搜索类型。电子游戏中的场景由在整个3D环境中任意放置的许多三角形（多边形）组成。在这种情况下，搜索是在搜索每条射线与哪个多边形相交。换句话说，在处理每个像素时，您可能希望搜索非常大的数据集（包括场景几何形状的多边形的完整集合），以确定要对这些三角形中的哪个进行进一步处理。

因此，“光线追踪”应被认为是对场景的几何数据进行排序，以找出特定光线路径中的多边形。这些多边形中最接近射线源的是光线照射的表面。有时我们将此过程称为“环境采样”，因为可以将其大致看作是走出去并寻找游戏世界的一个样本。

光线跟踪是一个昂贵的过程（即使现在也是如此），但是在光线跟踪之前，还有另一个更便宜的行业标准渲染过程，即光栅化。栅格化是一种确定“光线”与哪个多边形相交的更有效方法，但光栅化仅限于与屏幕像素相对应的光线（其起源于游戏中的摄像头），而不是游戏中任何位置的任意光线。世界。光栅化实际上可以认为是将单个三角形绘制到屏幕上并对其覆盖的任何像素进行进一步处理。射线的基本概念虽然仍在某处，但几乎被忽略了。可以说，通过限制该技术旨在实现的范围，光栅化使3D渲染可用于更早的硬件类别。栅格化的范围可能受到限制，但数十年来它已成为3D渲染的主干，并且是此处讨论的所有技术的关键组成部分。

从1990年代中期到后期一直在3D游戏中渲染灯光的一些最初尝试都使用了单点状（甚至只是定向）光源。他们与栅格化的多边形的交互进行了分析建模。就是说，总的来说，由特定光源发出的所有光线都被捆绑在一起，并使用一个方程式（照明方程式）进行近似。该方程式将指定多少光到达渲染的多边形之一，具体取决于该多边形朝向光源的方向。

这些第一批照明使用了非常简单的照明方程式，称为“ N点L照明”：表面法线（表面朝向的方向）和入射光线方向的内积。为简化起见，N点L方程在数学上表达了以下基本概念：物体旋转时，将自身朝向光线的方向，它将变得更亮，并且将变为行调光器，因为它转过身去。虽然粗略，但我们会看到，这样的简单方程式仍可用于执行快速计算，而细节和准确性并不重要。

在早期的那些（实时3D图形）中，诸如原始GeForce 256或Riva TNT的图形卡具有专用的固定功能硬件，这些硬件可以针对少数几个单独的光源运行此简单方程式。这个函数和其他类似函数近似于大量射线的行为，因此可以说，模糊的射线概念即使在那时就被概念地烘焙到了过程中，但是它有一些严重的局限性。其中之一是，仅假设存在连接要渲染的像素和光源的光线，而不是像我们现在那样实时采样。另一个问题是，由于其分析性质，整个过程本质上与特定光源以及它们直接相互作用的任何表面相关。另一种表示方式是，仅照亮直接受光源影响的表面（直接照度），因为只有这些初始光线的行为可以通过此类方程式进行概括。将其视为仅适用于光源本身直接可见的多边形可能会有所帮助。第二个限制可能是最重要的，并且是所有全局照明（GI）系统的核心。

随着图形硬件的改进和引入的可编程着色器，方程式变得更加详细。基于物理的渲染（PBR）技术引入了更复杂的照明方程式：Blinn-Phong，GGX，这些方程式在本次讨论中过于详细，而且肯定比其名称更长。这些方程式包括衰减（光线强度随距离和介质的衰减），遮挡（光线是否实际上到达表面），材料（光线如何与不同表面相互作用）和双向散射功能（当以不同角度观看表面和以不同角度撞击表面时，光如何反射不同）；旨在考虑能量守恒的物理定律（物理系统精确建模的关键）。延迟渲染（通过可编程阴影实现的另一个重要进步）通过预先计算和缓存这些等式的大部分（例如表面的位置，方向，材质设置或栅格化的多边形），从而在场景中显着增加了这些灯光。

在那个时代，最初的Metro 2033诞生了，它是从头开始设计的引擎，目的是利用GeForce 8系列及以后的显卡上不断增长的可编程图形功能。尽管这些时代在实时照明保真度上取得了长足的进步，但照明方程式仍然只关注第一个直接的视线交互作用。从根本上讲，它们一直（并仍然）与以下假设有关：它们描述的是直接从光源传播到我们要评估的表面的光线发生了什么。这是所有人不可避免地达到极限的地方。

至少对于第一次直接交互，这些方程已被精炼到它们现在表现得非常逼真的程度。 Metro Exodus是针对上一代NVIDA GTX卡而打造的，比我们以前做过的任何事情看起来更接近真实照片。在这一点上，表面的直接照明非常接近物理精度。然而，实际上，光不是由点光源构成的，并且当光线第一次与表面相交时，光线所采取的路径并不会简单地停止。有的有，但大多数没有。如果他们这样做了，我们将遇到一些严重的问题：我们将永远无法看到任何东西，因为不会有任**线反射到我们的眼睛或相机中。现实世界中的光线会从许多不同的表面反射（或反射），在某些步骤最终被吸收（或“看见”）之前，在每个步骤中执行复杂的交互作用。随着RTX时代的到来，我们获得的硬件功能将使我们有机会以比几年前（在撰写本文时）所希望的新的，更准确的方式对这些现象进行建模。在2021年）。

射线追踪
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=337018117&page=11" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>
此处的主要观察结果是，当光线直接从光源照射到漫反射（粗糙）的表面时，这些光线中的许多将被“散射”：以随机方向以某个随机角度从表面反弹。该散射过程过于复杂且缺乏连贯性，以致于其结果无法由一个方程式概括。当这些散射的光线现在从该初始漫射表面以随机方向向外传播时，找到其到达第二个表面的路径，它们将照亮该光源。反过来。现在开始将第一个表面（交互作用的最后一个点）视为独立的光源是合理的，然后重新开始该过程。原则上，此过程将以递归方式继续：每次照亮表面的反弹都会将其自身的信息添加到灯光的颜色和强度中，然后成为沿光线路径进行下一步的起点。最终，经过许多这样的交互作用，这将导致无数个小的光源从各个方向照亮场景，而不仅仅是几个单独的点光源。对这种现象进行建模的是全局照明（GI）算法的定义，并通过扩展我们的光线跟踪全局照明（RTGI）实现。

当我们说光线追踪是一个昂贵的过程时，我们的意思是甚至要追踪一条光线也需要大量的GPU操作。在内部，轨迹涉及在场景的大部分几何结构中进行搜索，以确定射线首先与哪个多边形相交。射线跟踪应用程序编程接口（API）的行业标准包括旨在优化此搜索的数据结构（称为边界体积层次结构（BVH）），而NVIDIA RTX系列的GPU等现代GPU具有专用的硬件，可以加速涉及的特定数**算在测试这些交叉点时。即使这样，跟踪单个光线仍然是一个计算密集的过程，我们可能需要跟踪数百万个射线才能实现所需的效果。因此，我们仍然需要少量使用它们，并且仅在最需要它们的地方使用它们。

请注意，“光线跟踪”和“路径跟踪”之间存在特定的定义上的区别：“光线跟踪”执行这些交互中的单个交互所需的计算。这是将来自光源或散射点的光传输到受照表面的过程。这是光线与表面相互作用然后反弹到环境中以查找要与之相互作用的其他表面的递归过程的一部分。路径跟踪是所有这些步骤结合在一起的结果，详细说明了光线在从光源到相机吸收点的多次反弹过程中所采用的完整路径。

伏尔加教堂内部展示全球照明（GI）视频
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=336973522&page=4" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>

如前所述，已经存在用于确定直接照明的出色分析方法：从N点L一直到详细的PBR照明方程式。我们还有一种不错的快速方法来确定哪些光线从物体散射到相机中。那就是光栅化的全部要点：当您在屏幕上渲染一个三角形时，该三角形覆盖的像素实际上定义了将三角形连接到相机的光线，深度缓冲区负责遮挡并为我们分类处理。因此，我们一直有一种有效的方法来跳过路径跟踪的最后一步。我们所没有的是一种有效的方法，可以计算光线在第一次交互作用中散射后所走的路径，或者它们随后对场景的GI术语的贡献。从本质上讲，我们拥有第一步和最后一步，或者说是直接从灯光反射到相机中的路径，但是没有真正的手段来处理来自环境其余部分的所有其他细节。

当Metro Exodus在PC上启动时，我们确实使用体素网格近似了GI术语，该体素网格从反射阴影贴图传输照明数据，但它非常粗糙，仅在靠近相机的位置可用。我们以我们拥有的一切进行经营。 RTGI的目的是使其成为现实，以便我们可以准确地对其他中间照明交互进行建模，因为它们会从直接照明的表面散布开来。

RTGI
在原版中，我们对RTGI的实现仅涉及阳光的二次交互，因为阳光被场景几何体散射。这样一来，我们就可以在引擎中建立光线追踪过程，以最低的性能成本（尽管仍然可以接受），同时仍将效果应用于场景中最重要的直接照明。

在这一点上，重要的是要注意路径追踪器的一个相当奇怪的特性，那就是，尽管从本质上讲，光是从光源向前传播的，但从它的路径向我们的探测器的表面弹跳；在我们的实现中，我们做相反的事情。我们跟踪光从相机向后反射到最初发出的光源的路径。

当使用标准栅格化过程渲染表面时，我们会在3D空间和表面法线（表面面向的方向）中生成一个位置。是的，我们仍在使用栅格化来确定从相机向外投射的主光线。如果某个技术在一定范围内显示出良好的效果，那么我们将继续在有限的范围内使用该技术它的。顺便说一句，像这样使用光线跟踪和光栅化光线的组合的系统被称为混合渲染器。光栅化的位置和法线本来会被输入到光照方程中，以生成直接照射该表面的结果。我们也仍然在做这部分。我们仍然希望在设计环境中利用其提供给我们的速度和准确性。发生的变化是，我们也开始使用这些位置和表面法线值来生成漫射采样射线：从表面散射并继续探测环境以获取照明信息的射线。与原始分析光源提供的直接照明相反，这些射线提供的光称为间接照明。光栅化的几何形状实际上代表了光线在到达相机之前与之交互的最后一点，因此，沿着光路向后工作，该生成的射线降落的地方必须代表倒数第二个。

原版的一次反弹环境RTGI
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=337019642&page=12" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>
无限反弹的加强版环境RTGI
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=337017072&page=10" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>
这是整个过程的关键：确定了倒数第二束光线的来源后，我们可以确定其颜色和强度，然后像使用其他标准直接光源一样使用它。严格来说，我们正在尝试收集从所有方向到达该点的所有光，然后将它们沿着光线传递，因此它更像是一个非常粗糙的反射立方体贴图。最终，我们必须问的问题是，如何确定该点的光的颜色和强度？

对于我们的实现，该问题的答案是我们将点视为已渲染像素，就像我们之前将其渲染到屏幕上的任何其他像素一样。由于可以将渲染到屏幕上的像素视为反射到相机中的光线的起点，因此可以将场景中某处的任意点视为照射到该点的光线的起点。渲染的像素。因为它们是等效的，所以原则上我们可以使用相同的方法对它们进行照明，因此可以借鉴数十年的成熟渲染技术，从我们的标准方程式中找到最合适的分析解决方案。确实，我们只是注意到，就像可以直接照亮像素一样，这些射线源之一也可以被直接照亮，然后将结果作为附加的间接照亮传递给像素。后来，有必要问一下，如果我们还对射线本身应用间接照明，会发生什么情况，但是第一步对于我们的初始实施就足够了。

对于漫反射RTGI，我们不需要使用现有的最精确的照明方程式。在测量漫反射光的准确性时，我们的眼睛要比直接射向我们的光差得多。进入相机的光线是对齐的，因此从相干图像来看，散射光线不会。就像（有时确实是在某些情况下）试图看到砖墙上的反射：您可以确定入射（入射）光的颜色，而几乎没有其他颜色。当光线随机散射时，PBR照明模型生成的所有细节都会丢失。因此，为此目的（射线源的直接照明），N点L就足够了。可以将其视为以廉价，较低的细节级别渲染这些漫反射表面，因为它们对照相机不直接可见。

然后，对于此第一次迭代，用于照亮这些漫反射光线的起点的照明管道由单个N点L光源（太阳）和天空的区域光项（基本上是对天空盒纹理进行采样）组成）。这种简单的方法提供了足够（和足够准确）的信息，可以用作GI所需的其他间接环境照明。对于屏幕上具有栅格化几何图形的位置和法线数据的每个像素重复此过程：图像中每个像素都有一个间接光源。通过收集大量随机照明样本，我们可以继续分析数据并将其转换为可用于实际照明最终图像的数据。

去噪滤镜
光线跟踪可能是从收集该组数据的过程中得名的，但是在许多方面，如何处理该数据，如何处理它以产生有用的信息就同样重要（如果不是更多）。为产生数百万个微小的输入光源而投射的数百万条射线仍然远远少于您在自然界中期望的数万亿甚至更多。因此，在这一点上，原始生成的数据集实际上看起来很嘈杂。也就是说，它看起来和它的样子完全一样，是各个光点的随机集合，而不是平滑的光点，我们一直在寻找连续，自然的照明效果。

需要采取一种随机方法来分析和完善我们的数据，使其看起来更逼真。随机分析根据从随机分布的数据集中得出的统计数据来得出结论。我们有一个随机分布的数据集：我们的随机光点集。我们打算得出的结论是这样的：这些样本表明什么样的照明现象？因此，在将照明数据应用于场景之前的最后一步是使用一系列所谓的降噪过滤器来处理此数据。

我们与NVIDIA的工程师合作，开发了自己的一系列降噪滤波器，这些滤波器可以处理输入照明数据集，应用智能模糊和统计分析来平均信号噪声，并在输出时生成结构化，平滑化和更自然的信号看数据集。此输出数据集由球形谐波的集合组成。球谐函数（SM）完全是虚拟的数学对象（实际上我们并不是在世界上放置彩色球体），但是它们具有强大的应用程序，可以在这里使用。球谐函数由一系列参数组成，这些参数定义了某些特性如何在球体表面上发生变化。在这种情况下，我们将对亮度和色度数据进行编码：亮度和颜色。球谐（通常是用于编码颜色数据的那些）通常会以围绕某个主轴的那个球上的颜色渐变的形式出现。举个简单的视觉类比，考虑一下围绕其旋转轴包裹的巨型气体行星上的平滑色带。我们最后得到的颜色渐变编码了一个非常粗糙的，低细节的反射立方体贴图，就像曾经由艺术家手工放置的那些一样。该轴编码入射光线（朝渲染像素行进的光线）的主要方向性，因此可用于稍后重建镜面反射的粗略近似，而不必消耗其他光线。

时间成本
当然，没有功能是免费提供的，因此，与所有渲染功能一样，“光线跟踪”遍历和“去噪”遍历都伴随着相关的时间成本。但是，我们可以通过删除一些现在完全冗余的功能来抵消这一费用。屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）是由许多小灯投射的阴影的近似值，是第一个使用的方法。现在有了我们可以实际使用的其他间接光，这些阴影自然地形成了总体技术的一个特征。同样，不再需要任何传统的GI近似项：该系统毕竟是它们的直接后继。还有一件非常重要的事情最终将被丢弃，但必须等到某些Metro Exodus PC增强版功能的实现之后再使用。

路径追踪
了解Metro Exodus最初发布时引擎的状况，我们现在可以开始详细介绍Metro Exodus PC增强版的发布所做的改进。进行光线跟踪的基本原理保持不变：我们将每条光线用作对环境进行采样并在最接近的交点处生成光源（以逐像素的粗化反射图的形式）的手段。发生了很大变化的是我们处理该点的照明的方式，以及如何为反射照明生成颜色和强度值。

原版的路径追踪
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=337016866&page=9" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>
加强版的路径追踪
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=337013152&page=5" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>
最初，我们使用单个光源来创建这些反弹光源：太阳。因此可以合理地建议，对于每个像素，我们都有一个额外的光源对全局照明有所贡献。如果您包括对天空纹理进行采样，则可能要说两个，因为天空实际上是一个大面积的光源。

我们已将这种光线跟踪的照明管道扩展为与用于直接照亮屏幕上像素的递延照明管道非常相似。现在，我们允许多达256个分析光源为每个样本做出贡献，这意味着对于每个像素，我们除了太阳和天空之外，现在还可以拥有多达256个光源，所有这些都为RTGI术语添加了信息。这些全都可以是点光源或放射状光源，每个光源都有自己的阴影贴图以提供准确的二次遮挡。他们使用N点L方程加上平方反比衰减来确定强度，但是对于这些间接的，分散的情况，它确实足够准确。为了达到最佳效果，为了帮助在不产生影响的区域剔除尽可能多的灯光，我们使用世界空间网格。在每个网格单元（称为簇）中，我们仅列出所有在范围内并可能影响该位置的几何形状的光。该系统几乎与我们用于延迟渲染器中的灯光剔除的屏幕空间灯光聚类系统相同，只是我们划分了游戏世界而不是屏幕。

自发光表面区域阴影
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=337015084&page=7" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>
采样表面只需要很少的细节即可。光线不会以连贯的方式从它们中散射出来。它更像是随机数据点的薄雾。因此，它们的材质由场景中每个对象的块，平均颜色组成。我们甚至避免加载纹理以减少内存带宽压力。像使用简化的照明模型一样，使用这种简化的材料可以极大地优化照明过程。不过，从DLC包发布以来，我们允许表面也具有发光材料。这意味着在对它们进行采样时，表面本身会为反射的光贡献一定量的光。实际上，表面本身就是一个大面积的光源。此功能允许从区域光源获得极其柔和且物理上准确的直接阴影，这是仅通过分析方法和阴影贴图无法实现的。

因此，现在我们有了太阳，天空，自发光的几何形状以及多达256个分析光，所有这些光都可能有助于每个样本，并因此被编码到每个像素中。不过，还需要另外一项功能才能真正使它成为路径跟踪器。我们使用这些光线跟踪光源来间接照亮屏幕上的像素，但是（实际上）我们也应该使用第二组光线跟踪光源来间接照亮那些像素。我们还应该使用第三组照亮它们，依此类推，直到发射原始光子的链的末端。这实际上将映射光所走的整个路径。如果我们想在单个帧中执行整个过程，这还需要成倍增加射线追踪操作。取而代之的是，我们引入了光线跟踪的探针网格，作为称为动态漫反射全局照明（DDGI）的系统的一部分。它很大程度上基于并且确实使用了与NVIDIA RTXGI SDK相同的着色器技术。这些技术充当可以近似添加到RTGI光源本身的GI术语。

DDGI

展示DDGI（无限弹跳）的场景
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=336969261&page=3" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>
动态漫反射全局照明（DDGI）对从第二次反射光到无限远的其他交互进行建模。它通过将每帧中的许多光线采样并缓存到世界空间的光探测器网格中来实现此目的。它使用与我们所有其他漫射射线相同的射线生成和照明技术：将射线投射到场景中，使用raytrace照明管线照明相交点，并将该点用作新的附带光源。在照明我们的漫射光线时，从该DDGI网格中读取的光线为这些光线提供了自己的GI术语：它增加了间接照明的术语。如果将这些射线作为生成DDGI网格的过程的一部分进行投射，则我们将从前一帧中采样网格。通过让DDGI对前一帧中的DDGI项进行采样，我们能够累积其随时间推移所包含的信息，从而模拟光线在环境中递归反弹的效果。这些额外的光线反射得越多，反射的重要性就越低，并且它们被各种表面吸收和衰减的程度也就越大，但是这种效果仍然为场景的黑暗部分增加了一个很小且引人注目的升力，而通常情况下，光线仅在单个区域中就无法穿透弹跳。

仅直射光

单次弹跳

单次弹跳和DDGI递归弹跳

光追反射
对于PC，我们已经实现了镜面射线追踪反射（RTR）。这些旨在在高光泽度的表面上产生类似镜子的反射。在一定程度上，我们能够从去噪过程中重建一些镜面细节，但是这些光线跟踪的反射是针对表面足够反射以至于细节变得重要的时候。它们需要附加的一组射线。这些光线是通过反转反射对象的表面法线的方向来生成的，模仿了从反射镜反射的光线的行为，而不是像漫射光线那样随机地从表面散射出去。由于必须投射新的光线，因此它们会产生相当大的额外成本，因此我们仅在绝对必要时才投射它们。

引擎中已经有一个屏幕空间反射（SSR）系统，该系统通过直接对先前的帧最终采样的图像进行采样来提供合理准确的反射。 SSR有其局限性。经常没有信息适用于某些背景对象，也不适用于试图反射屏幕边界之外的信息的任何像素。我们使用RTR来填补SSR失败的空白。目前，我们的RTR实施使用与漫射光线跟踪管道相同的低详细程度的材质系统，但是它使用了更高质量的PBR照明模型来准确地反射来自分析光源的数据。它的作用是让我们保证游戏世界中每个反射面都具有一定程度的反射数据。

随着光线跟踪反射的引入，我们不再需要依靠静态的基于图像的光（IBL）（也称为反射纹理或立方体贴图）来提供其他反射数据。现在，我们将自动为漫反射数据的每个像素生成一个模拟，但它们也用于预渲染包含高细节反射数据的图像（尽管反射很少能够与反射表面的实际位置一致）。通过消除这些缺陷，我们终于可以消除其他更传统的渲染形式中存在的障碍：照明系统的任何部分不再由“烘焙”的预先生成的数据组成。现在可以全部实时生成。

这实际上掩盖了游戏行业的一个秘密，那就是光线追踪实际上已经使用了很长时间来精确地照亮表面。只是整个过程在启动之前都是脱机完成的，并且照明是作为渲染表面时应用于表面的一系列纹理运送的。我们总是发现这是不受欢迎的，原因有很多，其中最重要的是结果是完全静态的，并且在最终产品中没有变化。我们一直在寻求可能的实时替代方案，而现在我们有了。

随着我们从这里前进，这一成就的重要性将变得更加明显，但原则上，它允许更多动态的环境，并为那些设计那些环境的人提供更轻松的生活。它可以潜在地消除大量的纹理资产，为其他事情释放存储空间，并减小包装尺寸。足以说到这一点，我们现在可以看到很多改善开发过程其他领域的希望。

原始Metro Exodus中没有增强的光线跟踪支持的反射
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=337016373&page=8" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>

使用Metro Exodus PC增强版中增强的光线跟踪支持的反射
http://<iframe src="//player.bilibili.com/player.html?aid=930526935&bvid=BV11K4y1d7Tp&cid=337014639&page=6" scrolling="no" border="0" frameborder="no" framespacing="0" allowfullscreen="true"> </iframe>

更多功能
除了改进的“光线跟踪”功能之外，Metro Exodus PC增强版还包括对NVIDIA DLSS 2.0的支持。在内部，我们已经有了一个动态缩放系统，该系统使我们能够以低于全屏分辨率的速度执行“光线跟踪”步骤，但最终仍可以生成准确的照明数据集。 DLSS使我们能够在整个渲染流程中执行此操作，以较低的内部分辨率进行渲染，并允许由NVIDIA Tensor Core支持的AI升频器以全4K和相当高的帧速率重建图像。对于第9代游戏机，我们还实现了自己的动态分辨率和时间放大系统，该系统可在保持60FPS性能的同时保持高分辨率的图像质量。

此外，在我们的图像处理管道中，我们已经彻底检修了降噪滤波器。在我们以前的降噪器使用线性滤波方法的情况下，每帧会稍微模糊数据集以逐渐收敛于结果；非线性滤波器现在评估周围的像素，以快速估计像素在自然环境下在没有信号噪声的情况下的外观。这样可以使整个过程更快，更灵敏，能够适应照明环境的快速变化。而且，由于它较少依赖模糊图像，因此我们现在能够更好地重建细节，并且所需时间仅为先前迭代的一小部分。

其他受支持的功能包括渲染管道中某些元素的可变速率着色（VRS）。这样可以优化拉伸速率性能，以获得透明效果。还有16位浮点算法，这使我们在整个游戏中可以提升数千种不同着色器的性能。

我们的下一步
还有更多工作要做。实施成熟的，实时的，路径跟踪的渲染引擎已成为一种学习经验。它为我们开辟了新的发展途径。它突出显示了我们在追求越来越逼真的图像方面仍可以改进的领域。我们为迄今为止所取得的成就感到自豪，这将是随着我们将来的项目前进而带来的许多新功能的灵感。

请继续关注有关我们如何将这些更新专门集成到Xbox Series X的Metro Exodus版本中的后续博客| S和PlayStation 5将于6月18日发布！

-4A游戏团队

作者: we000 时间: 2021-5-11 11:23
生化8通关了就开搞地铁

作者: chujiwuDio 时间: 2021-5-11 11:28
所以之前说什么光追只能在玻璃水坑里看到，次世代光追没用的统统打脸。
真正的光追带来的变化是翻天覆地的。
点名批评一下某厂和它的console APU方案，严重拖慢了光追普及的速度

作者: 86兄弟 时间: 2021-5-11 12:51
之前通关了次。也玩了2个DLC。
增强版再次启程。地毯式收集玩到沙海了。感觉第一个图优化的好，沙海有点卡了。显卡2080 2K.之前DLC就感觉有点卡。
增强版效果是真的强，人物差点意思但是风景是真的照片级别了。
有个BUG，画面设置分辨率保存不了，每次开游戏虽然选项写着1440P但是实际是减低到1080P左右，需要再设置下才行。

作者: zctang305 时间: 2021-5-11 13:53
总结一下
地铁离乡加强版的图形系统=RTGI+RTXGI（DDGI）+RTR+Path tracing（解决自发光表面）

作者: zctang305 时间: 2021-5-11 13:54

86兄弟发表于 2021-5-11 12:51
之前通关了次。也玩了2个DLC。
增强版再次启程。地毯式收集玩到沙海了。感觉第一个图优化的好，沙海有点卡 ...

这是个BUG，还有HDR+DLSS的拖影问题，等一下修复吧。

作者: zctang305 时间: 2021-5-11 13:55

86兄弟发表于 2021-5-11 12:51
之前通关了次。也玩了2个DLC。
增强版再次启程。地毯式收集玩到沙海了。感觉第一个图优化的好，沙海有点卡 ...

里海和针叶林本身因为环境场景设计原因，对光照的要求更高了。但N卡有DLSS问题不大，质量觉得卡了可以用平衡，效果也不错的，还能省出8%左右的GPU。

作者: zctang305 时间: 2021-5-11 15:00
在路径追踪这个部分，制作组提到了除了太阳和天空外，还可以对多达256个光源做分析。之前我介绍过nvidia已经落地了RTXDI（ReSTIR），可以对数以千计的点光源，区域光源做跟踪采样分析，而且每个光源都是动态且具有接触硬化阴影效果的。非常期待4A下一步再来一个地铁离乡终极版，把RTXDI编译进去

作者: zctang305 时间: 2021-5-11 18:10
原文所有用于对比的视频均已搬运到B站，有4K的使用4K资源，最高1440P的使用了1080P资源。

作者: moonbase 时间: 2021-5-11 21:57
虽然有些地方的观感不如精校过顶级光栅的游戏有美感。但是看了技术分析发现的确纯光追会省下大量的开发时间。很多细节上的准确度让画面更接近现实。
游戏的优化也很给力。我的3060ti可以在2k开启dlss质量下，所有特效拉到顶还能维持在全程60帧以上。

作者: 紫色世界 时间: 2021-5-12 00:07
楼主辛苦了！

作者: 焦黑的狐狸 时间: 2021-5-12 22:22
这才叫优化，这才叫画面

欢迎光临 A9VG电玩部落论坛 (https://bbs.luryl.com/)