孤岛危机 最强神作！Crysis深度剖析与优化指南

光影系统：直接光照

直接光照

CRYENGIE 2在处理直接光照部分采用了shadow mapping（即将光照中的物体深度保存在一张2D贴图之中），而容积阴影则被彻底抛弃。虽然CRYTEK早在FAR CRY时代就采用了shadow mapping，但在FAR CRY中只有极少数的物体能够单独投影，对于大部分物体，通常是采用将大量物体的阴影合成为一张阴影贴图的做法。从光源发出的方向同步投射一张简单的阴影贴图可以做到不错的效果，但是在玩家视点附近的阴影贴图分辨率很低，造成难看的块状阴影。FAR CRY还试用了trapezoidal shadow maps（PSM）跟 perspective shadow maps（TSM）两种shadow map。

CRYENGINE 2采用了跟3DMARK 06相同的cascaded shadow maps (CSM)，这种shadow map技术通过在玩家视点区域内投射同一分辨率的多张阴影重叠来实现细腻的阴影效果。

为了高效处理静态光照，CRYENGIE 2采用了一种称为“动态遮蔽映射”（dynamic occlusion map）的技术，该技术可以很好地处理静态光照下的投影，但阴影的边缘存在粗糙的锯齿，而且被拉伸的贴图也带来了大量的失真。为了解决阴影贴图边缘的锯齿问题，CRYENGIE 2引进了“百分比渐近过滤”(percentage closer filtering，简称PCF)，这样可以一定程度上减弱阴影边缘的锯齿状失真，但是该技术需要许多采样样本，因此性能不高，而且一些较老的ATI显卡无法支持，对于R520之后的ATI显卡则可以通过Fetch4功能来模拟。

从左至右，从上到下，分别为逐级提高百分比渐近采样的效果对比

为了取得更高的效率和画质，CRYTEK又为PCF做了改进，跟一味增加PCF的过滤采样不同，CRYTEK采用了“随机查询每象素”的技巧，这样可以在使用较少的采样样本的情况下获得接近高采样的画质，可以明显减少阴影边缘的颗粒状失真。而通过调节采用的高低，又可以让玩家根据需要自由调节性能跟画质。

对于地形阴影，CRYTEK曾尝试采用从开始角度到结束角度下不同镜头的预计算阴影贴图来模拟动态地形阴影，但最后以失败告终。接着CRYTEK又尝试以增强更新率的occlusion map，但也同样不凑效。CRYTEK的三次尝试是直接让他们普通的shadow map上阵，但结果出来的阴影效果过于统一而显得不够自然，并且边缘过于生硬，而这时候采用“随机查询每象素”的技巧并不凑效，会出现严重的颗粒感。最后CRYTEK尝试使用variance shadow map（方差阴影贴图）并最终取得了成功，其唯一的不足就是在多个投影物体相间重叠的时候会产生问题，但这种情况在地形处理上很少发生。

阴影遮罩贴图

为了避开SM2.0指令数不足的缺陷，CRYENGINE 2将阴影查询从shader中分离开来，此举还可以减少结果shader的合成数量以及将多重阴影结合起来。CRYENGIE 2将计算得出的8 bit阴影贴图查询结果保存于一张平面坐标空间贴图中，这就是所谓的“阴影遮罩”。一张4通道的32bit 贴图就可以提供足够的存储位数并且还可以被作为渲染目标，而且4个通道最多可以合成4个光照基数到一个象素。但是该技术对半透明几何体支持不佳，在处理半透明物体的时候CRYENGINE 2改用在shader中做shadow map查询的方式进行。

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