PC 遊戲畫面做到電影水準需要怎樣級別的硬體支持？
按照目前的趨勢，遊戲畫面最頂級就是完全擬真。當然，現實看膩了，玩家自然希望做一些畫面的調教，變成像電影那樣。畫質不必比得上影院播放的拷貝，只需要在PC屏幕達到1080P這樣子。這樣的水平對於硬體配置要求會達到怎樣的程度，大概需要多久才有可能做到。
舉例說，像上古捲軸這樣的沙盒RPG，做到《指環王》電影所呈現的場景，有多長的路要走？
《指環王》本身包含的大量CG，也是拿電腦一幀一幀渲染出來的。之所以遊戲上的CG看起來還有些假，根本的限制來自實時性：遊戲要保證在台式機上每秒30幀的刷新率。
為了讓玩家早日在主流電腦上流暢地玩《指環王》級別畫質的遊戲作品，CS科學界在下面兩方面都在不斷努力著：
1. 更強的硬體。2004年的高配是GeForce FX 6800，其Texture fillrate: 5.6 GOps/s。到了2014年，GeForce GTX Titan Black的Texture fillrate是 213 GOps/s
2. 更好的計算模型，設計新的CG演算法，以更低複雜度、更快速度，呈現更逼真的效果。每年SIGGRAPH 幾乎都會有這樣的演算法，從頭髮到雨雪。
至於到多久以後，遊戲在高配電腦上的畫質能超過2014年的指環王？我覺得10年內有希望（當然，如果那時候我們還以現在的這種「傳統」形式玩遊戲的話）。
=====先上圖=====
《孤島驚魂》，2004年作品，CryENGINE 1.3 當時深深震撼了多少玩家。
2014年，還是CryTeK 不過現在已經是CryENGINE 3了。《羅馬之子》大概能代表PC端遊戲畫面的最高水準。
在CG研究領域裡，2004年的SIGGRAPH大概是這樣的：
Simulating Water and Smoke with an Octree Data Structure
研究煙霧穿過一個球體時的計算模擬模型。
研究煙霧穿過一個球體時的計算模擬模型。
2013年SIGGRAPH我印象比較深的一篇是：
A material point method for snow simulation
研究雪的冰晶聚合與被打散過程中的計算模擬模型。
=====總結=====
理論上，低效的有限元法總是可以根據最最基礎的微觀力學模型模擬複雜的群體行為。但是無論是04年的煙還是13年的雪，都是更為高效的近似演算法，極大地（5次方甚至更多的量級）降低了演算法複雜度。
如果沒有研究上的這些近似，想通過分析每個粒子的行為，比如煙、雪、水等，所需要的計算資源甚至是連電影CG工作站都吃不消的。
=====2014.10.14補充=====
煙霧那文章是求Poisson equation的近似解，主要貢獻是把整個系統分解成更好的octree網格，然後分而治之快速求解。湍流是混沌效應的一種，換言之，稍微近似得狠一點，結果就會差很遠。CG和Computational aerodynamics的區別，但是前者的標準是「讓一般人一眼看不出區別」，後者的標準是「能比較精確地反映某個尺度下的某些物理現象」。而且無論如何，100%的精確是不可能的，因為總有non-deterministic chaos + uncertainty
這個電影級的說法很模糊
因為即使我們以現在的眼光去看很多年前的電影，我們也會覺得假，比如你現在看婦聯，看鋼鐵俠1這些，你都會覺得前景和背景是分離的，是很假的
而幾年前的cg電影，和如今的cg電影，一樣有不少區別，舉例來說就是馴龍高手1和馴龍高手2的畫面你一眼都能看出區別
所以如此看來，電影一直都是走在其他視覺表現形式之前，也就是說你的標準總是被有意或無意的被刷新。那麼你永遠也不會覺得遊戲的畫面實現了電影的效果
話又說回來了，我之前舉過無數次例子的幾個PS4，包括XO的遊戲，其實他們的畫面都挺不錯的
比如今年TGS展示過的《最終幻想15》的畫面效果可說在不經意間一看的情況下，人物的表現已經具有了FF7劇場版電影的水準了
以及同樣是今年TGS展示過的《合金裝備5幻痛》的畫面效果
這個遊戲因為需要兼顧PS3以及PS4兩個世代的主機，外加實現了60幀以及是沙箱的玩法，所以畫面上打了折扣，但是實際的畫面，尤其是人物的表現依然是很優異的
神海4和1886的例子很多人應該都知道了，我也懶得舉例了，這裡貼一個《使命召喚尖峰戰事》的圖片，這個部分暫時並沒有明說是否是遊戲機渲染的，需要等待後續消息說明
不過第三張圖片是在遊戲過程中所遇到的一處，所以是實際遊戲畫面效果
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另外說起遊戲畫面所能達到的程度，自然不能忘了索尼PS4那個最著名的例子了
E3的索尼發布會裡，索尼一段技術演示畫面極其驚人，幾乎已經達到了完全CG的效果
當時那段演示也引起了大家的熱議，後來E3開了一場發布會之外的短會，製作人也出來介紹過這個demo
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由上述可以看出，主機遊戲未來說不定會實現題主想要的要求
並且PC性能實際上遠遠凌駕於主機，因此理論上是不存在什麼不可能的
但是問題在於PC上的開發者並不會對這個平台拼盡全力的去做遊戲，這就導致玩家並不知道一款遊戲畫面的極限究竟應該是什麼樣
其實題主也可以過個幾年再重新回顧，看看那時候主機遊戲是否兌現了當初的承諾，做出了電影級的畫面
最後再說一句，如果是題主所說的那種指環王。。。
那想都別想了，電影里的千軍萬馬數量雖多，但實際上都是花時間渲染出來的
但是落實到遊戲里，那就變成了實打實需要佔資源的一件事情，即使你擺出一大堆什麼都不能做的模型兵，那也需要耗費很多的資源
更不要說如果你再給這些兵加入其他的運算資源了
但是反過來說，如果你只集中於處理一兩個東西，那麼畫面做到非常非常的真實也並不是難事
不知道算不算跑題，分享一下這篇文章，講了VisualFX市場上主流的渲染器：The State of Rendering
Pixar的電影每一幀渲染的需要跑10幾個小時，他們會有10000+core的計算機群同時運行許多渲染作業。個人覺得就算光線追蹤真的快起來了，所有基於大量採樣的離線演算法也不會直接應用在遊戲中，最直接的應用也許是陰影和鏡面反射吧。只不過有了光線追蹤這個基本工具遊戲會多了許多去cheat的可能性（例如插值ray traced shadow與PCF去實現contact hardening shadow等）。對於遊戲來說, If you don"t cheat, you are just not trying hard enough 
我認為在光線追蹤用於遊戲之前，遊戲和電影的差距短時間內是難以彌補的。全局光照和超高精細度的Geometry只有在光線追蹤的框架下才較好的集成。遊戲中的各種aliasing也是導致其畫面看起來很假的重要原因。消除aliasing的代價可以很大，精細的Geometry對anti-aliasing提出了更高的要求。電影中一個像素往往有幾百個sample。而目前基於暴力的光柵化渲染架構並不scalable。
各大顯卡廠商目前都在研究開發光線追蹤硬體。儘管目前的原型都還不足以支持實時渲染任何光柵化渲染不能完美達到的效果（如多光源軟陰影和Glossy Reflection），但目前state of the art的光線追蹤實現已經能以可交互的速度(~5fps)渲染接近電影級的圖像。
在可預見的未來，整個大的趨勢是渲染架構將向光線追蹤轉移。當我們可以將光線追蹤的性能提高到今天的100倍的時候，我們將可以在遊戲中看到電影級的畫質。
這要多久呢？不好說，但我估計10年在技術上或許可以實現，光線追蹤廣泛用於遊戲需要更久，15-20年都有可能。拋開年代談畫質都是耍流氓。
遊戲要達到同年代的電影畫面在一段時間內是不可能的，畢竟電影是實現渲染好的畫面，遊戲是實時演算，比如一個電影用一分鐘去渲染一幀，而遊戲需要一秒鐘即時演算出30幀，那麼就需要電影工作室1800倍性能的電腦才可以，或許天河計算機那樣的電腦才可以實現，普通的家用電腦當然不行。但是你要說達到幾十年前的電影特效水平，那就沒什麼難度了。所以當很多人都說PC性能過剩的時候，我反倒覺得是遠遠不夠，如果PC性能能夠大幅提高很多倍的話，遊戲畫面不就能達到十幾年前的電影特效水準了嗎。其實以貼圖質量、光影特效等方面來看，現在的遊戲畫面已經很出色了，不同遊戲畫面有不同風格，有的喜歡寫實，有的喜歡濃艷，有的喜歡模糊。而人物建模做到《孤島危機3》那樣效果已經很好了。
現在關鍵的難點其實是對植被、流體和布料的模擬。
先說植被，《孤島危機》的植被效果已經很不錯了，但是如果你仔細看地上的草，還是會發現很多粗糙之處。然後就是樹葉，遊戲引擎當然可以增加樹葉數量，但那樣的話負載太高了，記得是當年NVIDIA發布GeForce 2時展示過一個渲染樹木的Demo，裡面樹的精度可以自己調節。如果無限增加，用現在的GTX 680渲染，幀率都會暴跌至25以下……
流體，當初《半條命2》呈現出了出色了水面映射效果，但那還遠遠不夠，皮划艇在水面划過應該對水波紋產生怎樣的精確模擬，裡面有大量的計算，然後就是下雨的真實模擬。
至於布料，絕不僅僅限於風中的抖動，人物在起身站立跑步摔倒等不同姿勢之間切換，衣服應該表現出怎樣的褶皺效果，還有很大提升空間。
另外的就是孟德爾所說的光柵化渲染，要把圖像轉換成柵格化，採樣就會帶來畫質的損失，反鋸齒也不能解決所有問題，最好的辦法就是提升採樣解析度，比如NVIDIA最新的DSR技術，可以讓顯卡以4K解析度渲染然後「縮放」到1080p顯示屏上，相當於提升了遊戲時顯示器的ppi。遊戲是實時渲染，電影是離線渲染。換句話說遊戲是一秒鐘做幾十張圖片（具體數量你就看當前fps速率），而電影是幾個小時來做一張圖片，這對於電腦的配置要求當然就高了。
我們平常看到的電影/動畫並非連續的而是很多幅靜止的畫面迅速的切換，這是常識對吧。這些每一幅畫面就叫一幀，當每秒的幀數低於30（有些地方說20）的時候人眼就會察覺到明顯的卡頓。換句話說，對你的電腦來說，它所面臨的的壓力是每一秒鐘至少要演算30張畫面。發燒友喜歡買超級好的電腦把遊戲來到高畫質然後看自己的電腦能不能跑到60幀70幀。
而電影不一樣，可能每一幀畫面都需要花幾個小時來做，電影當然畫面好啦。
至於你說的讓將來的遊戲追上以前的魔戒的畫面，這個問題很不好回答。
因為現在的電腦遊戲並不僅僅是簡單的對畫面進行渲染這麼簡單，還有物理特效呢？抗鋸齒呢？還有各向異性過濾呢？
所謂的物理特效，就是說，以前的遊戲可能當你對著垃圾桶開一槍的時候顯示垃圾桶晃動，而這個晃動的動作是之前就存好的，只有畫面是渲染的，而物理特效卻要求電腦對垃圾桶的動作進行"物理計算"，就是說考慮子彈的衝力、垃圾桶的重量、子彈的入射角度等因素以後實時演算出垃圾桶來回晃動的動作（別小看這個來回晃動哦，比如中彈以後向左傾斜，然後在重力作用下再晃回來，又晃到向右傾斜的位置，然後再一直晃），光這個都很費勁。
現實生活中你看到的一切包括撞擊、破碎、搖晃等等是那麼簡單，但要想把這一切物理過程全部用公式計算出來是何等的困難。對電腦而言，想要真正做到這點是不可能的，只能無限近似。我記得那時候物理特效的這個概念才被提出來幾年，那時侯我去小夥伴家裡玩了那時候最新的幽靈行動2，他在遊戲里用槍射擊廢棄汽車的車門看"物理特效"，感覺那時候還不能完全算是特別真實。而到了現在，物理特效比以前好的多。
而在電影中，你可以現場砸一個東西看每一個碎片會怎麼飛出去，然後運用到你的渲染中，當然就可以做的非常真實。而在遊戲里，每個遊戲用一個特定的所謂"引擎"來製作，這個引擎你可以理解為"三觀/規則"，就是在這個世界（引擎）中的物理規則，比如重力、加速度、撞擊效果、反彈力等等。現實世界中只有一套規則，但遊戲中無法真正達到這樣的真實度，所以只能近似，而每套引擎近似的方法和策略不一樣，所以就可能會有不同的"三觀"以及不同的優缺點。
這些物理計算越接近真實，對電腦的壓力就會越大。尤其是一些破碎效果，比如花瓶破碎。你不要小看這個破碎對電腦造成的壓力，這個壓力可以很小（不真實），也可以無窮大（非常真實）。為什麼呢？比如說有一個花瓶，總共要畫1000條輪廓線，並要在上面繪製精美的花紋，你有3000個畫師來完成這個工作，你可以分配1000個人來完成輪廓線的繪製（繪製輪廓線叫做頂點渲染），而2000人來在上面繪製花紋/圖案（繪製花紋叫做貼圖渲染）。好了，這個時候我用一把無限鋒利的刀把花瓶切成兩半，這個時候可能你每一半都要畫1000條輪廓（甚至更多，越不規則越難畫，具體用多少取決於你要求的精度，真要想無限接近真實怕是要無窮多條輪廓，在這裡我們的精度就是1000條），然後在每半個花瓶上繪製精細的花紋，你看，計算壓力一下子就翻了四倍了。那如果我是用錘砸呢？一鎚子下去就碎成N塊碎片了，你想想對你的電腦要增加多少壓力？
對於這個破碎效果，以前有一款遊戲叫命運戰士2就是以這個所謂"碎屍效果"為賣點的，就是說你把一個人打死之後他的屍體還可以被破碎，你還可以把手打斷腿打斷，但是基本上也就能碎到這個地步了。你看很多遊戲別說碎屍效果了，屍體多了還會對顯卡造成壓力（畢竟你的顯卡一直要"念著"那些屍體，注意力就不夠用，所以如果你的顯卡不夠好還只能選擇"少量屍體"這一選項）。
而在日益增加的真實性需求面前簡化計算精度就叫"優化"。
所以說，現在的遊戲並不僅僅是簡單的要求在畫面精度/配色上面達到電影級畫面，還有這些真實效果的計算。
對了，關於你說的上古5，有個視頻，玩家拿著弓箭走到一個NPC面前對著天上幾乎正上方射一箭，過了十幾秒那根箭掉下來把NPC的腦袋穿了。都調侃說這事業界良心，確實，很多遊戲對打出去的子彈弓箭並不會很認真的計算，通常發出去就不管了，以減少計算量。而上古5裡面這個真是業界良心～
這個問題真是年年有人問，天天有人答啊！雖然已經有了那麼多答案，但我覺得不太滿意。
我的觀點是首先定義清楚什麼叫「電影級畫質」。
「電影畫質」和「電視畫質」有區別嗎？如果有區別的話，那就不是CG的問題，而是其它什麼問題。
如果沒區別的話，我覺得這個問題就應該換一種問法：「遊戲畫面什麼時候能讓人用肉眼完全看不出來是假的。」
如果這樣問的話，還有一個問題：就算截圖達到照片效果，難道就能亂真嗎？
如果僅僅是截圖跟照片一樣，其實這個時間可能不會太遠了。就算是運動中的物理效果，在沒有人類角色出現時，以假亂真也不會很遠了。不就是光線追蹤嗎？物理屬性？這些都是有規律的，而且規律並不複雜，然後就是摩爾定律什麼的解決計算量而已，你懂的。
真正的問題是：一旦有人物角色出來，你立刻就能看出來是假的。
人類的表情和動作，要實時處理到以假亂真的程度，是十分十分困難的，這甚至不是計算量的問題。如果比較一下早年和現在的遊戲，你會明白畫面的巨大進步，都是停留在渲染上的，而人物的表情和動作的進步幾乎是微乎其微。
畫畫的人知道有這麼句古話：畫鬼容易畫人難。我們對人類實在太熟悉了！我們甚至能從電影中演員的非常輕微的表情變化，判斷出來演員的演技好壞，那麼要讓虛擬角色的實時行為矇騙過我們的眼睛，又會有多難？
現在的動畫師，沒有非常豐富的經驗，也K不出來很真實的動作。就算非常有經驗，在k具體動作的時候，還是要不斷的觀察真人的動作才能模仿。
其實可以說根本沒有能把每個動作都K的跟真人一樣的動畫師），最後實際解決的這個問題的還是動作捕捉。
如果要讓遊戲角色對周圍千變萬化的環境實時做出能欺騙人眼的動作，我個人感覺這難度遠遠超過做出能欺騙我們的人工智慧（例如，一個虛擬人物跟你在網上聊天，你可能無法發現它是程序，這個在不遠的將來也很快能實現）。
所以我的看法是：如果僅僅要求截圖看上去跟照片一樣，或者在沒有人類角色的時候能以假亂真，這個時間點不會太遠。但如果整個遊戲過程中的人類角色都看不出來是假的，跟實拍一樣，那麼到這一天真的還有很長很長的路要走。
現在的技術發展趨勢是，VR將首先普及到遊戲，比起進一步提高渲染能力，這個能更快的改進我們對真實度的體驗。
如果一定要展望遙遠的未來，與其說遊戲角色能以假亂真，說不定人造夢境會來的更快呢……
要是要求做到玩具總動員那個樣，現在的機器肯定是夠了，某些硬指標當然達不到，但整體觀感肯定是比當年強，畢竟都是光柵化渲染，現在的特效比當年還多。
如果是指環王，現在的工作站並聯也辦不到吧，PC更不可能了。
從玩具總動員那個例子看，用最頂級硬體做15年以前水平的畫面應該可以，指環王就是2020年？
你指望b社做齣電影級的畫面？[再見]
我發一個 我的PC運行的虛幻巴黎
今天 我在欣賞截圖的時候 舍友過來問我
你要租房子？
硬體能不能發展到那我不了解，但是屆時得逼死多少家遊戲公司啊……而且一個遊戲1tb想想真是帶感啊……
嗯，非常不好意思潑冷水的就是................實時渲染的硬體資源需求比預渲染的實在是高太多了，電影的特效渲染起碼比實時渲染領先10年............我們見到的遊戲其實都是在玩家不會太注意的地方儘可能縮水的，這樣可以確保即時渲染的效率..........例如大部分不可交互的建築場景（玩家無法進入和破壞），我們大概見到的都是一個立方體模型+貼圖而已...............
同等技術條件下，總是會有顯著差距的。因為人家電影可以用幾十分鐘渲染一幀，甚至更長的時間渲染一些關鍵幀；而玩遊戲的時候，必需在幾十毫秒完成。由於這個時間限制，允許的計算資源明顯差了很多個數量級。
由於這個允許時間上的差異，電影在渲染圖像的時候，會使用相對「真實」的演算法，比如光子發射、分塊計算輻照等等。而遊戲使用的演算法基於固定的管線，場景局部性非常高。全局效果要麼使用預渲染的貼圖（作為光源等），要麼在屏幕空間進行（信息有限，會有瑕疵），是無法與「真實」的演算法相比的。
除非技術發展到那種程度，讓非常模擬的畫面也能夠在幾十毫秒內完成。
我覺得題主應該稍微了解一下主機遊戲，能做到電影級的遊戲已經出現了
20000X30000是電影解析度。640X480X1024的3D圖像類似核磁共振CT每秒要處理8G數據
專業計算集群幾小時一幀，你要每秒60幀╮(╯▽╰)╭(順便說一下那些渣渣主機黨，每次畫質都吹的天花亂墜，實際。。。)
不可能。
因為電影的特效是用集群做了好幾個月的渲染實現的。而PC遊戲都是實時計算的。
當互聯網能撐得住1080p的電影在線看時，一切單機遊戲的畫面運算都可以放到雲端了。
我覺得題主應該稍微了解一下主機遊戲，能做到電影級的遊戲已經出現了
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