[翻譯]Metal Gear Solid V – Graphics Study

Metal Gear Solid V – Graphics Study

V一開始逃脫醫院的一幀

Depth Pre-Pass

FoxEngine的Pre-Z只渲染Terrain，Terrain使用的存了16bit

float的Heightmap。Heightmap被分割成tiles，每個tile用來渲染16*16的vertex的網格，此幀的terrain用了150個dp

生成G-Buffer

BGRA8格式的3張RT。

Albedo：AlphaChannel用來存放透明度（實心物體1，草或者樹葉0）

Normal：看起來是world-space

normal，alpha是存放各向異性roughness的係數

Specular：R：Roughness，G：Specular，B：MatID，A：3S的半透係數

Depth：32bit Reversed Z

先渲染非半透物體（角色、建築），地表，最後是Decal

*Decal是怎麼Blend到GBuffer上的。。。Frostbite還有一篇專門提到了這個，沒啥好的辦法

Velocity Map

只有上校有計算Velocity，對於趴在地上的醫療兵，engine把他當成了靜態模型。因為計算Velocity需要兩次蒙皮很費，所以能省一點是一點。R通道只用來標記是動態物體，B和Alpha通道來記錄v的兩個分量

接著引擎使用靜態物體的depth buffer reproject到上一幀來計算velocity，最後和動態物體blend到一起

*為什麼不在GBuffer的時候一起生成Velocity。好處是省了大部分vs的一次蒙皮計算，以及GBuffer時ROP和帶寬，壞處是增加了dp開銷和一個ss開銷，而且作者也說8bit的精度有些低，GBuffer可以用RG16F的，不用一個mask通道，至少也可以用A2RGB10吧

SSAO

使用了Avalanche的AO。使用了半解析度的RT，alpha用來存放AO結果，RGB存放線性depth

第二遍使用ScalableAO，與原實現不同的是，沒有使用H-Z以及重建normal，而是直接讀normal

buffer，每個像素11個採樣點

注意SAO的參數故意調節為保留高頻信息，對比LISSAO看戰士的褲子褶皺

帶深度的雙邊濾波後使用cs進行合成

Irradiance Spherical Maps

GI diffuse使用離線bake的2階SH係數9個float3來保存，用這些float來實時生成spheremap，每個spheremap16*16像素，共用一張texture。事先離線捕捉環境到cubemap，在轉換為SH。好處是SH省空間以及gpu帶寬

Diffuse Lighting（GI）

每個dp的input mesh是一個cubemap所影響的boundingbox，類似點光的畫法，在一張half res的rt上去sample GBuffer和irradiance spheremap

等所有的irradiance map blend完成後，再使用雙邊濾波resolve到full rt上

Non-Shadow-Casting Lights

和一般的點光shading沒啥區別，分diffuse和specular兩張rt

Shadow Maps

4k*4k的解析度，給投影的光源使用

Shadow Casting Lights

現在渲染這些具有陰影的光源，光源的陰影可以選擇性的影響diffuse或者specular。最後加上主光，主光是之前SH生成的spheremap

Lighting Combination and Tonemap

（Albedo*diffuse+specular）*AO和深度霧進行blend，之後進行tonemap，alpha存HDR下的luminance

MGSV的TM曲線（看起來HDR range不高啊），之後再加上gamma矯正

奇怪的是MGSV接下來一堆工作都是在sRGB空間做的，包括半透、反射、DOF等，估計是美術太喜歡在PS中模擬了

Emissive and Transparent Objects

反射使用256*256的reflection

cube，離線捕捉好的。因為MGSV是具有24小時和天氣系統的，所以cube的數量很大，每個小時都會產生晴天/多雲/下雨/風暴這4張cube。

Screen Space Reflections

在half-res上做rt，採樣大於1spp，如果反射方向在ss以外，使用alpha去平滑的過度SSR的消失

Heat Distortion, Decals and Particles

這些fx還是主要看美術製作的功力，MGSV的效果真心不錯

Bloom

因為是在LDR空間了，所以需要依靠alpha通道的luminance來計算bright的區域。另外還會考慮lens flare和chromatic aberration

Depth of Field

DOF用的是半解析度，分前後景，根據CoC的size去sprite scattering，為了性能考慮，會在不同解析度的rt上scatter，vs根據當前的rtsize和CoCsize去reject

Lens Dirt and More Lens Flares

大部分都是sprite，半解析度上render，blend回原rt。這個真的挺看美術手藝的，技術上沒啥好說的（MGSV里閃瞎眼的光暈，真的挺帶感的。。。）

Motion Blur

Color Grading

Anti-Aliasing

都是正統流程

Final Touch

最終會加入美術定製的一些screenEffects，比如暗角亮邊等，感覺Fox Engine深入定製一些美術的人工干預流程，而且整體PP都在sRGB，像是在使用PS一樣，說不上好還是壞

2331 draw calls, 623 textures and 73 render

targets

這麼一個簡單小場景2300+dp，跑到沙盒大世界得多少dp啊。。。fox engine的優化真不是蓋的

另附：

MGSV PBR Texture Analysis

Albedo Map [RGB]

FoxEngine還是使用albedo

roughness metallic這一套pbr

Metalness Map [B]

Roughness Map [G]

Specular Levels Map [R]

Specular Level用來調整金屬/非金屬的反射率的係數

Normal Map [RGBA]

Transmissive [RGB]

Subdermal [RGB]

Masks [RGB]

MGSV的角色真是花了大力氣，三張RGB貼圖，3S獨佔兩張

推薦閱讀：