各大主機性能的發掘程度，以最有代表性的遊戲為例，說說次時代主機與上時代主機?

05-07

3D遊戲美術優化是有限度的。
次世代主機不光是構架變化帶來的運算效率提升，還引入了一系列各種新的畫面處理方式，比如更接近真實的毛髮效果，更複雜的骨骼動畫，更逼真的流體和粒子效果，高光和hdr還有環境光體積光渲染的優化等等，這些都是比上一代引擎和主機更省資源，使畫面更加逼真的技術。很多次時代主機能輕鬆實現的效果，上一代主機不論如何優化都無法達到。
孟德爾這種連遊戲引擎都沒摸過的二手觀點者又在這裡忽悠小白了。還20%，這百分比你是怎麼算出來的？
遊戲行業不存在美工這一職位。別張口閉口美工美工的。（淘寶網店一個月800元招會用ps切圖的，街邊打字複印社20塊錢設計一個LOGO的，那種才叫做美工。）

遊戲公司處理畫面優化的一般都是美術總監，技術美術，地編，和負責引擎的程序相互配合完成的。（負責遊戲內的美術風格，角色場景道具等等原型設計的職位叫做概念設計師，俗稱原畫。其他遊戲美術細分職位還有特效合成師，UI設計師，動作美術師，3D模型師等等）
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什麼時候連這種遊戲行業圈外的人，看過點雜誌上過幾個遊戲網站，懂點花邊新聞就成遊戲業大神了？這種外行是第幾次在遊戲開發話題下誤導他人了？不知為何這種人胡說都有好多人盲目追捧。
我覺得知乎上應該對自己的言行謹慎負責，尤其是專業問題，隨意誤導他人可不好。
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有時間我會把這篇寫成乾貨，貼圖舉例詳解各種次世代主機和引擎的新技術。
PS:我只是個很普通的遊戲行業從業者，稱不上大神，來此回答問題，旨在為大家提供知識，分享經驗。
在遊戲開發遊戲美術技術概念設計遊戲策劃和藝術審美方面，希望能跟大家多多交流。
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對遊戲畫面和遊戲引擎感興趣的可以來看看我這篇文章，

簡略的說明了一下遊戲畫面跟引擎之間的關係。
對遊戲來說，如何歸納和分類美術風格比較合理？ - 來須蒼真的回答

轉載一篇文章，作者trace。我問他可否轉載，他回了我一句太老了的文章了。。。
如果你沒有一些技術基礎讀這篇文章的話慎讀，因為看上去很厲害，然並卵。
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[SQUARE ENIX 開放會議 2012]
揭曉「Agnis Philosophy」幕後的"技術編"
原文：game.watch 佐藤カフジ
翻譯 : Trace譯者註：因為i時間有限，翻譯和一些語言的組織上的小問題還請見諒

SQUARE ENIX 公司，在11月23日，24日兩天召開了名為 [SQUARE ENIX 開放會議 2012]的技術展示的私人會議。已經傳播得很廣，本會議的日程安排是今年6月E3 2012披露的技術DEMO「Agnis Philosophy」的剖析。
本文是聚焦3D模型的美術工作製作的[藝術篇]之後，由開發職員演講的支撐「Agnis Philosophy」實現技術的[技術篇]。
這次會議聚焦技術面的4個部分。有[Runtime Pipeline的構建和最優化]、[實時圖形技術解說]、[伺服器端路徑搜索系統]、[次世代遊戲AI架構]。這裡以可以看到「Agnis Philosophy」成果的兩個部分為中心。
技術推進部是如何駕馭渲染水準的龐大數據的？
關於技術詳細會議的第一項，是技術推進部的首席工程師岩﨑浩氏的題為[Runtime Pipeline的構建和最優化]的演講。
岩﨑先生的使命是，在「Agnis Phiolosophy」開發時，把視覺工作部門（Visual Works）的渲染影像品質的資源，可以在「Luminous Studio」上實現。以[直面次世代的遊戲開發所發生問題]為第一個目標而開始的本項目，首先面對難關的就是岩崎先生
岩﨑先生，首先對第一個問題數據大小進行解說。作為實例披露了「Agnis Philosophy」使用的幾個場景的數據量。這些例子里，保守的場景也有500W的頂點數，紋理約1000張，總量有1GB，重厚場景有接近1000W的頂點數，1300張紋理數據量1.8GB。
「Agnis Philosophy」的藝術製作使用MAYA，場景數據完成後轉換為FBX的中間格式，再進行FBX到Luminous用的數據轉換。在這裡進行實況編輯和時間軸編輯，接著合成最終並輸出最終數據，大致是這樣的流程。
因為這個項目的影像方面的高品質主要是視覺工作部門的工作，Luminous方面的編輯器不太被使用，幾乎都是MAYA完成場景數據的特徵，這樣，MAYA到Luminous的轉化工作頻繁進行，在這裡發生了問題。
岩﨑浩氏（SQUARE ENIX 技術推進部 Lead Engineer）

數據大小的例子。一個數秒結束的場景
關於「Agnis」的數據流
特别致命的是，打開MAYA做成的場景數據，FBX的轉換，還有從FBX變換到Luminous用數據部分，對於某個場景使用的時間分別是6分，45分，1個半小時，花費了龐大的時間。因此，這種測試，改善，再測試的迭代周期就崩潰了。隨著數據的日益變大，實際已經到了崩壞的地步。
於是，技術推進部把在MAYA側頻繁調整的參數保存為另外一個文件來解決問題，而且在shader變化時，都有不論編譯多少次同樣的代碼都會花費時間的問題。
因為過於巨大的數據尺寸， MAYA的數據轉換時間花費過多的問題發生了。
數據流的問題點
對於這個問題為了再利用輸出的二進位，用Maya側的插件，縮短了對應的裝載時間。
而且，對於FBX進行轉換花費時間的問題，把一個場景的文件進行編集單位的分割，在Luminous的Rumtime側導入所謂合併的結構。還有，為了解決在FBX的轉換時只能使用1個CPU核的問題，把數據細分後可以用多個PC分布處理的對策，所有問題都[某種程度的解決了]。只是花力氣的技巧，但是現實的方法。
版本管理使用的Perfoce也是高負荷而笨重化，據說有了一個晚上數據Commit都沒結束的事情.

得到了各種教訓，不過主幹的「Luminous Studio」全部有了對策
接下來提起的是關於渲染處理最優化的部分。。「Agnis Philosophy」是以前無法考慮的頂點數來繪製的（1個場景1000多萬多邊形）。但是根據岩﨑先生所說，運行環境是GeForce GTX 680、Intel Core i7-3770K 3.5GHz、32GB內存的PC，好像輕描淡寫的說過[繁忙的只是GPU的繪製部分，不怎麼使用CPU]，特別是對於輕易的處理龐大頂點的GPU頂點計算機能有點讓人感動。
但是，一開始給予數據進行描繪時性能很低，進行了某種程度的優化。這裡面，因為要在這個表現上加以修正，所以最後沒有做著色器的優化。
場景渲染性能概要
大體上不透明部分（地形等）成了負荷
　岩﨑先生著眼的是[Drawcall 數量的太多]。1個場景顯示的模型數量龐大，每個模型又由多個材質構成，最初場景1幀的繪製有3,375次 Drawcall發生。這樣GPU Stall(等待繪製處理的狀態)很多導致執行低下。於是使用同一個材質進行繪製，用萬能材質繪製的對象增加，Drawcall數量劇烈的消減成功（減少了85%）。GPU Stall大幅減少，實現了性能的提升。
還有一個效果的最優化，一旦把Skining的結果Cache，會在多個Render Pass上做到最佳狀態而實現高速化。但是也有場景因為之前計算負荷過多而延遲的部分。對應條件可以進行開關的調整。

有效的Drawcall最優化，紅線是優化前，青線是優化後的繪製單位。
Drawcall消減前和消減後的GPU Profile，Stall劇烈的降低了
最優化也包括細小部分，[非常一般的東西]的最優化工作也一直進行的。特別是遊戲開發進行時開發最初沒有進行3D模型的頂點消除，而是直接使用視覺工作部門製作的數據。
細小部分最優化例子，頂點數據大小的最優化有10%的效果
在影片開頭顯示的是，一開始的場景，有卡車從前景到縱深，放眼望去是個巨大的山崖，實際是在那個山頂附近把山切掉一部分製作了3D的寺院模型。
進一步放大，精密製作的有寺院的大門，再放大到門把手上高細節裝飾。再放到到構成裝置的繩子上，光是這個繩子就使用了9W個頂點
當說到所謂對於不到1像素的面積使用9W頂點的[把用到預渲染的數據原樣拿過來]的做法是超現實的現實，會場是大爆笑。實際雖然是Z Culling後不需要繪製的部分，但要進行在Z Test前的頂點變換處理。但對於這個90MS的時間就完成了，證明了最新GPU的強大能力，岩﨑先生也很興奮[真的很快，幾乎沒有做Mesh的最優化]
但這隻限於地形等靜止的數據，活動的東西因為有可能成為頂點處理瓶頸需要減少頂點，Tessellator等的使用的對應也成為現實。但是因為無用頂點會影響內存使用量，裝載時間，作業效率等，對應次世代水準遊戲開發時的主要對策還是要消減頂點數。
順便說一下「Agnis Philosophy」面臨的轉換時間長的問題，本版本的Luminous已經解決了，據說不會再出現同樣問題。「Agnis」的項目是在引擎開發一半開始的，是在那時未完成的Luminous分支才面臨的問題。

隱藏在遙遠山頂附近的寺院，門把手上的裝飾，哪裡使用的9W頂點的繩子，大體上不影響繪製性能，現在的GPU是高速的。
支撐「Agnis Philosophy」影像品質的實時Shader技術
Remi Driancourt先生（SE 技術推進部）
Napaporn Metaaphanon先生（同上）
會議的第2日是[實時圖形技術解說]和[Agnis Philosoph]使用的圖形渲染技術詳細披露。演講的是技術推進部的Remi Driancourt先生和Napaporn Metaaphanon先生。
大半部分技術解說是Driancourt先生來推進，不過情報量過於強大， 2個小時的會議不能全部解說，本稿把會議里解說的要素，把重點特別放在角色渲染上來分配字數。
還有，就是「Agnis Philosophy」渲染品質影像的實時實現的，背景和人物使用的photo real的shading技法。進行沒有毛病的線性空間的shading，為了符合場景的氛圍，增加適當的色調修正，是從fp16的HDR空間到LDR的Toon Mapping的基本流程

這上面的背景和其他對象主要使用萬能型shader,人物等的重要性高的東西非常複雜的特別Shading技術，實現著向預渲染品質逼近的實時影像。下面看看詳細部分。
表現出Photo Real氣氛的Global Illumination
給予場景全體的氣氛感的環境光源表現，是使用自己的Global Illumination（GI）技術來製作。這種把各對象的表面光的擴散反射（間接光）加入計算的場景全體照明技法可以得到非常PhotoReal的照明效果，但比普通的實時（照明）消費要高。因此「Agnis Philosophy」犧牲了動態光源，GI計算結果由內置工具烘培，製作成Light Map化來對應。
線性空間的HDR渲染
關於「Agnis」Global Illumination（GI）
LightMap的每個紋素，以全方位的光源影響的球諧波函數（SH）的形式來記錄，可以很好的對應視點的變化進行表面亮度的變化。這樣，雖然光源和物體對象的位置不能動，但地面和牆壁可以根據攝像機的方向清楚的看到再現動態光。一邊穩固的維持著包含間接光源的光線信息，一邊要烘培有效率的高度靜態的數據。
動態對象的環境照明，是把立體空間分割為格子狀，每個地點照到光的方式使用SH的形態來記錄（SH Irradiance Volume）。雖然是會大量使用內存的方法，但lighting的結果有著和靜態對象做調和的價值，也有能夠在動態的模型上應用的優點
用通常lighting和陰影不能表現的，包含了細部凹凸和迂迴的暗部表現由Ambient Occlusion (AO)實現。除了為了高品質而使用的預先烘培的AO外，據說還有對應動態場景的Screen Based AO（SSAO），還對於大的動態物體對象的暗部製作特殊的情況，使用稱為Object Based AO的技法（能在卡車的車輪周圍看到）
2D SH LightMap。靜止物體用的

SH Irradiance Volumes。動態物體對象的光照使用
GI烘培的Surface印象
Screen Based AO(SSAO)
Object Based AO是大型運動物體對象使用，這個場景是卡車輪胎周圍。
聰明的加入豐富表現的皮膚Shading
在「Agnis Philosophy」中，特別要加以注意的是實現的角色渲染機能。用以前的Shader表現力完全不足，所以要準備人物的皮膚，眼球，頭髮的特殊Shader。再加上post process實現了有說服力的影像。
首先，是人類皮膚表現基礎的次級表面散射（Subsurface scattering, SSS）。這是人類皮膚（其實應該是全生物），半透明的層重疊在一起的構造和變換著眼的技法。收到的光6%直接成為反射（specular）,還有94%是皮下擴散，根據角質層顏色進行顏色變化再向外部放射。
「Agnis」中是基於進行post effect的 Screen Based的SSS技法來確保可擴展性。還有，對皮下散射的模擬使用的紋素採樣，用Poisson distribution的特殊table（因為能夠把旋轉後Reference結果做模糊，所以也稱為「disk」）進行Reference，通過權重來彌補皮下擴散模擬的信息。
人體所有透明感的表現挑戰
皮下散射的概念
Screen Based SSS的概要
施加採樣方法的版本
實現的SSS的管線概念圖
Screen Based的處理根據距離有很大的負荷變化。
有無SSS的比較。SSS應用的一部分產生紅色，表面變的光滑。
Kelemen Szirmay?Kalos的specular
兩種的Specluar做混合
同時為皮膚質感貢獻的是Specular的表現。人物用Specular只使用Phong Specular是不足的，採用了基於Kelemen Szirmay-Kalos實現的Specular(BRDF,雙向反射率分布函數)的技法。這是每個反射地點的不同都會給反射方向或強度帶來變化的Specular處理，能夠得到增加了肌膚的細小凹凸影響的Specular效果。
這裡把兩種的Specular做混合。一個主要來自是SH Irradiance Volume（GI的環境光）的影像，和Cube Map的影響鈍化（譯者註：日文原文是鈍，英文是dull）混合的Specular，就得到了「干」的質感。另外就是基於Cube Map的強的Specular，這個濕潤帶有閃亮的質感，由於恰當的組合他們，乾的皮膚，油光發亮的皮膚，流汗等豐富多彩的質感都能表現。
一般的Phong高光
「Agnis」的Specular
一部分使用帶有Mask的Wet Specular，使得汗和淚的表現成為可能
人物用的AO也被準備了。預先烘培的AO和實時附加的Screen based AO兩者被分開使用，與通常的AO不同，是按照AO的level讓其發生顏色位移，在暗的部分上稍微加上紅色。使用這個，據說暗的部分的皮下擴散效果會倍強調為帶有紅色，作出了自然的表現。
給予AO的顏色計算少許變化，暗的部分有了若干的紅色。
有無AO的影像比較，細小的凹凸部分有張有弛的生成了。
還有一個，為了人物的肌膚的透明感的表現，實裝了Backscatter（背景擴散）的效果。在手指和耳朵的比較薄的部分，背景的光透過，比厚的地方明亮而且可以看見紅色。這樣，就對象物體厚度情報的光源色顏色反映的加入就實現了。
有無Backscatter的比較，演出了自然的透明感。
為了給予CG角色[眼力]，眼球上也使用了特別的Shader。眼球不是單純的球體，有厚度的水晶體，這裡面有虹彩。如果從側面看眼球，可以看到由於水晶體的歪曲虹彩的深度不同。為了把這個再現，用bump map表現虹彩的凹陷，parallax mapping表現折射。做出了沒有違和感的真實眼球描寫
漫反射是用Bump Map表現凹陷
環境光的反射使用判定用的bump map 來突出效果
Specluar是應用兩種bumpmap
合成並最終輸出成這個樣子
有無parallax mapping的折射表現比較，那邊自然是一目了然
頭髮的Shading也沒有疏忽！
和眼睛一樣，也加入了賦予人物印象的頭髮技術也。首先，作為頭髮的Geometry使用了2種技法。一個是用和以前一樣的基於多邊形的頭髮表現，還有一個是在Nurbs曲線上給與控制的線來模擬毛束，用Tessellation來增加頭髮的技法
傳統手法的B-Hair
基於Nurbs的T-Hair追加了 volume up
技術推進里部把前者比作為[香蕉皮]B-Hair，後者是參考的是取自論文的發表者名字稱作T-Hair（Tariq-Hair）。B-Hair在Maya上作為通常的Mesh來製作、T-Hair是Nurbs曲線的控制點的集合來製作。控制點像彈簧一樣可以進行力學對象的模擬，受到重力或其他對象或則風等矢量場的影響來動作。
T-Hair的控制點在DirectX 11的Compute Shader里做Smoothing的基礎上，使用Tessellator增毛。增毛時給予Tessellator參數可以加上捲曲，歪曲，迴旋等，不是直線而是貼上billboard texture的毛髮的質量表現也能達到。根據這個，從Agni的的乾爽的頭髮，到開頭登場的男性彎曲的鬍鬚，鬣狗風怪物的硬毛等的體毛都可以得到有說服力的表現。
T-Hair可以在召喚等男性角色的鬍鬚還有動物的體毛上使用
Maya的數據是這樣構成
Nurbs的控制點是被物理物理控制後再Smoothing，Tessllation增毛，生成billboard texture這樣順序的最終印象。
Tessellator增毛時增加變形,可以柔軟的表現不同毛質
關於頭髮的Shading，上述的B-Hair和T-Hair兩者要看起來很好的滲透是有必要的，是個高難度的問題。「Agnis」中，採用的並實現了Steve Marschner先生所說的，由頭髮的顏色決定高光，二次高光用複雜要素來近似的方法。
沒有specular
追加第一高光
追加第二高光，加入Phase Shift
追加CubeMap的環境反射等燈光
關於頭髮形成的影子，使用PCF(Percentage Closer Filtering)Shdow的變形方法。具體的，對應遮蔽物（這個場合是毛髮）的距離來衰減影子的濃度。使用Shadowmap專用的幾何體來製作陰影以減輕負荷。
對PCF Shadow做了少許定製的Self Shadow技法。
即使這樣做出了那樣的影子，「Agnis」中還應用了複數的Post Process。首先，加入Unsharp Mask來突出陰影邊緣，實現了頭髮和體毛的深度陰影表現
再加上，關於在邊緣部分Jaggies做到醒目的問題，使用由Multi Sampling做出的anti-aliasing（MSAA）、再進行Post process形態的AA（FXAA），還有景深（DOF）組合出了自然的邊緣感。光是頭髮，體毛的表現就有非常豐富的Post Process來應用。
沒有影子的印象
Shadow map用的幾何體
讓shadow稍微有效果
讓shadow更加有效果
沒有post process
Unsharp Mask 加入
沒有AA
MSAAx8
進一步加上FXAA
完成DOF
一次會議無法區分開的渲染技術
本會議此外還選擇用在衣服上的不同方向性的Specular，Volumetric Fog，瓶子或水滴描寫使用的折射Shading，煙或昆蟲表現使用的粒子系統等話題，為了控制在會議兩個小時內，成了非常快的解說。
因為本稿到這裡字數也用盡了，這裡介紹的也只是幻燈片的一部分。講演者的Driancourt先生要說，光是一個項目的詳細解說某種程度上這樣就結束了，「Agnis Philosophy」是技術集大成的存在的。確實使之覺得是個的密度很深的技術日程。。
總結「Luminous Studio」的技術情報不僅是此次開發會議，遊戲業界團體CESA主辦的CEDEC也被披露了，今後也會更加詳細和廣泛的提供情報。窺視了次世代遊戲圖形世界的「Agnis Philosophy」和成為支柱的「Luminous Studio」，今後也會繼續彙集世間的關注了。
各向異性Specular的印象圖
【各向異性Specular】
根據角度變化使Specular起效果的情況，等到了上等品質的布料質感【預渲染和實時渲染的影像比較】
通過之前介紹的Shading技術，實現了與預渲染映像驚人接近的品質的實時映像。
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我認識一個大神 @這你都不知道，我讓他註冊了知乎號，看他的時間是否允許了。我要是講的話都是來自他的二手觀點，所以我就不獻醜了。
另外，現在很多遊戲公司里的美術越來越少了，50人的開發團隊，只要3~5個美術就夠。
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ps3能完全壓榨主機性能的遊戲幾乎都是索尼第一方，代表作自然是頑皮狗的最後的生還者，神海23自己聖莫妮卡的戰神兩作。任天堂主機和微軟畫面最好的遊戲應該也是同樣出自第一方，不過說到發掘主機遊戲性，那還是任天堂技高一籌呀。

專業問題不懂，就舉例的話，PS2末期的最終幻想12和PS3的最後的生還者都是比較典型的發揮主機性能極限的作品。

其實育碧說他們已經榨乾了ps4機能，我是相信的，因為煮麵情懷傳：日了狗了都能榨乾泰坦機能，區區ps4的機能，大革命想榨乾不是輕輕鬆鬆的事情？
當然，榨乾和榨乾是兩回事。
因為硬體的性能總有一個瓶頸，而軟體的優化卻永遠沒有極限。要不然，就不會在PS3末期還能誕生the last of us這樣驚人的作品了。即便如此，依然有製作組表示，PS3還有潛力可以挖掘。
當然，這種挖掘的意義就不是很大了，把原始人的弓箭磨礪得再鋒利，依然不如現代人的槍炮更有殺傷力，否則，ps4和xbo也沒有誕生的必要了。
所以作為一個玩家，只需要關注遊戲本身就可以了，遊戲機的潛力是碼農的事，今天的極限只是明天的起點，永遠沒有「榨乾」的時候。

怎麼說呢，我做個加減乘除的計算器軟體，都可以榨乾ps4的性能。

現在架構這麼正統，已經不會有過去主機剛開始只發揮20%機能的搞笑情況了。
現在PS4的遊戲至少也有80%水平了。
主機後期大部分改進都來自美工。
GTA4和GTA5在技術上沒有大差別，但是觀感天差地別。
GT賽車被譽為最強畫面，大半功勞也是美工的。

真正可以自豪地宣稱榨乾了遊戲機性能的基本都是主機壽命末期的作品了。
FC上應該就是FF3，以及後面一票國內廠商的魔改移植版（玩過fc上的kof99）；
MD上是超級忍？個人認為魔強同一戰也可以算；
SFC上大概是宿命傳說和FF6？
GB上心跳回憶兩作；
PS上是FF9；
再往後遊戲越來越大，但精益求精精神卻漸漸喪失了

本世代的遊戲貼圖還是3面貼圖，次世代的已經是N層的貼圖
另外次世代主機的架構也變成x86的架構，演算法相對於本世代也需要改變
所以技能的挖掘還需要慢慢探索

最高票某些人一瓶子不滿的回答真是笑死人了
「3D遊戲美術優化是有限度的。」人家問的是機能發掘答非所問有意思？
上圖吧
xbox早期最強 halo 1
後期最強 Riddick

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