[閒聊] Horizon: Zero Dawn 引擎技術分析

[dklassic (DK)]

雖然要明天才會拿到（Yahoo 的已出貨爽 XD），不過 Digital Foundry 的技術分析也出
來了，就來設法寫得比較好理解些，讓大家可以邊玩邊享受引擎技術本身（？）
https://www.youtube.com/watch?v=0Y8u7MvuArA
↑原始影片


1. PS4/PS4 Pro
http://imgur.com/hhsQu48
遊戲在 PS4 順順跑 1080p/30fps
在 PS4 Pro 順順跑 2160p/30fps（！）
連 FPS 噴掉的場面都沒有。
Pro 上面材質過濾倍率也比 PS4 高，使用的貼圖細節也比較高，所以在 Pro 上面顯著地
比 PS4 漂亮。

2. 畫面

時域性再投影（Temporal Reprojection）
首幾個實作此項技術的遊戲（Inside 也有），基本上是一個可以更快地取得精準反鋸齒
結
果的演算法。
所以遊戲畫面非常乾淨，也是讓這麼漂亮的遊戲畫面 FPS 可以穩定的主要原因。

細節分級（Level of Detail）
http://imgur.com/J87MlZA
為所有物件建立不同複雜程度版本的模型，讓遠方模型可以用比較簡單的幾何物件降低負
擔，同時也可以物件突現（Pop-up）的狀況基本上看不到。
使用的分級似乎很多，所以基本上沒有盯著看甚至會注意不到模型轉換的出現。

物質基底渲染（Material Based Rendering）
http://imgur.com/TgPlCQK
雖然遊戲採用比較風格化的美術設計，但是時不時充滿原生物質的場面中與機械相對照，
有成功地呈現出對比的感覺。

體積雲（Volumetric Cloud）
http://imgur.com/Wai2Zq5
動態產生有正確考慮光線折射的雲。


其他
有良好而不讓人分心的動態模糊（Motion Blur）系統，貼合實際攝影機拍攝的畫面。
有良好的柔焦系統。
影子很乾淨。


3. 特別運算技術
GPU 基底物件編排系統（GPU-based procedural placement system）
http://imgur.com/gJNwspt
這類空間比較開放的遊戲，引擎需要隨著玩家移動開始排定新的環境各個物件應該要擺設
在哪裡（有點自動產生的概念），過去通常使用 CPU 來做，Horizon: Zero Dawn 的引擎
是使用 GPU 來做的，所以速度會快很多。
其中不只是遊戲內物件，甚至連音效系統、任務系統產生的處理都是給 GPU 跑。
除了可以弄得很快以外，產生機制都有圖形化介面可以使用，所以關卡設計師可以不仰賴
程式設計師獨力完成產生機制的創造。

4. 角色動畫
每個獨立角色都有非常細緻的動畫跟外表設計。
逆運動學（Inverse Kinematic）動畫系統讓人物模型與環境看起來正確貼合。可以特別
注
意上下坡時的人物動作。
機械敵人在追捕主角時可能會直接撞開各種障礙物。

5. 其他優點
(1) 除了首次載入很慢，載入速度大約都在十秒，快速旅行載入速度會再長一點。
(2) 雖然很多過場都是預錄，但是直接錄製對應 PS4 Pro 的 4K 版，不是使用 1080p。
(3) 全 3D 地圖，所以很方便看懂位置關係。
http://imgur.com/1LIDDf5
(4) 選單內畫面更新率會變成 60FPS，所以看起來很順。


缺點
(1) 沒有使用全域照明（Global Illumination），沒有處理物件的再反光（光線打到一
個
物件上再反光到另一個物件）。
(2) 水面反光沒有完整的 Screen Space Reflection，看起來相對平板。
http://imgur.com/wO7JNRC
(3) 植被跟水不會受到主角移動過去而產生互動。
http://imgur.com/OvgxnGJ
(4) 由於同時使用風格化美術設計跟擬真物質渲染，有時候整體美術會看起來有點奇怪。
(5) 影子細節變更的距離有點近，在植被濃密的區域中特別容易注意到。
http://imgur.com/ecp9Hul
(6) 首次開啟時載入很慢。
(7) 有時候人物模型不會有正確碰撞，像是敵人可能被撞進石頭裡。
(8) 音效聲道不知道為什麼偏右。
(9) 左肩右肩視角切來切去，讓人會有點分心。
(10) 對嘴（Lipsync）很怪，幾乎可以說臉部動畫細節跟人物重要性是綁定的，路人就整
個路人。


一方面可以看到畫面技術與穩定度的強大成效，另一方面也很可惜地有些取捨。
雖然不盡然是個好對比，不過以 Ghost Recon Wildlands 同樣擁有大量植被的系統來看
，
本作的取捨是使用比較細緻的樹葉、複雜的植被原生動畫（可以看到枝幹、每根草都沒有
統一動作，而是看起來不一致而自然地擺動），而犧牲了複雜的與人物模組碰撞互動。
Ghost Recon Wildlands 則是正好相反 XD

經糾正雖然不是原生 4K 渲染，但有幸買到 Pro 的玩家們還是可以大肆享受各種升級體
驗
啦～
但也顯然廠商沒有獨厚 Pro，依然對 PS4 來說是個堪稱全面升級的享受，也難怪小島秀
夫
會相中他們的引擎。

以上做為參考。
這次設法截了些圖，雖然是 Youtube 降畫質再擷取可能不好看懂。
下次可能就考慮自己截實機輔助說明甚至有 GIF（？）

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 140.112.253.45
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/PlayStation/M.1487945075.A.38B.html
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/24/2017 22:21:30
推 realfade: 爽快～ 連假來操pro囉
推 cocowing: 雖然是點對點原生4K,不過用的還是棋盤式渲染
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/24/2017 22:23:44
推 jetalpha: 推技術分析
推 sean0212: 感謝翻譯&分析。原始影片已先看但不懂，現在懂了
推 OROCHI97: 原生4K的open world，猛，而且幀率鎖30不會掉，代表實
→ OROCHI97: 際平均幀率一定遠高過30的
應該是高出不了多少，所以才需要把一些 2015 Reveal Trailer 中看得到的特效拔掉。
然後經指正我漏聽一個字聽錯意思了 Orz，只是渲染到解析度是 2160p。
參考的話，Rise of Tomb Raider 也是真正渲染到 2160p 的遊戲，而 Watch Dogs 2 只
有
1800p。

推 vans24: 能匿蹤的草堆有植物互動，0:44
→ vans24: https://youtu.be/ywm-Il-AEPQ?t=44s

看來應該是媒體測試版拔掉了，但是正式版確實把隱身草叢的互動裝回去了～
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/24/2017 23:23:38
推 cocowing: 我應該沒聽錯吧 1：55那邊，用的是棋盤式渲染
→ cocowing: 我上面說原生應該不對，只是有點對點，但DF沒說是原生4K
→ cocowing: 同樣用這技術的還有古墓奇兵崛起
啊幹，我聽一輪聽錯了，感謝指正。
不過不需要仰賴動態解析度可以直接渲染到 2160p 還是挺強的，如果有 Pro 的人應該會
玩得挺爽。
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/24/2017 23:36:14
→ a83a83cjcj: 更正推XD
→ a83a83cjcj: 補推QQ
推 a83a83cjcj: ……
辛苦了 XD

→ zerosaviour: 買不到Pro.....
買不起 Pro......

推 a139815: 那電視只有1080P 對2160P因該無感八
對 2160p 本身會無感，但是材質貼圖細節高還是可以有感的：
http://imgur.com/S6FuU3P
上圖是 Pro 版，下圖是標準版

推 forgenius: 趕快推免得被人說我看不懂
如果有看不懂的地方，歡迎說出來。
有可能是我說明太過於籠統或者是我其實說明錯誤所致。

推 chiyun1994: 看完想換Pro了
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/25/2017 00:44:20
→ peacedove: 看完想換pro,才發現螢幕只有1080p
至少也有不少遊戲可以變成穩 30FPS，還有有些遊戲貼圖會換用更高細節的版本。
其實還是有些理由換的啦 XD
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/25/2017 00:46:02
推 sx4152: 推
推 frfreedom: 為了這遊戲已經買了量子點電視了，坐等228
推 OROCHI97: 話說這有比秘境4猛嗎
樓下有 CJ 貓，問他最快（？
不過老實講，同世代引擎通常都只能用有優有劣來描述。
這部作品有太多明顯為了開放世界設計而拔掉的特效，也有很多本世代泛用的技術反而沒
使用，例如各種很吃運算資源的物理運算。
如果只看呈現效果的話 Uncharted 4 的引擎是看起來比較好：
http://imgur.com/HLve3kY
↑像是角色的臉部設計，相較於非常擬真的衣物材質就顯得有點奇怪。
http://imgur.com/wYR0Ufh
↑但是在 Uncharted 4 就沒有這問題。
不過之所以特別想要寫這些說明文，就是為了挖掘出各個遊戲中獨具匠心的設計，優劣本
身是其次。

推 avans: 推技術分析!
推 cjcat2266: 我覺得毛茸茸的苔蘚值得注意，看起來有體積超讚
這部作品中植被的呈現都看起來超讚的～
如果物理互動沒有被拔掉的話應該會有更好的體驗，可惜了。
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/25/2017 08:46:35
推 hung0724: 可是買不到Pro XD
推 cjcat2266: 我是覺得到了一定水準就不太能分優劣，只能看玩家喜不
→ cjcat2266: 喜歡制作團隊決定著墨的部分和風格
推 OROCHI97: 了解，感謝解說
推 sunlockfire: 嗯嗯嗯...跟我想的一樣(欸
→ sunlockfire: 我的博客來今天才寄出...看來要連假過後了Orz
推 yuyuliu: 推，但沒有Pro可以買。
推 cocowing: https://goo.gl/xWWMXN 新的更新讓PRO多了畫質選項
→ cocowing: "效能優先"和"解析度優先"，兩個都一樣鎖30fps
→ cocowing: 沒4K顯示器的用PRO玩真的就只有材質貼圖好一點而已
推 Hua0722: 就是為了這款買PS4結果出了PRO...
推 chocoboex: 臉部那個，明顯就是建模的問題，跟材質關係不大
不是材質啦，是模擬材質（打光）。
簡單的說是想要表示雖然穿著的衣服光線表現做得很像真正的物質，但是相較之下跟風格
化設計相佐的臉部有種奇怪的塑膠感。
類似的狀況在 KH0.2 也有出現：
http://imgur.com/sHaCNjB
↑KH0.2 人物模型跟環境，打光狀況並不是一致的，會讓人物模型有不像是在同一個環境
中的感覺。
http://imgur.com/nlB7RHm
KH0.2 選擇的取捨是讓人物跟人身上的衣物呈現一致（看到這貧瘠的材質呈現了嗎 XD）
因為他們固定的是人的設計。
本作則因為選擇讓衣物會跟隨比較真實的打光模擬，顯得臉跟身體剩下部分相比就有點奇
怪。不過基本上是小問題。
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/25/2017 13:37:25
推 OROCHI97: 話說這是不是表示，不管是ps4還是pro，都有cpu跟不上gpu
→ OROCHI97: 的問題，才需要gpu去處理本來是屬於cpu的工作是嗎？
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/25/2017 15:01:42
推 cjcat2266: @OROCHI97 不是這麼說，CPU和GPU各有所長，一模一樣的
→ cjcat2266: 小規模邏輯，又需要大量平行執行，比較適合GPU架構
→ cjcat2266: 本質上不同的邏輯段落，又需要平行執行，GPU就沒辦法像
→ cjcat2266: CPU有效率地運算，CPU每個核心有自己的program counter
→ cjcat2266: GPU則是多個核心共用program counter，所以GPU遇到有
→ cjcat2266: 分岔的邏輯，就沒辦法像CPU樣做邏輯跳躍
→ cjcat2266: GPU的應用已經跳脫畫面運算的侷限
→ cjcat2266: 可以把CPU和GPU想成各有所長的互補運算單元
→ cjcat2266: 有效安排邏輯片段給適合的單元執行，是programmer的責
→ cjcat2266: 任
推 OROCHI97: 推專業！我居然看的懂XDD
※ 編輯: dklassic (223.137.220.179), 02/26/2017 12:11:50
→ dklassic: 哇，CJ 貓親自回文我就不獻醜了 XD
推 a83a83cjcj: 推推
推 VICEFAP: 快推 以防被發現我看不懂
※ 編輯: dklassic (140.112.253.45), 02/28/2017 13:26:30
推 SweetSixteen: 好文