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　　來源：中科院物理所

　　一拖再拖的賽博朋克2077還沒發售，就多次衝上了熱搜，愛玩遊戲的小夥伴們紛紛表示要剁手，而小編卻只能摸著癟癟的錢包，暗自興嘆。

　　但是該白嫖還是得白嫖，看別人打遊戲什麼的還是最舒服了。

　　說到賽博朋克風格，這個遊戲，算是一劑賽博朋克的猛葯，可以讓你一次性賽博朋克個夠。黑夜裡迷幻的霓虹燈燈管與信息技術爆炸的科技時代、鱗次櫛比的高樓大廈與泥濘錯亂的街道、繁華的都市和角落裡難以喘息的貧民窟產生奇妙的化學反應。

　　在迷幻眩暈的霓虹燈街區，未來科技充斥在斑駁的光影中。要是不開啟光線追蹤（Ray tracing），這款遊戲的體驗會大打折扣。不管高配玩家還是低配玩家，打開遊戲、都會暗戳戳想嘗試一番，顯卡沒到要求，遊戲界面就掉幀嚴重，即便如此玩家們都前赴後繼地給自己的配置找點X數。

　　賽博朋克：霓虹燈科幻

　　上個世紀六七十年代，賽博朋克帶著對飛速發展的科技的反思，出現在了科幻文學作品中。「Cyberpunk」結合了「Cyber」（電腦的，網路的）和「punk」（朋克，代表反叛、不滿與自由），被翻譯成「賽博朋克」。這個詞一半是控制，一半是反控制，本身就是一個矛盾且衝突的存在。

　　賽博朋克核心議題是「High Tech Low Life」。「High Tech」融合了目前人類社會幾乎所有的對前沿科技的幻想，所以在這款遊戲中你可以看到生物安裝機械義體，從而達到機械飛升，此外還有生物克隆和人工智慧等。不過這些技術，正在逐步變為現實啦！「Low Life」則代表了與「High Tech」形成鮮明對比的人的「落後」。

當鋪增借ptt 三分利怎麼算ptt 評價?好過?民間信貸利率比較　　賽博朋克藝術中，幾乎不使用自然光源。在這種情況下代表商業中最陳舊和原始的宣傳方案的霓虹燈，成為了賽博朋克視覺藝術中的重要表現符號。之前我們也講過霓虹燈的發光原理，感興趣的大家可以點擊鏈接查看。這種散點式的、不穩定的、局部的照明方法，搭配上高飽和度的燈光（橙色、紅色、藍色、綠色、紫色），是小編對賽博朋克藝術和文化最直觀的印象。

　　這麼強調光影的賽博朋克，自然在遊戲製作中，在光影處理中肯定是要High Tech啦~

　　圖形渲染中的Low Tech

　　渲染技術里與光線追蹤對應的的Low Tech就是指光柵化渲染，這是一種用二維的方法，通過對像素進行的顏色變化，模擬出陰影等立體效果的技術。可以想像成每一個場景都是在拍一個照片，將看到的顏色反映在照片的像素點上。這就和實驗室里常見的電子顯微鏡逐點成像類似。

　　如果我們看到的是一個小球，這個小球整體的顏色雖然是黃色。但是在背向光源的一側，會產生陰影，拍照時這個部位的像素就會被渲染成灰色，讓我們看起來彷彿看到了一個立體的小球。

　　然而對於一個具有釉面反射的物體，想要模擬出最真實的光影效果，在光柵化渲染中，可能就需要用很複雜的演算法，而且通常這些演算法都不是最真實的只是為了模擬而模擬，根本不能渲染出接近真實世界的效果，特別是在光的反射里。額，當然也可以很簡單。

　　而且在鏡面反射中，最常用的做法就是在鏡子的對面再建一個相同場景的模型，這對於遊戲來說是非常高的成本。要是場景中有什麼碎玻璃，多個鏡子的場景，建模根本建不過來。（倒吊人直呼內行）

　　這種渲染是全局的，也是「一勞永逸」的，但是這一勞可能就是好幾年，前期工作量非常大，渲染過程中需要不斷地優化各種視角的視覺效果。遊戲過程中需要首先計算出整個場景中光影效果，之後再讀取該視角下的圖像即可。你可以想像高中考試的時候，老師出了一道選擇題（要某個視角下拍的照片），飛速計算了一頁草稿紙（全局運算），然後就為了選個C（照片）。

　　光線追蹤技術：

　　賽博朋克2077的High Tech

　　而光線追蹤技術，便開始接近真實的物理世界。與光柵渲染相比，這更是一種一勞永逸的方法，只需要建立合適的模型（這包含法向位置等，表面材質相關的參數等），計算機在想要拍照片的時候不再是被動的接收光，而是向物體發射若干條光線。這些光線會在視野內的物體上進行反射，散射，折射，直到到達光源或者反射到規定次數。

　　在這過程中就能反映出其他物體或者光線對物體表面顏色的影響了。這些光線彼此不知道對方，但卻知道整個場景的信息。

　　1980年Turner Whitted發表了論文提出了最經典的光線追蹤渲染方法。可以看到，眼睛射出的光線，經過了兩次折射一共獲得了模型中三個點的光影信息，或許它還可以獲取更多，但實際上這已經比光柵渲染真實很多了。這可不是什麼時間反演，其實主要是基於物理學中，光路可逆的規律，與其計算全局的光路圖，不如只計算我所希望看到的那一部分像素顏色。

　　再拿高中考試舉例子，這就好比一個不講學德的小夥子，看到這一道選擇題，覺得好麻煩，不想算，直接進行反向騷操作，將選項里的幾個答案都帶進原題中，反著推導一波，發現只有C能夠能夠自恰，那好就選C了。信貸2020ptt 三分利怎麼算ptt 評價?好過?民間信貸利率比較又或者根據黃金分割比要算什麼人像雕塑上身體長度，直接上尺子量不香嗎？……

　　為了更能夠接近真實的物理世界，尤其是釉面反射。1984年的Cook提出隨機理論，也就是分散式光線追蹤（Distribution Ray Tracing）。釉面物體上的反射光強和方向將被分散成多條光線，那麼該點的顏色也會受到多個方向的物體影響。如圖，像素採集點反射後有三條光線，只有三分之二可以到達該場景的光源，所以該點的亮度會比完全暴露在光源下的部分暗三分之一左右，雖然不夠精確，但這同樣也是比較符合實際物理世界規律的。

　　通過這樣的辦法能夠模擬出柔和的光影、釉面的反射，能夠讓光線看起來更柔和且更真實。如果你有印象應該在生活中遇到過影子相吸的現象，原理同上，遊戲小編沒玩，但是如果渲染的好，遊戲裡想必也是有這個現象的，期待細心的讀者過來打臉（伸臉）。

　　圖形渲染的目標和物理世界殊途同歸——簡化，統一所有的理論便是又一次的本質飛躍。1986年提出的Kajiya式漫反射理論，可以稱之為渲染方程。

　　渲染方程：

　　接近物理世界的處理方法

　　在真實生活中，光線是從四面八方發射過來的，每一點的顏色是多個路徑光色彩的疊加，那好，我們就不再只向一個點射出一個光線了，我們多射出一些光線。將收集到的信息在一個像素點內疊加，甚至還可以有一些位置上的偏移。這樣得到的畫質能夠消除鋸齒，使得邊緣更加柔和。

　　用公式化的語言可以直接表述為以下的式子：（

　　也就是說，我們眼睛在一個模型上所看到的顏色，受到四個方面的影響，分別是模型自身發光、模型受到光照的情況、模型的材質（即反射能力）和模型的朝向。可以看到和模型與接收光作用的這一項包括了后三者，並將這三者的影響進行球面上的積分，從而綜合得到了整個空間的光線對這個模型顏色的影響。這就是我們今天提到的光線追蹤的核心了。

　　光線追蹤在遊戲中出現也是近十年的事情，在過去光線追蹤經常用於不計成本的影視作品中，來得到良好的視覺效果。但是要知道，光在空間中的傳遞是很複雜的，這涉及到電動力學的內容。而且光的奇特現象還不止於此，像干涉，衍射，究竟能夠不能在其中體現出來，那可能就是更上一層樓的突破了。

　　技術的演變總是這樣，為了抽象出本質選擇了簡化的物理模型，為了更好的體驗卻又不斷地優化模型以逼近最本質的物理世界。

　　但是遊戲的虛擬體驗，帶給人類的幻想卻是無止境的。我們，還有路要走。

保德信保單借款ptt 三分利怎麼算ptt 評價?好過?民間信貸利率比較　　參考文獻：

　　[1] 季昕如，鄭泓。賽博朋克藝術的視覺美學探討[J]。藝術研究，2020（05）：14-15。

　　[2] 朱江持。設計符號學視角下的賽博朋克視覺元素探究[J]。設計，2020，33（11）：52-54。

　　[3] 光線追蹤——nvidia.cn

　　[4] Ray tracing （graphics）——wikipedia.org

　　[5] Rendering equation——wikipedia.org