畅游3D特效(二):远近高低不同——景深(Depth of Field)特效

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同样是3D,为什么最新的3D游戏的场景画面能够让人看上去立体感更强,感觉像电影一样,而老的3D游戏画面却看上去死板、前景与背景混淆,显得十分假呢?其实,说直白点,3D画面要让人感觉真实,首先就得“骗”过人眼,而骗过人眼的重点就在于要迎合人眼的成像原理,本期我们要介绍的景深特效(Depth of Field),就是这样一项3D技术。

什么叫“景深”

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现实中我们看近处物体时,如果眼睛焦点集中在近的物体,自然远的物体就变得模糊,而游戏中要获得更逼真的体验,自然要模仿这种效果。让我们再用一个实际的例子来说明。左边这幅图中背景的娃娃非常清晰,而右边这幅图中的娃娃却模糊一片,不过正因为背景的虚化,右边这幅图中前景的变形金刚玩具却被更好地突出了。人眼通过调节瞳孔或者对焦点来实现对视野纵向上物体的清晰程度的调节,而这个所谓的“纵向上的清晰程度”,就叫做景深。

还是用相机来举例,我们用相机的镜头对焦时,物体通过镜头在焦平面上清晰成像,对焦点的“前景”和“后景”同样在焦平面成像,只要成像的弥散圆小于等于容许的直径值,那图像就是清晰的,所以,成像有一个清晰的区间,这就是景深。景深会根据镜头焦距、光圈、对焦距离的不同而变化。焦距越短、对焦点越远、光圈越小都会带来更大的景深——也就是成像的纵深清晰范围更大。而对于与相机镜头成像原理近似的人眼来说,注视近处的东西时,余光看到的远处的背景就是模糊的,这也是因为对焦点近景深小的缘故。

另外,通过灵活地运用景深效果,我们可以实现很多有趣的特效(例如用移轴镜头控制景深而拍摄的仿模型照片),也能让画面分镜头的表现方式更加丰富,焦点的连续变化让整个画面立体感更强,因为它让人眼产生了一种平面画面也有纵深感的错觉,而这些,都可以通过3D游戏引擎来实现。

总的来说,景深特效其实就是用来模仿人眼对景物纵向深度的实际感觉,在3D游戏中使用它之后,自然会带来更好的立体感。接下来就让我们欣赏一下实际游戏中的景深效果。合理地虚化远景让整个画面的纵深感更强。

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景深在摄影成像中的光学原理
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虚化近景以突出远处的主要目标,这也是焦距深度的作用之一
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在用移轴镜头拍摄时,巧妙地控制景深效果,能把实景表现得像微缩模型一样
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合理地虚化远景让整个画面的纵深感更强

游戏中的“景深”

代表游戏:《镜之边缘》、《失落的星球》、《孤岛危机》、《使命的召唤6》、《地铁2033》

在3D游戏中,景深特效被用来表现各种视点变化的场景。例如使用枪瞄准的时候,被瞄准的目标是清晰的,周围的场景都变得模糊(这样的效果非常酷,相信玩过真枪、用过机械瞄具的朋友会有同感);根据剧情的发展,被关注的东西从模糊变清楚,而周围的场景和人物都被虚化,模拟电影中摄像机焦点的变化;游戏中主角看自己手中的东西时,周围的场景都变得模糊等等。那么,这样的3D特效对于硬件的要求会不会比较高呢?其实,多数情况下开启景深效果并不会占用额外的硬件资源(部分游戏除外,例如最新推出的DX11大作《地铁2033》),相反,在某些时候虚化了背景,可以在远处的景物上使用更低分辨率的贴图,反而使得游戏对硬件的要求降低了,所以,只要游戏提供了景深选项,建议大家都打开它——显卡方面不用担心,既然在DX9的游戏中就能做出景深效果,现在满大街都是DX10显卡,还怕不支持吗?

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《镜之边缘》中的景深效果,画面中除了近处的手外,背景都被虚化了
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《使命的召唤6》中关闭景深(左)和打开景深(右)的对比

如何开启景深特效

什么?你说用自己的眼睛就可以调节景深了……好吧,算你厉害,不过对于普通玩家来说,还是老老实实去游戏里打开景深选项吧。在游戏的设置菜单(Option)中,进入显示设置菜单(Video或者是Graphics),你会找到一项叫做Depth of Field的选项(有些游戏写作Depth of Focus),开启它即可。如果在这里没找到,请在显示设置菜单下寻找Advanced(高级设置)菜单,进入后就能找到景深设置项。现在,尽情享受完美的景深效果吧,它会让你感受到用电影镜头的效果去观赏游戏画面的震撼。

有了景深效果之后,整个3D游戏的画面纵深感更强,游戏画面分镜头设计者在镜头焦点的处理上更加灵活,表现手法也更接近于实际的电影效果,更关键的是,这让游戏的画面也更加真实,更贴合人眼的视觉体验,这也是众多3D特效被设计出来的初衷——用虚拟的特效模拟一个真实的世界。

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《孤岛危机》中的景深多用于瞄准时的视觉效果
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在游戏中开启景深特效

延伸阅读>>

1.光圈与景深的关系

在摄影时,光圈的大小决定了镜头的通光量,同时也决定了照片画面的景深大小,光圈数字越大,光圈越小,景深越大;光圈数字越小,光圈越大,景深越小。游戏中模拟这样的视觉效果时,也算是遵循了光学的原理,所以看起来更合理、更真实。

2.景深与焦深的区别

景深与焦距深度(焦深)分别描述的是成像清晰范围和焦平面可移动范围的概念。简单地说,一个与成像物体有关,一个与镜头有关,不过在我们的3D游戏中,它们所指的都是同样的特效。

课堂作业>>

我们上次的作业是3D游戏中的动态模糊效果必须要在哪个版本以上(包括)的DirectX API上才能实现?

来自广东的霍明远说:最早的动态模糊DEMO虽然由3dfx公司推出(采用DX7),但出于当时显卡性能不足的原因,并没有应用到游戏中去,而目前支持动态模糊效果的游戏,都采用了DX8或者更高版本的DX——也就是说,至少要在DX8以上才能享受到动态模糊效果的游戏。

本期作业>>

DX11的景深效果相对DX10来说优势在哪里?