《黑神话：悟空》中的光线追踪与DLSS技术解析

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@小白创作中心

《黑神话：悟空》中的光线追踪与DLSS技术解析

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CSDN

https://blog.csdn.net/weixin_44383927/article/details/141560804

《黑神话：悟空》是一款备受期待的国产动作冒险游戏，它采用了先进的图形技术，包括实时光线追踪和NVIDIA DLSS（Deep Learning Super Sampling），以提供令人震撼的视觉效果和流畅的游戏体验。本文将深入探讨这两种技术在游戏中的应用及其背后的原理。

一、光线追踪技术

光线追踪是一种基于物理原理的渲染技术，它模拟光线在场景中的传播路径，可以准确地计算出反射、折射和阴影等效果，从而产生接近真实世界的光照效果。

1.1 光线追踪原理

在传统的光栅化渲染中，渲染器将三维空间的几何体投影到二维屏幕上，并通过着色器程序计算每个像素的颜色。而光线追踪则是反向追踪从观察者眼睛发出的光线，直到它们与场景中的物体相交，再根据相交点的材质属性和光源位置计算出最终颜色。

1.2 光线追踪在《黑神话：悟空》中的应用

全局照明：实现真实的环境光照效果，包括间接光照、阴影和反射。
透明度与折射：水体和玻璃等透明材料的真实渲染。
环境光遮蔽：模拟近距离物体对光线的遮挡效果，增加场景细节。
阴影效果：通过光线追踪计算软硬阴影，增强景深感。

1.3 技术实现

假设游戏引擎使用了Vulkan API，我们可以使用以下伪代码示例说明如何设置一个简单的光线追踪管线：

// 初始化光线追踪管线
VkRayTracingPipelineCreateInfoKHR rayTracingPipelineInfo = {
    /* ... */
};
rayTracingPipelineInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_RAY_TRACING_PIPELINE_CREATE_INFO_KHR;
rayTracingPipelineInfo.stageCount = 1;
rayTracingPipelineInfo.pStages = &shaderStage;
rayTracingPipelineInfo.groupCount = 1;
rayTracingPipelineInfo.pGroups = &rayGenGroup;
VkRayTracingPipelineCreateInfoKHR* pNext = &rayTracingPipelineInfo;
VkPipeline pipeline;
if (vkCreateRayTracingPipelinesKHR(device, pipelineCache, 1, &rayTracingPipelineInfo, nullptr, &pipeline) != VK_SUCCESS) {
    /* ... */
    throw std::runtime_error("failed to create ray tracing pipeline!");
}
// 调用光线追踪管线
VkCommandBuffer commandBuffer = beginSingleTimeCommands();
VkTraceRaysIndirectCommandKHR traceRaysCmd = {
    /* ... */
};
traceRaysCmd.width = width;
traceRaysCmd.height = height;
traceRaysCmd.depth = 1;
vkCmdTraceRaysKHR(commandBuffer, &rayGenShaderBindingTable, &missShaderBindingTable, &hitShaderBindingTable, &callableShaderBindingTable, width, height, 1);
endSingleTimeCommands(commandBuffer);

二、NVIDIA DLSS技术

NVIDIA DLSS是一种利用深度学习技术进行图像上采样的技术，它能够在保持高分辨率图像质量的同时显著提升游戏性能。

2.1 DLSS原理

DLSS利用深度神经网络对低分辨率图像进行放大处理，通过训练数据集学习高分辨率图像的特征，从而在运行时生成接近原生高分辨率图像的效果。

2.2 DLSS在《黑神话：悟空》中的作用

性能提升：在开启光线追踪的情况下，通过降低渲染分辨率并使用DLSS恢复细节，显著提高帧率。
画质优化：即使在较低分辨率下也能保持清晰的图像边缘和细节。
兼容性：支持不同级别的质量选项，允许玩家根据自己的硬件配置进行调整。

2.3 技术实现

DLSS通常通过游戏引擎与NVIDIA提供的SDK集成。以下是简化的示例代码，展示了如何初始化和使用DLSS SDK：

// 初始化DLSS
DlssSDKInitParams initParams = {
    /* ... */
};
initParams.apiVersion = DLSS_API_VERSION;
initParams.device = device;
initParams.renderWidth = width;
initParams.renderHeight = height;
initParams.outputWidth = width;
initParams.outputHeight = height;
initParams.dlssMode = DLSS_MODE_BALANCED;
dlss = dlssSDKCreate(initParams);
// 使用DLSS进行图像后处理
DlssSDKRenderParams renderParams = {
    /* ... */
};
renderParams.frameIndex = frameIndex;
renderParams.renderWidth = width;
renderParams.renderHeight = height;
renderParams.outputWidth = width;
renderParams.outputHeight = height;
renderParams.texture = &lowResTexture;
dlss->render(&renderParams);