《银河破裂者》图形技术演变史

自2021年发布以来，我们的游戏发生了翻天覆地的变化。在过去的五年里，我们为你们添加了大量新内容和新功能。“金属山谷”、“水晶洞穴”、“真菌沼泽”和“冰原”生物群系为原有的四个生物群系带来了更多样化的体验。我们还添加了数百种全新的科技物品，帮助你们应对这些区域中的挑战。扩展后的终局战役让你们在完成主线故事后有了新的追求目标。当然，我们也不能忘记多人模式。虽然它的开发耗时比预期稍长，但它已成为许多玩家至今仍乐此不疲的重要原因。这些更新在发布日历上显而易见。但还有另一项变革，或者说一系列变革，在我们的开发路线图中更难被准确定位：图形表现。今天，我们想带大家快速回顾一下《银河破裂者》的图形技术是如何演变的。



这是我们的“起源故事”视频，展示了我们在开发《僵尸车手》(Zombie Driver) 期间取得的进展。

在深入探讨《银河破裂者》之前，先来谈谈我们的游戏引擎——The Schmetterling，以及它是如何诞生的。我们构建它是因为我们需要一套解决方案。我们在 EXOR Studios 的首个大型作品是《僵尸车手》的前身，一个《半条命2》(Half-Life 2) 的完全转换模组。当时，我们使用免费工具，也没指望能从游戏中赚到钱。我们很快意识到这种方法不可持续，因此我们需要一种方式来支持未来的项目。这意味着必须制作我们自己的游戏。我们想出了《僵尸车手》的点子，但在开始之前，我们必须选择一个游戏引擎。所有商业引擎都太贵了——授权费用高达数十万美元。这与我们零预算的初衷不符，所以我们必须寻找其他出路。


2017年发布的《X-Morph: Defense》带来了许多改进，包括更壮观的物理交互。然而，它使用了许多过时的技术，阻碍了我们的进步。

幸运的是，我们发现了 Ogre 引擎，它在 MIT 许可证下是免费的。这完全符合我们的预算！团队采用了 Ogre 的渲染器，并在内部构建了其他所有组件。Ogre 负责在屏幕上绘制像素，它不涉及游戏系统、工具、平台代码或任何其他让游戏成为“游戏”的东西。随着项目的增长，这种拆分成了一个问题。Ogre 并不是为 EXOR 所需的跨平台工作而构建的。因此，团队构建了 EXOR 抽象层，将引擎与任何单一渲染后端解耦，并最终将游戏移植到各个平台。

这才是真正的引擎。Ogre 只是其中的一个组件，负责一项工作。除此之外的所有内容，都是 EXOR 从零开始编写的代码。我们称之为“The Schmetterling 引擎”。为什么叫这个名字？Schmetterling 在德语中是蝴蝶的意思，虽然我们的引擎快速且轻量，但我们单纯觉得这是一个有趣的词。随着我们从《僵尸车手》转到《X-Morph: Defense》，引擎也在不断演进。The Schmetterling 引擎最终成为了《银河破裂者》的基础，但首先，它需要一些新功能。于是我们开始着手开发 2.0 版本。



这是我们最初尝试制作的经典“机甲穿过丛林”剪辑。你可以注意到，我们当时非常急于使用 PBR 渲染带来的新能力。“湿润”的地面看起来像抛光大理石一样有光泽。这在物理上可能是准确的，但视觉效果并不对。

Schmetterling 1.0 和 2.0 之间最大的区别在于渲染方法。1.0 版本依赖于 Phong 着色模型。在 2.0 版本中，我们切换到了更精确的基于物理的渲染 (PBR)。如果你不关心详细描述，这里是简要总结：Phong 是一种经验模型。它用少数几个数值（如高光颜色和“光泽度”指数）来伪造光泽感，这些数值是由美术人员选择的，因为它们看起来很酷，而不是因为它们描述了材质的实际行为。模型中没有任何东西与现实世界的材质属性挂钩，也没有任何东西能阻止表面反射出比它接收到的更多的光。

另一方面，PBR 使用真实的材质属性（如粗糙度和金属度）来确定表面如何散射光线。它使用了一种守恒能量的光照模型：表面反射的光量永远不会超过它接收到的光量。这保证了在所有光照条件下的一致性。这对我们来说是一次全新的体验，需要我们学习一套新的图形生产管线。正如你在上面的例子中看到的，最初的尝试稍微有些偏差。我们花了一些时间才学会如何让我们的材质看起来更自然。在早期，甚至里格斯先生 (Mr. Riggs) 的机甲外观看起来也不一样。随着时间的推移，我们学会了正确使用 PBR 属性，并将这些知识应用于改进整个游戏中的材质。


里格斯先生机甲装甲纹理的第一个版本偏橙色而非黄色，没有表现出任何细节，并且反射光线的效果也不尽如人意。我们在游戏正式发布前对其进行了改进。

在发布第一个演示版之前，我们还做了许多其他微小的改动。我们学会了如何使用新的光照系统（延迟渲染），这让我们能够充分利用 PBR 管线。在那之后，我们设置了昼夜循环系统。我们还用基于水平的环境光遮蔽 (HBAO) 取代了旧的屏幕空间环境光遮蔽，它能更好地处理复杂形状和不平坦表面，并帮助我们创造更逼真的间接光照。我们对这些改进感到满意。2020年6月，当我们在 Steam 新品节期间发布第一个演示版时，你们就可以亲身体验了。但我们还有更多东西要展示。



当时，我们无法在一个场景中拥有多个投射阴影的光源。DXR 为我们提供了这种可能性。后来我们引入了改进，使其无需使用光线追踪也能实现。

2020年底，我们展示了我们一直在研发的 DXR（DirectX 光线追踪）技术。光线追踪让我们能够实现多光源阴影，所以不再仅仅是里格斯先生的探照灯在夜间投射阴影。如果你遇到另一个强光源，比如首领生物，两个光源都会投射出细腻的动态阴影。DXR 还通过在光源变得更漫射时柔化阴影，帮助我们使阴影更加逼真。例如，岩石的阴影在阳光下会很锐利，但在多云时会变得柔和，就像现实中一样。我们还添加了 DLSS 来进一步提升图形质量。遗憾的是，由于我们无法控制的问题，我们不得不从游戏中移除了 DXR 功能，但我们找到了其他弥补的方法。


这是我们屏幕空间反射的展示视频。你真的可以看到开启和关闭情况下的区别。

2022年底，我们添加了 AMD FidelityFX 随机屏幕空间反射 (SSSR)。这让我们能够在金属和液体等反射表面上显示建筑物和地图道具的实时反射。在 SSSR 之前，反射表面依赖于天空盒，而不是场景中实际发生的情况。它听起来可能不如光线追踪那么炫酷，但它确实带来了实实在在的区别。反射地板、潮湿表面和莫菲姆 (Morphium) 在反射周围实际场景而非仅仅是天空时，看起来明显更好。这是那种你不会刻意注意到，但当你回头看没有它的旧画面时就会发现明显差距的升级。



平铺延迟着色算法将屏幕划分为 16x16 像素的平铺块。每个平铺块都能精确知道有多少个以及哪些光源会影响它。这使我们能够更高效地计算光照信息，并为我们提供了额外的可能性。

2023年初，我们对 The Schmetterling 引擎进行了更多升级。我们添加了平铺延迟着色，这使得游戏在光照较多的场景中运行得更好。这让我们能够增加阴影贴图分辨率，并同时使用多个投射阴影的光源，即使没有光线追踪也是如此。代价是精度稍微降低了一些，但性能提升巨大。如果你仔细观察，可能会发现两种方法之间存在细微差别，但它们非常不明显。平铺延迟着色也使我们能够在以后添加更多改进。



体积光照效果允许我们模拟光线穿过洞穴天花板孔洞的效果。它们还允许里格斯先生的头灯散射得更柔和。
其中一项升级随《Into the Dark》DLC 和《世界扩展包 2》的发布而来。水晶洞穴是引入体积光照的绝佳场所。体积光照让我们能够展示光线如何与粒子和空气相互作用，从而让我们能更好地控制游戏的视觉效果。这种效果是完全动态的。例如，我们可以改变天气来增加或减少雾气，甚至调整其颜色。我们还可以调整地图特定区域的雾气来渲染氛围。虽然这不是一项全新的技术，但它确实让《银河破裂者》的视觉质量有了显著提升。



《银河破裂者》最后一次重大的图形升级是更好的液体渲染，这得益于我们切换到了平铺延迟着色。在此之前，我们无法显示透明表面或材质，这就是为什么我们的建筑物没有窗户的原因。这个规则有一个例外：粒子效果材质可以是透明的，但它们始终是不受光照影响的。《沼泽之心》(Heart of the Swamp) 扩展包是添加真实的透明液体以及物体与水交互效果的最佳时机。由于该区域到处都是水和泥浆，我们希望它看起来尽可能真实。我们改进了所有液体的外观，为池塘底部添加了装饰，并包含了如波纹和物体穿过水面时产生的尾迹等细节。


光线追踪去哪了？


这是光线追踪与非光线追踪阴影的直接对比。两个视频均于2026年7月16日使用游戏的 Steam 版本录制。多亏了我们多年来的升级，两者之间的差异微乎其微。

现在是时候回答那个重要的问题了：为什么我们从游戏中移除了光线追踪选项？我们在几次驱动更新导致某些系统出现严重不稳定性后做出了这个决定。我们在自己的测试中没有发现这些问题，但由于每个人的 PC 配置各不相同，许多玩家开始遇到持续崩溃的问题。我们等待了更新和修复，但它们从未到来。尽管这对我们来说很难受，因为我们在这些功能上投入了大量工作，但我们决定为所有人关闭它们，并从设置菜单中删除了该选项。但光线追踪并没有完全消失。

如果你喜欢冒险并想在今天尝试开启光线追踪体验《银河破裂者》，是有办法做到的。你需要做的只是：

1. 进入你的 Steam 库。找到《银河破裂者》。
   
2. 在游戏列表中右键点击它，选择“管理” > “浏览本地文件”
   
3. 进入“conf”文件夹，用记事本打开 initial_config_win.cfg。
   
4. 将变量 set d3d12_raytracing_support 0 修改为 set d3d12_raytracing_support 1。
   
5. 保存文件并启动游戏。

这将允许你在游戏设置菜单中再次启用光线追踪选项。请记住，我们已经很久没有测试光线追踪了，所以它可能不稳定，特别是在合作模式中。但如果你想尝试，你可以这样做。


天哪，我们从那个阶段走到今天，真是走了很长一段路……


……走到了这一步！最棒的是，这些改进将使我们未来的项目受益。

在过去的几年里，《银河破裂者》和 The Schmetterling 引擎取得了长足的进步。我们对游戏的视觉效果进行了重大改进，并开发了将对未来有所帮助的功能。我们在这一过程中学到了很多，希望你们也觉得这很有趣。如果你想第一时间获取我们的新闻，请订阅我们的通讯，并加入我们的 Discord。期待在那里见到你们！

EXOR Studios