文章摘要
文章探讨了游戏图形技术中的高动态范围(HDR)和色调映射(Tone Mapping)问题,指出这些技术在实际应用中未能达到理想的视觉效果。尽管HDR技术在2005年通过《半条命2:失落海岸》首次被广泛认知,但由于技术限制,当时的实现效果并不理想,仅为后续发展奠定了基础。
文章总结
游戏画面为何不尽如人意?第一部分:HDR与色调映射
在2005年,Valve的《半条命2:失落的海岸》首次向消费者展示了高动态范围(HDR)技术。尽管当时由于技术限制,HDR效果大多是“伪造”的,但它为如今几乎所有3A大作中常见的HDR技术奠定了基础。然而,随着时间的推移,HDR在游戏中的应用却逐渐变得混乱不堪。
在现实世界中,阳光下的最亮高光与最暗阴影之间的对比度可以达到1,000,000:1,这意味着我们需要20位的亮度信息来准确表示这些光照范围。然而,典型的数码单反相机只能记录12-14位亮度信息,而普通屏幕只能显示8位亮度信息。为了解决这一问题,图形程序员引入了HDR和色调映射技术。HDR用于存储大范围的光照信息,而色调映射则将这些信息压缩到屏幕上。色调映射相当于虚拟的“胶片”,而虚拟相机则通过加载这种虚拟胶片来生成图像。
然而,尽管HDR和色调映射在理论上能够提升画面质量,但在实际应用中却常常出现问题。以《地平线:零之曙光》为例,这款游戏的色调映射效果尤其糟糕,画面中的对比度曲线显得过于生硬,给人一种“游戏感”,而不是像电影或照片那样自然。类似的问题也出现在《战地1》、《神秘海域:失落遗产》和《使命召唤:无限战争》等游戏中。这些游戏的画面虽然乍看之下非常漂亮,但仔细观察就会发现它们缺乏电影或照片那种细腻的光影过渡。
有趣的是,电影行业也曾面临类似的问题。以彼得·杰克逊的《霍比特人》为例,电影中的史矛革看起来并不恐怖,反而显得“廉价”,这与游戏中常见的过度对比效果如出一辙。这提醒我们,尽管技术限制是游戏行业面临的挑战,但艺术层面的问题同样不容忽视,即便是拥有无限预算的电影行业专业人士也难以轻松解决。
在电影制作中,胶片的选择对最终画面效果有着重要影响。胶片不仅仅是化学制品,色彩科学和艺术品质在胶片设计中起着关键作用。导演和摄影师会根据影片的需求选择特定的胶片,以达到理想的视觉效果。相比之下,游戏行业在色调映射的选择上显得过于随意,许多开发者盲目使用某些现成的函数,如Reinhard、Hable或ACES RRT,导致许多游戏的画面看起来千篇一律。
如今,随着HDR电视的普及,游戏开发者有了更大的动态范围来展示画面。然而,问题依然存在。以NVIDIA的一篇文章为例,虽然他们意识到了HDR的问题,但却忽略了色调映射对色彩的破坏性影响。ACES色调映射原本是为了在拍摄现场调整不同相机和镜头之间的差异而设计的,而不是直接用于屏幕输出。然而,许多游戏开发者却错误地将其作为输出曲线使用,导致画面效果大打折扣。
与此同时,任天堂的《塞尔达传说:旷野之息》却展示了另一种可能性。这款游戏没有使用HDR或色调映射,而是完全在低动态范围(LDR)空间内进行渲染。尽管没有HDR技术,但游戏的画面依然非常美观,光影过渡自然,没有过度对比或黑色压碎的问题。这证明了,即使不使用HDR,通过合理的艺术设计,游戏画面依然可以达到令人满意的效果。
总的来说,游戏行业在HDR和色调映射的应用上还有很大的改进空间。我们需要找到更好的色调映射曲线,避免过度去饱和,并改善从黑色到高光的对比过渡。同时,开发者应该采用更专业的工具来调整色彩,确保艺术家能够更好地控制画面效果。只有这样,游戏画面才能真正摆脱“游戏感”,达到电影级别的视觉效果。
更新:用户“vinistois”在HackerNews上分享了《GTA 5》的截图,展示了出色的色调映射效果。这款游戏在对比度和光影过渡上处理得非常到位,证明了即使在现有的技术和风格限制下,游戏画面依然可以做得更好。
评论总结
评论主要围绕HDR(高动态范围)在游戏和日常应用中的表现展开,观点多样且存在争议。以下是总结:
HDR的体验因人而异
- 有用户认为HDR在正确实现时效果显著,但许多游戏和Windows系统的HDR表现不佳。
引用: "When HDR is implemented properly, and you have a proper HDR display, it’s such a transformative experience!" (craxmerax)
引用: "HDR on Windows is still awful in 2025." (craxmerax) - 也有用户表示关闭HDR后画面效果更好,甚至在日常使用中也是如此。
引用: "Everything just looks better with HDR turned off for some reason I can’t explain." (dartharva)
引用: "I disable it everywhere I can. In Instagram for example." (mg)
- 有用户认为HDR在正确实现时效果显著,但许多游戏和Windows系统的HDR表现不佳。
HDR的实现问题
- 许多游戏和应用的HDR实现过度或不恰当,导致画面失真或不适。
引用: "Everyone trying to implement HDR + tone mapping excessively just for the sake of it and exaggerating it to show-off." (can16358p)
引用: "I had to intentionally disable HDR on my PS5 because it just looked bad on my setup." (fabian2k)
- 许多游戏和应用的HDR实现过度或不恰当,导致画面失真或不适。
游戏画面风格与真实感的争议
- 部分用户认为游戏不必追求真实感,艺术风格和视觉效果更为重要。
引用: "I don’t want realistic looking games, I want pretty looking games." (ChoGGi)
引用: "I actually consider it more of a minus if the graphics are too realistic." (serd) - 也有用户认为真实感在某些类型(如飞行模拟)中很重要,但需要平衡可读性和视觉效果。
引用: "A real problem for pilots is actually spotting where the airport is." (jillesvangurp)
- 部分用户认为游戏不必追求真实感,艺术风格和视觉效果更为重要。
技术细节与行业现状
- 评论提到HDR和色调映射的技术挑战,以及显示器动态范围的限制。
引用: "In the real world, the total contrast ratio between the brightest highlights and darkest shadows during a sunny day is on the order of 1,000,000:1." (perchingaix)
*引用:* "Monitors have been pulling 1000:1 and 2000:1 dynamic ranges since forever." (perchingaix)
- 评论提到HDR和色调映射的技术挑战,以及显示器动态范围的限制。
个人偏好与主观评价
- 许多评论强调HDR和画面风格是个人偏好的问题,没有绝对的标准。
引用: "I feel like this is very much a personal preference thing." (paulluuk)
引用: "I cannot be the only who barely notices this in games." (freilanzer)
- 许多评论强调HDR和画面风格是个人偏好的问题,没有绝对的标准。
总结:HDR在游戏和日常应用中的表现存在显著差异,用户对其效果的评价因个人偏好、设备配置和实现质量而异。尽管HDR在理论上能提升视觉体验,但其实际应用仍面临诸多挑战,且并非所有用户都认为其必要或有益。