UltraShadow II 加速阴影计算

UltraShadow II与GeForce 6系列GPU

 新的NVIDIA GeForce 6系列图形处理器（GPU）引入了NVIDIA公司的UltraShadow II技术，该技术加速了互动环境中阴影交集侦测的计算。UltraShadow II让开发人员在下一代游戏（例如id Software的DOOM III）中引入更复杂的光照效果，并且高品质、影片级的真实感。（图1）

Photo courtesy of id Software, © 2004

图1. 顶尖游戏的开发者想要设计出复杂的数字光源和逼真阴影，就如同这个场景展示的一样

 

加速阴影

 精确的阴影是实现逼真、可信场景的关键。多光源和大量对象、角色之间的交互作用包含了多步骤（multi-pass）的程序编制。对于每一帧，每个光源都必须为各对象所分析。 透过对现今的游戏采用NVIDIA专利申请中的UltraShadow II技术，开发人员就能创建绚丽的视觉特效，依此达成与众不同的观感和数字化环境，从而在和对手的竞争中取得优势。这是在光照和阴影渲染步骤阶段时提升性能的结果。事实上，开发人员无须专门编写程序，新的UltraShadow II技术就能够达成4倍的阴影锥（shadow volume）运算性能提升（相对于上一代）。 

技术提升

 蜡版（Stencil）阴影锥无需贴图操作或者色彩更新。这样一来，UltraShadow II就能够在生成蜡版式阴影锥的时候提供双倍的运算动力，让像素处理速度获得双倍的提升。对于开发人员来说这样的好处是免费、透明且无需额外编写代码。GeForce 6硬件能透过这种新的较上一代提升4倍的阴影锥生成速度来实现这样的好处。如果开发人员乐于结合使用UltraShadow II硬件新增的几个调用来进的话，其性能的提升甚至更大。 此外，NVIDIA UltraShadow II让编程人员透过消除不必要的区域运算来实现更高速的计算阴影。结合UltraShadow II技术，编程人员能够定义场景中的界线区（通常称之为“深度界线”），这个界线能够把计算限制在受光源影响的指定区域内。透过把光源计算限制在最受其影响的区域，整体的阴影生成处理就能够显著地获得加速。
图2表示出了我们定义了一个场景的子区域，把光照和阴影的计算限制在每个光源作用的有效区域内。 

 

图2. 为每个光源设置Setting zmin 和zmax values值以限制光照/阴影计算到合适的区域里

 编程人员能够调整临界区域内的阴影、创建难以置信的逼真视觉化效果，同时又能让高速移动的游戏达到令人畏惧的执行速度。这种阴影生成的加速技术同样能节省开发人员的时间，让他们能够把时间安排于其他更复杂、更耗时的特效上。 在接下来的插图（3、4、5）中，可以看到使用UltraShadow II技术充分地降低需要被检查的阴影区域的数量。UltraShadow II透过剔除阴影像素（让硬件忽略不会作用于最终画面的阴影像素），切切实实地实现性能提升 

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图3. 一个Doom III中的场景

 

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图4. 这些线是通过UltraShadow II进行阴影和光照计算后产生物体轮廓的阴影投射线

 

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图5. 同样的图像——较少的轮廓投射线——应用UltraShadow II后

 UltraShadow II技术同样能和NVIDIA智能取样 3.0技术完美的配合，确保阴影的边缘能获得正确抗锯齿效果。NVIDIA GeForce 6系列GPU在一个子像素的基础上保留了蜡版信息，确保阴影边缘能够获得抗锯齿处理，防止斑块或者锯齿观感。 

应用程序

 NVIDIA GeForce 6系列GPU拥有的UltraShadow II技术开启了下一代游戏的新特效。一个游戏或者应用程序在计算阴影的任何时候，UltraShadow II技术都能增强整体应用程序的性能。用于光照和阴影计算所需的步骤（pass）越多——例如场景中包含了多个光源和许多可见的物理对象——UltraShadow II技术就能越明显地增强性能，场景越复杂效果越明显。有了GeForce 6系列GPU和UltraShadow II技术，即将问世的下一代游戏例如DOOM III就能获得戏剧性的执行性能提升。 

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 图6. 下一代游戏使用UltraShadow II创造出照片般逼真的阴影，为引人入胜的数字体验做出贡献 

 

总结

 

NVIDIA GeForce 6系列GPU在实时电影级效果运算方面跨越了一大步。透过提供诸如UltraShadow II这样革新的技术，GeForce 6位为现今的前卫游戏提供强劲的动力。

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