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電腦遊戲和PlayStation的愛好者,也許不久便可以享受光照效果與現實環境無異的虛擬世界,遊戲的逼真感也會大大加強。
香港中文大學的研究人員除了預先計算某一遊戲場面的所有可能光照效果外,還開發了一種方法,將儲存的數據壓縮,在遊戲進行時才即時解壓營造實時效果。
外星人模型的自然燈光效果(上); 黃博士與兩位博士生攝於他的實驗室 (右) |
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首席研究員中大計算機科學及工程學系黃田津博士指出,目前電子遊戲的光照效果有許多取巧的地方。
多數電腦遊戲,如Ace Combat(皇牌空戰)和Zapper(蚱蜢鬧翻天)等的畫面光照效果不會太真實,一般不會隨著玩者視線角度的轉變而改變。
黃博士獲獎的「全光照明」技術,卻可在理論和實用上提供可行的方案。
黃博士記錄每個三角面片頂點的光照效果。然後將所有可能光照效果的數據儲存。黃博士說:「這部分工作倒容易。」他指出,一個簡單的24-bit彩色場景,可能需要900MB的儲存空間,即佔去一隻數碼光碟儲存量的五分之一。
黃博士表示,他對這問題的貢獻,在於開發和應用一個「易於提取的壓縮技術」,將數據壓縮,然後在玩遊戲時將數據作實時解壓和合成圖像。
壓縮比例約為200:1,因此900MB的數據可縮減至3至4MB之間,令實際的應用變得可行。這種技術用兩種方法壓縮數據,其一是將數據「擠壓」,將其縮減百分之十五到二十,其次是將人類察覺不到的數據抽出。
壓縮技術是以訊號處理理論為基礎,現正由新力等電子遊戲開發商進行測試。
黃博士說:「只是壓縮數據是沒有用的。現在用於數碼攝錄機的JPEG和MPEG2等都是十分成功的壓縮技術。」
「問題是這些技術不能應用在電腦遊戲上。因為圖像合成是需要隨機提取數據,不像電影那樣逐格播放。因此我們的技術與傳統壓縮技術有很大差別。」
他補充說:「我們要特別為此編製一套十分專門的方法。有壓縮必有解壓,我們在設計壓縮程式時,同時要考慮如何達到實時解壓數據,重要的是不能動用太多計算量。」
黃博士說即使今日的電腦,也難以處理營造複雜光照效果的數據,如實時的焦散效果,因為計算量太多。
他補充說:「但抽取數據只需很少時間,因此我們決定預先計算所有效果。」
這項研究獲得著名的IEEE多媒體期刊2005年度最優秀論文獎,以及2004年度香港中文大學青年學者研究成就獎。
首席研究員
黃田津博士 : ttwong@cse.cuhk.edu.hk
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