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與3D革命同行:《鐵拳》二十載的技術進化

《鐵拳7》已經正式發售了家用機和PC版。這個誕生於上世紀90年代中葉3D遊戲萌芽期的經典系列,與《靈魂能力》《VR戰士》共同撐起了3D格鬥遊戲的天空,更是最終成為這個類型的招牌作品,在前二者和後來者《死或生》均在上世代後止步不前的情況下成為第一部在次世代主機推出全新續作的3D格鬥遊戲,其歷史地位不需多言。

技術上,《鐵拳》自一開始就植根於家用機級別的硬體,見證了3D主機硬體與圖形技術從萌芽到成熟的整個過程,它圖形技術的演變,本身就是格鬥遊戲3D時代的一本完全歷史。

情定PlayStation

《鐵拳》起始於Namco在上世紀90年代初針對3D模型渲染的一系列技術試驗,並在1994年從世嘉招攬了《VR戰士》的設計師石井精一之後正式立項。當時的3D格鬥遊戲霸主自然是石井參與開發的《VR戰士》,運行在昂貴的世嘉Model 1基板上。Namco對一款直接挑戰龍頭老大地位的遊戲並不十分自信,決定使用較為廉價的硬體,一是降低成本,二是更好的說服街機廳引入。

Namco的選擇是與索尼合作研發的System 11基板,這塊基板是索尼尋求Namco這樣的大型街機廠商對PS主機支援時的合作誕生的產物,其配置與PS主機幾乎完全相同,顯存則為翻倍的2MB,具備較完善的3D能力,但與世嘉Model 2這樣的頂尖街機基板還存在差距,優勢則是更低的成本。

Namco System 11基板

針對System 11的機能特性與限制,Namco在圖形效果上做出了一些調整與妥協。相比《VR戰士》全3D的場景與背景,初代《鐵拳》的對戰舞臺僅有場景的地面與遊戲角色是3D的,背景採用了靜態2D貼圖。角色的多邊形數量較少,但使用了平滑渲染技術來提高角色模型的視覺效果,沒有《VR戰士》那樣的棱角感,《鐵拳》也是主機上第一款運行在60幀的3D格鬥遊戲,相比之下土星版《VR戰士》是30幀。在玩法上《鐵拳》相對簡單,對Namco來說,這一作更像是一種試驗。

《鐵拳》前兩代實際上是“偽3D”格鬥遊戲,場景為橫版平面,背景則是2D貼圖

一年後迅速登場的《鐵拳2》仍運行在System 11基板上,解析度和幀數保持在320×240和60fps,較為簡單的場景和2D背景保持不變。本作中的角色模型取消了平滑渲染,棱角感比較明顯,但角色的比例和動作的流暢度都有顯著的提升,光照的層次感也更豐富,在有限的資源下為簡單的戰鬥舞臺呈現出了深邃的氣氛。

《鐵拳2》的光照更具深度

考慮到成本問題,Namco並未將1996年11月發售的《鐵拳3》轉向更昂貴的,《山脊賽車》《皇牌空戰》等遊戲使用的System 22基板,而是深挖System 11的潛力,他們的做法是:超頻。針對《鐵拳3》的基板升級為System 12,處理器頻率從33MHz提升到50MHz,大大提升了建模處理能力和記憶體頻寬。遊戲的背景不再是2D貼圖,而是隨場景移動的3D建模,色彩光照也有了提升,解析度也從240p提升到384x480i。

《鐵拳3》第一次採用了全3D的背景

但System 11/12的使命還沒有結束,1999年上市的《鐵拳Tag Tournament》依然運行在這塊基板上,但相比《鐵拳3》主要的變化在玩法上,也就是TT系列標誌性的雙人切換玩法,畫面上與《鐵拳3》相比幾乎沒有變化,畢竟在前作上,System 12的機能基本已經開發殆盡了。PS1時期的《鐵拳》在技術層面,還遠遠無法和使用強大昂貴的Model 2/3基板的《VR戰士》相提並論。

運行在昂貴的Model 3基板上的《VR戰士3》的效果不是當時的家用機硬體可以相提並論的

與世代一起飛躍

《鐵拳》系列第一次真正的世代革新,不是來自正統續作,而正是上面提到的《鐵拳TT》。該作的PS2版在主機發售同月上市,玩法與System 12街機版完全相同,但畫面進行了全方位的重制,類似《靈魂能力》的Dreamcast版與System 12版本的差別。角色和場景的多邊形數量大幅度提升,最高可達200萬/秒的多邊形數量遠超當時市面上的任何3D格鬥遊戲,對比之下,DC版的《靈魂能力》僅有每秒約100萬多邊形的輸出規模。

場景中的植被是可以與角色的移動和倒地交互的

借助PS2高達15GB/s的記憶體頻寬,《鐵拳TT》在光照上帶來了巨大的進步,角色的皮膚、著裝,場景中木頭、水泥等材料的質感有了體現,還加入了基本的反射、漫散射、光暈等效果,讓遊戲的畫面呈現出了那個時代的CG動畫才有的觀感。遊戲的解析度為640x448i,隔行分場掃描輸出讓畫面的鋸齒感稍顯強烈,這個問題後來則在歐美版中得到一定程度的修正。

使用半透明疊加貼圖實現的場景倒影反射

2001年夏發售的《鐵拳4》則是系列第一次全方位的進化,遊戲第一次轉為了場景全3D,角色也可以360度自由移動(前四作中背景與格鬥場景是相互獨立的),連段與場景之間的交互也首次出現。遊戲的角色動作動畫依然是動作捕捉與手工調整關鍵幀動畫的結合,精度則有了大幅提高。這一作的街機版使用的是System 246基板,和System 11/12一樣,是與索尼合作開發的,採用的是PS2的核心硬體。System 246隨後又升級為System 256,和System 11到12的變化相似,用硬體超頻的辦法提升性能。

《鐵拳4》的場景複雜度在當時的3D格鬥遊戲中堪稱翹楚

圖形技術層面《鐵拳4》相比《鐵拳TT》的進化不算顯著,最大的變化是解析度變為了640x448p逐行輸出,畫面的精細度有所提升。光照光暈和散射等效果全部保留,還加入了與同時代相比效果非常出色的3D水體。遊戲的資源調配也傾向於場景與特效,角色的多邊形數從《鐵拳TT》的約6000-7000大幅減少到約2000-3000。

系列在PS2時期的最後一作是2004年登陸System 256基板的《鐵拳5》,第二年初發售PS2版。《鐵拳5》的場景細節相比4代有了提高,更接近《鐵拳TT》的背景地形複雜程度,多邊形數量恢復到了《鐵拳TT》時代的150-200萬/每秒級別。貼圖精度有了明顯的提高,新的角色被擊倒時擊碎地面的效果雖然只是簡單的材質替換,對演出效果的提升卻顯而易見。

角色倒地的地板破碎效果第一次在《鐵拳5》中出現

PS2的記憶體頻寬優勢也得到了充足的利用,呈現出了一些比較初級,但同時期並不多見的複雜半透明效果,例如模擬的景深,以及大量使用的火焰與空氣扭曲特效。畫面觀感的變化主要來自美術方面的改變,人物和場景物件質感不再是呈現的重點,《鐵拳4》發亮的CG感有所減弱,這也是到目前為止系列美術風格定型的一作。

貼圖加半透明實現的偽景深效果

《鐵拳5》的街機升級版《黑暗復活》隨後被移植到PSP和PS3(僅有下載版),包含了原版和《黑暗復活》中所有的場景,還包括了同一場景的白天/黑夜版本。值得一提的是PS3版《鐵拳5:黑暗復活》是系列第一次以高清畫質呈現,解析度是當時罕見的1080p,下載體積卻僅有603MB,可以說是史上第一部高清重制遊戲了。

《鐵拳5:黑暗復活》1080p的畫面在上世代是極為少見的

邁向高清

系列在上世代高清主機上只推出了兩部新作,分別是2007年的《鐵拳6》和2011年的《鐵拳TT2》。所使用的基板?猜對了,仍然是與索尼合作開發,基於PS3硬體,編號System 359。隨後的System 369不再是超頻升級版,而是採用了PS3 Slim硬體的體積與功耗優化版本,性能保持不變。

高級著色器的發展,讓《鐵拳6》不再像系列PS2時期的遊戲一樣使用基於貼圖和半透明的小技巧來呈現複雜的效果,遊戲的場景交互和格鬥效果更上一層樓,可交互3D水體、更複雜的粒子與地面破壞特效都大大提升了畫面的觀感,系列也第一次出現了可破壞的多階段舞臺效果。

《鐵拳6》採用了大量的後處理效果

在顯而易見的貼圖與建模精度的提升之外,最顯著的特效是基於物件的動態模糊,提升了格鬥家們打擊的動感,不過資源消耗也相當大。街機版《鐵拳6》的解析度為720p,使用了物件動態模糊的升級版《血族叛亂》解析度降低為1024×720,基於這一版本的PS3和Xbox 360版的解析度更是只有576p。

上世代的系列最後一作是2011年的《鐵拳TT2》,承襲前作《鐵拳TT》,依然以雙人組隊戰鬥為賣點。遊戲圖形引擎基於《鐵拳6》,解析度採用了動態設計,原生為720p,隨場景和角色複雜度動態降低。角色與場景的建模均有小幅的提升,場景的生動感較之《鐵拳6》尤為明顯。場景的光照更貼近真實,高光效果的幅度降低,整體更加自然。

最近的一作自然是本月發售的《鐵拳7》了,從哪個角度來說,本作的技術底層都有翻天覆地的變化:首先,街機版的基板不是基於PS4的了……而是採用了PC架構的System ES3,運行的是嵌入系統版Windows 7;遊戲的引擎也不再是Namco自有的圖形技術,而選擇了流行的協力廠商引擎虛幻引擎4,這二者的結合大大降低了遊戲的開發與移植成本。

除了意料之中的角色、貼圖與場景精度的提升之外,最大的變化當屬基於物理特性的渲染模型(PBR),場景與角色的質感第一次以其真實的面貌展現出來,不過虛幻引擎相當標誌性的塑膠/油膩感在角色皮膚的呈現還是有所體現,遊戲的美術風格因此也比較接近4代的CG感。大量後處理效果的運用以及高級場景互動的使用賦予了遊戲前所未有的動態,例如角色倒地的地板破碎效果加入基於物理引擎的動態碰撞,故事模式下加入了電影膠片噪點的效果來提升臨場感等等。

基於GPU運算的複雜粒子效果

故事模式下《鐵拳7》使用了大量的膠片噪點+邊緣畸變效果

街機版本的解析度為1080p,主機版本則有所降低,普通PS4版為864p,PS4 Pro為1080p,Xbox One版僅有720p,不過本作首次登陸PC平臺,PC版的玩家則可以享受到最高4K的畫面。

作為歷史最悠久的3D格鬥遊戲之一,《鐵拳》系列自誕生以來就見證了3D遊戲從萌芽到成熟,到高速發展的整個進程,和植根於街機的《VR戰士》《靈魂能力》等同期誕生的3D格鬥遊戲不同的是,《鐵拳》自一開始就與3D主機硬體,尤其是PS主機的發展息息相關,每個時代都走在3D圖形技術和家用主機硬體運用的最前沿,隨著《鐵拳7》正式來到本世代主機和新的戰場PC平臺,它的技術傳奇,還將繼續下去。

參考視頻:

Tech Evolution: Tekken - 9 Games, 23 Years, 4 Console Generations!