Capcom如何将路径追踪技术引入RE ENGINE并应用于两款新作

Capcom的RE ENGINE团队同时在《生化危机 Requiem》和《PRAGMATA》两款游戏中推进路径追踪技术落地，两款作品各具不同的视觉风格定位。

历经两年研发，RE ENGINE团队搭建了一套参考路径追踪器，并在对标主流DCC路径追踪器完成光照验证后，将其演进为面向游戏优化的实用版本，深度整合了DLSS与NVIDIA RTX Kit。

最终成果显著：直接光照现已通过路径追踪器处理，彻底取代了传统阴影贴图；游戏进行时与过场动画之间的视觉差距大幅缩小；两款游戏中的发丝渲染也实现了实时光线透射效果。

NVIDIA游戏团队与RE ENGINE团队深入交流了从光线追踪迁移至路径追踪的全过程、内容管线的变化以及渲染器的未来规划。

为何选择此时在《生化危机 Requiem》和《PRAGMATA》中引入路径追踪？

RE ENGINE长期深耕渲染技术，涵盖光线追踪，致力于打造更具沉浸感的游戏体验。《生化危机 Requiem》与《PRAGMATA》对光照的依赖程度日益加深——无论是阴暗氛围、复杂材质还是自然反射，光照质量都直接影响玩家体验。

游戏团队希望间接光照与反射能够在整个场景中自然融合，而非逐一手动调整。NVIDIA路径追踪与帧生成技术的持续进步，使得原本仅限于离线渲染的画质得以在实时游戏中实现。

我们也希望为高端PC用户提供只有强劲硬件才能实现的极致体验。

路径追踪技术的引入，是多年研发积累、游戏团队的创作诉求、外部技术的成熟以及市场环境的变化共同促成的结果。

在开发版本中，看到光照在整个场景中自然衔接的那一刻令人印象深刻——此前需要逐一调整的反射与间接光照开始形成统一的空间感，让我们对实时渲染迈入新世代充满信心。

我们也持续推动知识共享与跨团队培训，覆盖技术美术师和美术师等渲染工程师以外的岗位。要有效运用新一代光照技术，仅有技术本身远远不够，团队还需要具备将其融入真实游戏开发流程的制作结构与专业能力。我们将路径追踪视为实时渲染演进历程中的重要转折点，而不仅仅是视觉层面的升级。

如何在多个游戏项目中完成从光线追踪到路径追踪的技术演进？

两支团队携手合作，在《生化危机 Requiem》和《PRAGMATA》发布前用两年时间持续打磨画质。我们首先开发了一套参考路径追踪器，随后构建了针对DLSS Ray Reconstruction降噪优化的游戏向路径追踪器。参考路径追踪器在与主流DCC路径追踪器对照验证光照细节表现与反弹结果的过程中得到了持续完善。

游戏版本随后经过精简，以高效运行于实时环境中。

技术美术师主导了游戏内的集成工作，使路径追踪得以同步引入两款游戏。当某些元素难以正确支持时——例如依赖模糊滤镜的透明灯罩——团队会迅速将问题及改进方案同步给所有相关人员，推动路径追踪在游戏中稳定落地。

路径追踪实现方案与此前的光线追踪渲染器相比有哪些区别？

此前，光线追踪仅用于间接光照。在《PRAGMATA》和《生化危机 Requiem》中，它同样应用于直接光照。角色光照的提升尤为明显，阴影层次感和间接照明效果都得到了显著改善。

传统光线追踪依赖阴影贴图，后者往往受限于分辨率。在过场动画中，由于阴影经过手动调整，这一问题相对不明显；但在游戏实机画面中，光照质量的不足则会更加突出。路径追踪始终处于激活状态，游戏画面与过场动画之间的视觉落差因此大幅缩小。

如何确保光线追踪和路径追踪在各类设备上均可稳定运行？

《生化危机 Requiem》和《PRAGMATA》以相对封闭的场景环境为主，这对我们有所助益。此外，RE ENGINE采用基于RayQuery的光线追踪方案，支持随时对光线追踪进行持续验证，为跨设备稳定运行奠定了坚实基础。

降噪是路径追踪的核心挑战之一，NVIDIA DLSS Ray Reconstruction相比手写Shader方案提供了更快、更稳定的降噪效果，是我们实现方案的重要基础。

此外，我们还需要针对存在几何缺失的破损区域优化反射与阴影效果。在此前基于阴影贴图的光线追踪方案中，AlphaTest并不会带来特殊问题；但在路径追踪中，生成软阴影需要在光线命中时在Shader中对镂空区域进行评估。若在每次光线命中时都执行AlphaTest的纹理采样，开销过大。为此，我们创建了一种轻量级的ScreenSpaceAlphaTest方法，将光线命中位置与屏幕空间深度进行比较，以判断光线是否应穿透该区域。

在使用NVIDIA RTX Kit和DLSS 4时，如何在复杂场景中管理采样、噪点与降噪？

对于自发光采样，若仅依靠BSDF采样结果，贡献只会在命中时累积，会产生大量噪点。为此，我们引入了专用的Next Event Estimation（NEE）采样结构。此外，为降低IBL主导的室内场景中的噪点，我们采用ReSTIR GI对有效路径进行采样。我们并未直接使用RTX Kit中的现成实现，而是根据公开论文自行重新实现了ReSTIR GI。

路径追踪如何改变了内容管线——尤其是《PRAGMATA》的科幻环境与《生化危机 Requiem》的写实风格在材质与光照上的差异？

在两款游戏中，路径追踪均提升了全局光照与镜面反射质量，推动了各自艺术视觉的高品质实现。《生化危机 Requiem》着重还原现实世界，高精度路径追踪光照大幅提升了场景整体的一致性与空间可信度。它也使资产质量与实现问题更易于发现，因此我们不仅对光照进行了全面审查，也对资产制作规范、实现规则和质量验收标准进行了系统梳理，最终建立起贯穿整个内容管线的质量保障开发流程。

路径追踪与发丝渲染同样高度契合，Grace的发丝在实时光线透射下呈现出显著的体积感与材质质感。

对于《PRAGMATA》而言，路径追踪与其硬表面科幻环境高度兼容，高品质反射全面提升了画面表现力。由于表面精度、法线与材质设置对最终画面的影响更为直接，具备反射意识的资产制作与质量审查变得愈发重要，内容管线也随之进化，将质量管控从光照阶段前移至资产制作阶段。

《PRAGMATA》同样采用了发丝渲染：结合路径追踪透射效果，频繁的三维运动与Diana的长发相得益彰，使动作呈现更具动感。实现Diana的长发需要克服发丝数量、骨骼数量与物理控制优化等多重难题，这离不开从《生化危机 Requiem》中积累的经验以及RE ENGINE团队与《PRAGMATA》团队的通力合作。

两款游戏均需同时兼容路径追踪、现有光线追踪以及基于探针的GI光照方案。

开启路径追踪后，《生化危机 Requiem》最显著的视觉提升体现在哪里？

是物体存在于场景中的真实感。正确描绘物体相互接触的区域，需要精准的阴影与间接光照结果。角色面部尤为如此，这也是上述视觉效果最集中呈现的区域。这种品质水准只有通过路径追踪计算全局光照才能实现。此外，间接光照产生的阴影赋予了场景独特的立体感与落地感，这是路径追踪独有的视觉特质。

这一级别的画面质量，传统光栅化技术难以企及。

Q&A

Q1：RE ENGINE的路径追踪与此前的光线追踪在技术上有哪些核心区别？

A：最大的区别在于直接光照的处理方式。此前光线追踪只用于间接光照，而《生化危机 Requiem》和《PRAGMATA》中路径追踪同时覆盖直接光照，彻底取代了传统阴影贴图。此外，路径追踪始终处于激活状态，游戏实机画面与过场动画之间的视觉差距因此大幅缩小，角色光照的层次感与间接照明效果也得到了显著提升。

Q2：Capcom是如何解决路径追踪中AlphaTest性能开销过高的问题的？

A：Capcom开发了一种轻量级的ScreenSpaceAlphaTest方法。由于在每次光线命中时都执行完整的AlphaTest纹理采样开销过大，该方法改为将光线命中位置与屏幕空间深度进行比较，以判断光线是否应穿透镂空区域，在保证软阴影效果的同时有效控制了性能开销。

Q3：路径追踪对《PRAGMATA》和《生化危机 Requiem》的发丝渲染有哪些具体提升？

A：两款游戏均采用了发丝渲染，并结合路径追踪光线透射效果实现了显著提升。《生化危机 Requiem》中Grace的发丝在实时光线透射下呈现出更强的体积感与材质质感；《PRAGMATA》中Diana的长发则借助路径追踪透射与频繁的三维运动相结合，使动作表现更具动感。实现Diana的长发还克服了发丝数量、骨骼数量与物理控制优化等多重技术难题。