Skybox视频游戏

Skybox是一种创建背景以使视频游戏关卡看起来比实际更大的方法。当使用天空盒时，关卡被封闭在一个长方体中。天空、远处的山脉、远处的建筑物和其他无法到达的物体被投影到立方体的表面上（使用一种称为立方体映射的技术），从而创造出遥远的三维环境的错觉。天穹采用相同的概念，但使用球体或半球体而不是立方体。处理3D图形的计算成本很高，尤其是在实时游戏中，并且存在多重限制。必须以极快的速度处理关卡，这使得实时渲染广阔的天空景观变得困难。此外，实时图形通常具有有限位深度的深度缓冲区，这限制了可以在远处渲染的细节量。为了避免这些问题，游戏经常使用天空盒。传统上，这些是简单的立方体，最多可在面上放置六种不同的纹理。通过仔细对齐，位于天空盒正中间的观看者将感知到由这六个面孔组成的真实3D世界的错觉。当观看者在3D场景中移动时，天空盒通常相对于观看者保持静止。这种技术创造了天空盒中的物体无限远的错觉，因为它们没有表现出任何视差运动，而更靠近观察者的3D物体看起来确实在移动。这通常是对现实的良好近似，当视点偏移相对较小的距离时，远处的物体（如云、星星甚至山脉）似乎是静止的。然而，设计者必须小心他们包含在固定天空盒中的对象。如果纹理中包含已知大小的对象（例如汽车），并且大到足以让观看者将其感知为靠近，则缺少视差运动可能会被视为不真实或令人困惑。天空盒的来源可以是任何形式的纹理，包括照片、手绘图像或预渲染的3D几何图形。通常，这些纹理在6个方向上创建和对齐，视角为90度（覆盖立方体的6个面）。

简单的基于纹理的天空盒有严重的缺点。它们不能被激活，所有物体在无穷远处看起来都一样遥远。从1990年代后期开始，一些游戏设计师构建了少量3D几何体以出现在天空盒中，以创建更好的深度错觉，除了用于非常远的物体的传统天空盒。这个构建的天空盒被放置在一个无法到达的位置，通常在关卡可玩部分的范围之外，以防止玩家接触天空盒。在这项技术的旧版本中，例如在游戏Unreal中展示的技术，这仅限于天空中的运动，例如云的运动。元素可以逐级变化，比如恒星物体的位置，或者天空的颜色，给人一种从白天到黑夜渐变的错觉。这个游戏中的天空盒看起来仍然无限远，因为天空盒虽然包含3D几何图形，但并没有随着玩家在关卡中的移动而移动观察点。

较新的引擎，例如Source引擎，继续这个想法，允许天空盒与玩家一起移动，尽管速度不同。因为深度是在对象的比较运动上感知的，所以让天空盒移动得比关卡慢会导致天空盒看起来很远，但不是无限远。也可以（但不是必须）包括围绕可访问的游戏环境（例如无法到达的建筑物或山脉）的3D几何图形。它们以较小的比例（通常为1/16）设计和建模，然后由引擎渲染​​以显得更大。与以全尺寸渲染相比，这会导致更少的CPU需求。该效果称为3D天空盒。在游戏《半条命2》中，这种效果被广泛用于展示位于17号城中心的巨大建筑“堡垒”。在游戏的最后章节中，玩家穿过城市前往堡垒，天空盒效果制作它随着玩家的移动而逐渐变大，完全看起来是关卡的一部分。当玩家到达城堡的底部时，它被分成了两部分。一个小的下部是主地图的一部分，而上部是3D天空盒。这两个部分无缝地融合在一起，形成一个单一的结构。