游戏特效为什么做不到像电影特效里的那样真实？
这个问题触及了游戏与电影在特效呈现上的核心差异，也关乎到技术、成本、实时性以及最终的体验。之所以游戏特效往往难以企及电影特效那种令人叹为观止的真实感，原因可以从几个层面来深入剖析。
首先，最根本的区别在于“实时性”。电影特效，或者说我们常说的VFX（Visual Effects），本质上是一种“预渲染”的作品。电影制作团队花费大量时间和算力，在后期制作阶段，将每一个画面中的每一个细节都精雕细琢，计算出光影、碰撞、粒子、材质等一切物理现象，生成最终的帧。这个过程可以容忍极高的计算复杂度，因为它只执行一次，而且对最终输出的质量有绝对的优先权。反观游戏，它的核心是“实时互动”。玩家在屏幕前是主动的参与者，游戏引擎需要在每一秒钟内，根据玩家的操作和游戏逻辑，动态地计算并渲染出数十甚至上百帧画面。这意味着，游戏特效必须在极短的时间内完成所有计算，这就像是在赛跑，而电影特效则是在进行一项精密的实验室实验。这种实时性要求，迫使游戏开发者必须在真实感和性能之间做出艰难的权衡。
其次，“计算资源”的分配逻辑也截然不同。电影制作拥有近乎无限的计算资源（在预算允许的范围内）。他们可以使用庞大的渲染农场，动用上千台服务器进行并行计算，即使某个特效需要数天甚至数周才能渲染出一帧，那也是可以接受的。而在游戏领域，主要的计算资源是玩家购买的游戏设备——无论是PC还是游戏主机。这些设备必须在性能上有一定的普适性，同时还要兼顾运行游戏本身、AI逻辑、物理引擎以及玩家的交互，特效仅仅是其中的一部分。因此，游戏特效的开发过程，更像是在一个资源极其有限的环境中，如何挤出最多的“真实感”来。开发者需要进行大量的优化，简化模型，使用更高效的渲染技术，有时甚至要牺牲一部分细节来保证流畅的帧数。
再者，“艺术风格”与“写实度”的追求也有差异。虽然很多游戏追求写实风格，但并非所有游戏都如此。很多游戏，特别是那些幻想题材或者风格化的游戏，反而会刻意地去营造一种独特的视觉语言，而不是追求照片级的真实。这种风格化本身就是一种艺术表达，它可能通过夸张的色彩、非写实的模型、甚至是抽象的粒子效果来传达情感和氛围。而电影，尤其是叙事性强的真人电影，往往需要特效来“隐形”，让观众沉浸在故事中，几乎不会意识到这是特效。这种“无痕”的真实感，是电影VFX追求的极致。
举例来说，像水流的模拟，在电影里，可以利用高度精密的流体动力学模拟软件，精确计算每一个水滴的运动轨迹、折射、反射、飞溅以及与物体表面的交互，并进行长时间的渲染。一个几十秒钟的水面镜头，可能需要消耗海量的计算时间和人力去调整参数，力求达到物理上的完美。而在游戏里，如果要做同样逼真的水，实时计算如此复杂的流体动力学几乎是不可能的。游戏开发者往往会采用一些“欺骗”的手法，比如使用预设的动画序列、屏幕空间的反射和折射技术、以及简化的粒子系统来模拟水的效果。这些技术在一定距离或特定角度下看起来非常逼真，但如果玩家仔细观察，或者做一些超出预设的行为，就可能露出破绽，比如水不会溅起来，或者穿模。
同样的，对于火焰、烟雾、爆炸等粒子效果。电影特效可以精细地控制每一个粒子的生成、运动、碰撞、燃烧、消散，以及它们与光照的交互。烟雾的密度、火焰的温度、爆炸的冲击波，都可以通过复杂的模拟参数来精确控制，并且可以烘焙大量的光照信息。游戏则需要使用粒子系统，这些粒子通常是简单的2D或3D图元，通过预设的参数和纹理来模拟效果。即使是最先进的游戏引擎，其粒子模拟的复杂度和逼真度也远不如电影级别的离线渲染。
还有一个重要的因素是“成本”。电影的VFX团队往往非常庞大，包含各种领域的专家，他们的工作需要大量的资金支持。而游戏开发团队，虽然规模也在不断扩大，但在有限的预算下，他们需要将资源分配到引擎开发、游戏玩法、AI、剧情、音效以及美术的各个方面。在“真实感”上投入过多的资源，可能会挤占其他同样重要的开发环节。
总而言之，游戏特效与电影特效在真实感上的差距，并非意味着游戏技术不够先进，而是因为它们服务于完全不同的目的和平台。游戏特效是在实时互动的框架下，在有限的计算资源中，在风格化与写实度之间寻求平衡的艺术。而电影特效则是在预渲染的模式下，拥有近乎无限的计算资源，以极致的写实度为主要追求。随着技术的进步，游戏特效的真实感正在不断提升，但要完全达到电影级别的“照片真实”，在可预见的未来，依然存在着巨大的技术和成本鸿沟。
首先，最根本的区别在于“实时性”。电影特效，或者说我们常说的VFX（Visual Effects），本质上是一种“预渲染”的作品。电影制作团队花费大量时间和算力，在后期制作阶段，将每一个画面中的每一个细节都精雕细琢，计算出光影、碰撞、粒子、材质等一切物理现象，生成最终的帧。这个过程可以容忍极高的计算复杂度，因为它只执行一次，而且对最终输出的质量有绝对的优先权。反观游戏，它的核心是“实时互动”。玩家在屏幕前是主动的参与者，游戏引擎需要在每一秒钟内，根据玩家的操作和游戏逻辑，动态地计算并渲染出数十甚至上百帧画面。这意味着，游戏特效必须在极短的时间内完成所有计算，这就像是在赛跑，而电影特效则是在进行一项精密的实验室实验。这种实时性要求，迫使游戏开发者必须在真实感和性能之间做出艰难的权衡。
其次，“计算资源”的分配逻辑也截然不同。电影制作拥有近乎无限的计算资源（在预算允许的范围内）。他们可以使用庞大的渲染农场，动用上千台服务器进行并行计算，即使某个特效需要数天甚至数周才能渲染出一帧，那也是可以接受的。而在游戏领域，主要的计算资源是玩家购买的游戏设备——无论是PC还是游戏主机。这些设备必须在性能上有一定的普适性，同时还要兼顾运行游戏本身、AI逻辑、物理引擎以及玩家的交互，特效仅仅是其中的一部分。因此，游戏特效的开发过程，更像是在一个资源极其有限的环境中，如何挤出最多的“真实感”来。开发者需要进行大量的优化，简化模型，使用更高效的渲染技术，有时甚至要牺牲一部分细节来保证流畅的帧数。
再者，“艺术风格”与“写实度”的追求也有差异。虽然很多游戏追求写实风格，但并非所有游戏都如此。很多游戏，特别是那些幻想题材或者风格化的游戏，反而会刻意地去营造一种独特的视觉语言，而不是追求照片级的真实。这种风格化本身就是一种艺术表达，它可能通过夸张的色彩、非写实的模型、甚至是抽象的粒子效果来传达情感和氛围。而电影，尤其是叙事性强的真人电影，往往需要特效来“隐形”，让观众沉浸在故事中，几乎不会意识到这是特效。这种“无痕”的真实感，是电影VFX追求的极致。
举例来说，像水流的模拟，在电影里，可以利用高度精密的流体动力学模拟软件，精确计算每一个水滴的运动轨迹、折射、反射、飞溅以及与物体表面的交互，并进行长时间的渲染。一个几十秒钟的水面镜头，可能需要消耗海量的计算时间和人力去调整参数，力求达到物理上的完美。而在游戏里，如果要做同样逼真的水，实时计算如此复杂的流体动力学几乎是不可能的。游戏开发者往往会采用一些“欺骗”的手法，比如使用预设的动画序列、屏幕空间的反射和折射技术、以及简化的粒子系统来模拟水的效果。这些技术在一定距离或特定角度下看起来非常逼真，但如果玩家仔细观察，或者做一些超出预设的行为，就可能露出破绽，比如水不会溅起来，或者穿模。
同样的，对于火焰、烟雾、爆炸等粒子效果。电影特效可以精细地控制每一个粒子的生成、运动、碰撞、燃烧、消散，以及它们与光照的交互。烟雾的密度、火焰的温度、爆炸的冲击波，都可以通过复杂的模拟参数来精确控制，并且可以烘焙大量的光照信息。游戏则需要使用粒子系统，这些粒子通常是简单的2D或3D图元，通过预设的参数和纹理来模拟效果。即使是最先进的游戏引擎，其粒子模拟的复杂度和逼真度也远不如电影级别的离线渲染。
还有一个重要的因素是“成本”。电影的VFX团队往往非常庞大，包含各种领域的专家，他们的工作需要大量的资金支持。而游戏开发团队，虽然规模也在不断扩大，但在有限的预算下，他们需要将资源分配到引擎开发、游戏玩法、AI、剧情、音效以及美术的各个方面。在“真实感”上投入过多的资源，可能会挤占其他同样重要的开发环节。
总而言之，游戏特效与电影特效在真实感上的差距，并非意味着游戏技术不够先进，而是因为它们服务于完全不同的目的和平台。游戏特效是在实时互动的框架下，在有限的计算资源中，在风格化与写实度之间寻求平衡的艺术。而电影特效则是在预渲染的模式下，拥有近乎无限的计算资源，以极致的写实度为主要追求。随着技术的进步，游戏特效的真实感正在不断提升，但要完全达到电影级别的“照片真实”，在可预见的未来，依然存在着巨大的技术和成本鸿沟。
网友意见
一句话：「计算成本不一样。」
在《
Real-Time Rendering, Third Edition (豆瓣)》(2008)的第19.1节谈论到动画电影和游戏在渲染上的一些比较，例如《
美食总动员 (豆瓣)》(2007)中：
- 使用的机器群集大概有3100个核，每个可使用16GB内存
- 平均每帧花费 6.5个CPU小时（更正前误写为小时），复杂的场景要花上数十小时
对于游戏来说，基本要求是30FPS，即约0.033秒渲染一帧。那么如果想达到2007年动画电影的水平，即从6.5小时加速至0.033秒，简单计算比例的话大约要该CPU（更正前误写为集群）的70万倍的计算能力。
在21世纪初因游戏而延生的GPU，其运算量比CPU要高，单以浮点计算量来说，这篇
博文作了一张比较图：
2007年的Xeon大概是每核10 GFLOPS，现在的GTX Titan是4500 GFLOPS，假设现在的GPU计算能力是2007年CPU的450倍，而GPU继续类似
摩尔定律，以每年翻倍的速度提升，大概在16年后，即2030年，实时游戏渲染的计算量能达到1997年动画电影渲染的计算量。
当然，这个问题还有许多因素，我尝试以乐观和悲观去分类。
乐观因素：
- 实时渲染的算法与离线渲染的算法不同，同样的品质下可以用更少的计算量
- 游戏中一些计算可以通过预计算减少每帧重复运算（其实离线渲染也有……）
- 人们不单纯追求真实性，也需要抽象性及艺术表现
悲观因素
- 除了计算量，其他方面可能追不上（内存频宽、总綫频宽）
- 游戏需要低延迟（low latency）而不单纯是高吞吐量（high throughput），实时渲染的问题比上述的计算量问题更难
- 游戏一般希望最坏的情况下达30 FPS而不是平均情况
但总终而言，根据以上分析，同年份的动画渲染及游戏渲染可能有相差数十万倍的性能。除非离线渲染在未来已达到人类视觉的极限（与现实无异）而不需要再提升，游戏渲染难以在同年到达动画渲染的水平。
基于计算量的差异，目前动画和游戏在渲染上的区别：
- 动画的模型非常精细，并且大多使用镶嵌（tessellation）技术提高曲面圆滑程度。游戏通常使用较小的模型。
- 离线渲染通常采用光线追踪（ray tracing）、路径追踪（path tracing）等渲染方式。游戏通常使用基于光栅化（rasterization）方式。
- 游戏渲染采取更大幅度的近似化（approximation）。
另外，游戏渲染含有一些和动画渲染不同的需求：
- 摄像机可以有限度由玩家操控，场景要更完整。动画有时候只需要在镜头内的场境有足够细节便可以。
- 玩家角色和非玩家角色（NPC）的动画都需要互动，并考虑不同动作之间的过度，制作方式更复杂。
- 一些游戏支持日夜、天气等变化，光照不能简单地预计算。
- 由於游戏的不确定性，许多参数需要自动生成（例如Tone Mapping），这需要额外的计算。
简单地讲，游戏渲染有较多动态部分，动画渲染有较多静态部分。
作为游戏开发者，也仅是希望在有限的资源内做到最好。最后发两张截图比较游戏渲染的进展。
2000年的《
American McGee's_Alice》
2011年的《
Alice: Madness Returns》
=================================
更正
2014/3/26: @
余茂新在评论中指出数字不合理，找到这篇
NewsFlash: Render stats for Ratatouille，说6.5一帧是单个CPU的时间。所以43875天 / 3100 核 ~= 14天而已。不过由于该文不肯定 cpu-hour是指单个核还是四个核一起工作，如果是后者，则是14x4 = 56天。不过这不影响后面的计算。
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