探索前沿技術,打造高質量遊戲:TGDC今年講了哪些「黑科技」

2020-12-16 騰訊網

或許,沒有任何一個群體比遊戲玩家更看重科技進步所帶來的力量。畢竟,對於玩家而言,新技術的出現往往意味著全新的遊戲體驗。比如實時光線追蹤技術的出現,就讓我們首次可以在遊戲中見到如同科幻電影般的光影世界,讓一卡難求的RTX 3080「比黃金和鑽石還貴」。

雲計算技術的進步,讓衛星數據200萬GB的《微軟模擬飛行2020》成為了現實,為很多人帶來了期盼已久的「地球模擬器」體驗;而Valve推出的虛擬實境遊戲《Half-Life:Alyx》,則讓業內重新燃起了對VR技術的期待。

前沿技術對中國遊戲產業的推動也是顯而易見的。比如在過去一年裡,以《和平精英》為代表的虛幻4遊戲刷新了整體移動遊戲的水準,更流暢的人物動作、更真實的建模讓手遊也具備了帶來高品質體驗的能力。米哈遊獨特的卡通風格光影渲染技術和勾線渲染技術,讓前不久全平臺發布的《原神》驚豔了全球遊戲業。

作為互動娛樂形式,遊戲一直是科技的「第一實驗田」,新技術的出現也總能給遊戲行業帶來深刻的格局之變。然而對於大多數同行來說,如何將這些最前沿的技術用在自己的遊戲裡,或許才是最關鍵的問題。

在今年由騰訊遊戲學院主辦的第四屆騰訊遊戲開發者大會(Tencent Game Developers Conference,簡稱 TGDC)上,帕斯亞科技CTO謝怡欣、騰訊互娛NExT Studios高級技術美術師謝淵、光子技術中心Kevin Wang、魔方工作室群《王牌戰士》項目主美謝海天、NExT Studios高級工程師李奇和高級技術美術金力、研發效能部高級技術美術師劉凱,分別從程序、美術、音效等多個方面講述了新技術對於遊戲研髮帶來的提升。

對於遊戲開發者而言,掌握遊戲行業的最新風向、了解市場及用戶需求變化,並學習資深從業者根據實際經驗和案例總結的心得,最大化利用新技術優勢帶來高品質遊戲體驗,或許是TGDC更為重要的價值。

打造更真實的虛擬世界:如何用好光線追蹤技術?

「光追」是業內近幾年最熱門的話題之一,通過實時光線追蹤技術,遊戲畫面和場景可以更自然、逼真,而另一方面,由於運算量較大,光追技術往往需要較高的硬體性能、並導致掉幀現象。

對於這個問題,騰訊互動娛樂 NExT Studios高級技術美術師謝淵在演講中詳細介紹了光追的優勢與優化方案。

演講中,謝淵以騰訊NExT Studios發行的《重生邊緣》為例,介紹了光追技術常見的環境光遮擋、陰影、反射和全局光照等表現形式,展示了該技術還原遊戲畫面的光照與實景,最終讓遊戲畫面更逼真、細節更豐富的效果。

在遊戲當中,光線追蹤技術的運用最難的地方在於全局物體的漫反射以及自然光的效果,空前的實時渲染運算量會造成巨大的性能消耗,以至於很多玩家都知道「RTX ON FPS OFF」這樣令人無奈的梗。

騰訊互娛NExT Studios高級技術美術師 謝淵

他在演講中提到,「光線追蹤為我們打開了通往真實世界的一個大門,但光追再好,如果不能把它優化到我們需要的性能標準,也是沒有辦法推廣的」。為了在保證性能的前提下實現光追技術,他根據自己的經驗給出了多個光線追蹤優化建議,比如關掉反射中陰影的計算、限制RT反射計算的最大距離以及在沒有半透明物體場景關閉半透明反射計算等。

雖說光線追蹤技術能夠為我們打開「通往現實世界的大門」,但該技術對於遊戲世界真實感的提升,卻並不局限於寫實風格的遊戲,同樣可以用在二次元遊戲裡。而作為一款二次元風格的RPG遊戲,《王牌戰士》獨特的藝術風格和表現力同樣徵服了大量玩家。

在演講分享中,騰訊魔方工作室群《王牌戰士》項目主美謝海天則提到了卡通渲染的光線追蹤問題,並詳細解構了這款遊戲色彩、造型和動畫背後的「黑科技」。

對於卡通風格的遊戲而言,想要讓角色做到有色彩變化,需要處理漫反射環境中的顏色對比強度。不過,由於卡通渲染的光線追蹤關係並不是基於物理寫實的範疇,就需要通過直接指定漸變的形式,才能展現卡通角色更多的細節。

騰訊魔方互娛工作室《王牌戰士》項目主美 謝海天

在演講的最後,謝海天說到,「所謂的黑科技,就是因為我們在做的時候,並沒有前人做過,卡通渲染是充滿未知變數的領域,我們在尋找各種各樣的工具和道路來實現想要達到的效果,通過研究出來的工具,把非常好的畫面呈獻給大家」。

技術進步是遊戲行業發展的重要動力,隨著硬體升級、用戶需求的變化,遊戲精品化已經不只是趨勢,而是所有人都要面對的現實,前沿技術的運用可以讓更多開發者打造更出色的遊戲體驗,而光線追蹤技術則是打造真實遊戲世界不錯的嘗試方向。

打磨角色細節:妙用動捕與自動化內容生成

角色和動作是最容易讓玩家產生代入感的元素,然而對於很多遊戲,尤其是動作遊戲而言,角色行為往往要求大量的製作資源,不僅提高了研發成本,還拖慢了項目節奏。

在角色動作的表現上,動作捕捉則可以節約研發團隊的人力和時間。在題為「捕風捉影,讓虛擬更現實」的演講中,作為騰訊互動娛樂光子技術中心 Lead Motion Technician的Kevin Wang基於20多年的動作捕捉經驗向同行們分享了他的動作捕捉心得與技巧。

Kevin Wang不僅參與過電影《阿凡達》的製作,還參與過《死亡擱淺》、《戰神》以及《最後生還者》等大作的動作捕捉製作,他在提到動作捕捉對遊戲開發價值的時候提到,動作捕捉可以節省人力、時間和成本,能夠以最快的方式實時呈現概念,可以用相同的動捕數據拍攝不同鏡頭,利用多個角色替身,並呈現更為逼真的細節效果。

騰訊互動娛樂光子技術中心 Lead Motion Technician Kevin Wang

不過,動作捕捉並不是簡單的拍攝視頻,還需要針對不同的動捕類型做大量的準備工作,比如光學攝像機校正、準備反光球以及拍攝關節活動等等。Kevin Wang在演講中提到,並非所有的東西都可以用來做動捕,而且動捕數據需要數據清理、動作清理、鏡頭確認以及動畫加強等後期處理才能真正運用到遊戲裡。

隨著人們對遊戲品質的要求越來越高,角色表情也成為了很多玩家關注的細節,捏臉幾乎成為了MMO遊戲的標配,原因很簡單:角色面部的表現可以拉開與同品類遊戲的差距,是展現遊戲整體實力的關鍵。

在TGDC 2020線上大會期間,騰訊互娛研發效能部高級技術美術師劉凱分享了FACS測量體系,從五官、情緒和口型三個方面打造獨特的人臉藝術、並介紹了自研一站式面部技術解決方案Superman的優勢與應用技巧。

劉凱表示,在實際的項目開發中,確認與遵循一套美術標準非常重要,能夠提升團隊溝通和遊戲動畫製作的效率,而FACS體系就是很多遊戲大廠在用的標準,為了幫助美術高質量的量產,騰訊互娛研發效能部自主研發了Superman面部動畫管線工具。

騰訊互娛研發效能部高級技術美術師劉凱

通過對自動化技術的探索和沉澱,Superman工具已經可以做到支持骨骼框架與Blendshape數據互傳,能夠用於不同風格的各類角色,而且只需要兩步即可完成操作,讓開發效率提升10倍以上,劉凱在演講的最後說,「技術改變未來這件事,已經滲透在遊戲的美術研發中,通過藉助工具的能力,能夠讓美術拋開技術的限制,聚焦在藝術表現上」。

提高研發效率:Photogrammetry技術和向量化編程

對於很多中小研發團隊而言,3D大場景所需要的美術資源和研發時間是難以承受的,騰訊互娛NExTStidios高級工程師李奇和高級技術美術師金力則向同行們分享了可以快速輸入遊戲場景資源的Photogrammetry技術,並通過實際案例介紹了高效率打造3D大場景的方法。

作為近年來在遊戲業出現頻率越來越多的詞彙,Photogrammetry技術可以將對物體各個角度拍攝的照片導入軟體,快速生成還原模型的外貌和顏色,用短短數小時的時間完成傳統美術流程一周才能做到的事情。

在介紹Photogrammetry優勢的同時,金力還指出了該技術的一些局限性,比如不適合非寫實素材的製作,容易受到天氣影響以及不適合生成表面反射光滑的物體等。在隨後的演講中,他詳細介紹了從拍攝照片到3D還原、低模UV烘焙,最終導入遊戲引擎的完整美術製作過程。

騰訊互娛NExT Studios高級工程師李奇/高級技術美術師金力

由於Photogrammetry技術受到天氣的限制,拍攝照片往往會帶有拍攝環境的光照信息,難免與遊戲中的光照環境不一致,去掉貼圖上的光照信息才能放在引擎中重新著色。隨後,李奇則講解了NExTStudios自研的去光照流程,通過多種方式實現去環境光遮蔽效果,與整個自動處理管線流程完美結合。

為了幫助遊戲開發者降低維護成本,帕斯亞科技CTO謝怡欣在演講中分享了向量化編程的概念,藉助ECS框架、通過可讀性更高的編寫方式控制代碼管理成本,提升遊戲迭代效率。

帕斯亞科技CTO謝怡欣

謝怡欣認為,向量化編程不僅可以充分利用中高端硬體的計算資源,提升遊戲代碼的可讀性,降低遊戲的維護成本,還能夠提升程式設計師的「內力」,適用於遊戲客戶端、伺服器以及全棧等多種場景。

結語

面對充滿不確定性的2020年,科技對於遊戲研發而言會變的更加重要,引擎技術與研發工具的使用將成為精品遊戲繞不開的話題。比如心動網絡的聯合創始人戴雲傑就曾說,「公司過去一直在用Excel做遊戲,現在才開始學會用引擎」。

作為遊戲研發領域「傳道受業解惑」的平臺,騰訊遊戲學院舉辦的第四屆騰訊遊戲開發者大會以「Game 4 Change」為主題,邀請了來自國內外知名遊戲廠商與知名高校的30位一線遊戲人及跨領域專業人士,直面當下的市場變化和機遇。

對於遊戲行業而言,科技是第一生產力,在不斷改變和顛覆著整個遊戲行業。六位嘉賓從光追、動捕、自動化內容生成以及編程等多方面的分享展示了TGDC對於行業熱度和發展方向的精準洞察,通過專業化與開放式的內容分享向同行們展示了新技術的優勢與在遊戲研發當中的應用,引領業內開發者最大化利用科技優勢,為玩家和行業打造更出色的精品體驗。

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