過程化技術：打造「開放世界」的秘密

如果你經常接觸開放世界遊戲，應該不難發現在這些作品中，並不是每個角落都經過了精雕細琢。一張碩大的地圖裡，往往充斥著諸多相同的物件、地形和建築。某種程度上，這些都是使用過“過程化技術”的痕跡，背後也蘊藏了相當多的學問。

近幾年來，不同品類的開放世界內容頻頻推出，支撐這種遊戲場景開發的過程化技術，被越來越多的國內開發者所瞭解。騰訊互娛天美工作室的技術美術師楊拓，從 2016 年就開始致力於遊戲關卡設計，以及場景與玩法互動等技術的研究。在今年的 TGDC（騰訊遊戲開發者大會）上，他也就過程化技術進行了非常深入的討論。



為什麼要用過程化技術

何謂過程化技術？說得簡單點，就是用程式演算法自動生成內容的方式，來替代純粹的人工製作。這個“內容”囊括了美術資源和音樂音效，也多見於大場景的製作。當然，它並不是一個特別新鮮的東西，早幾年《無人深空》吹噓自己有 1840 億億顆星球可供探索，其實就用到了這種方式。

在 TGDC 的演講中，楊拓針對過程化技術的作用，給出了這樣的定義：

“美術提供一些元素，包括基礎的圖形或輪廓元件，以及一些可以調整的數值，最後加上一個可以抽象出來的公式，就能夠到你最後想要的結果。”


通常情況下，基礎的開放世界地圖，涵蓋了非常豐富的地形地貌，比如對應不同季節的草地、雪地。以往的 MMO 也會去塑造這些東西，但很少做到無縫連線，有時候需要切換大地圖才會具體替換到新的地貌效果。但時至如今，將所有的地形、地貌集中顯示在幾公里的範圍內，可以說成了一種最基本的要求。

在此基礎上，植被和生態系統的引入又將製作難度提高了一個層次。比如綠地要長綠草，越靠近沙土的地方草的密度越少，美術對植被的生長有嚴格的控制和規則。如果用傳統的筆刷工具，一次、兩次還能借助人力來完成，一旦場景發生改動，便要頻繁根據地形的改變來重新修改植被分佈，製作的難度相當高。

若是想進一步增加場景活力，到頭來還得牽扯到城市規劃。從最初的道路規劃到由此劃分出的區塊，再到區塊中的房屋、花園、停車場、通道，這些是一層層規則的疊加，背後是一整套規則的樹狀結構。一旦處於規則頂層的道路發生了變化，同樣也會引起道路周圍每個要素的變化。

如果細化到城市裡的建築或者某個房間，美術和原畫還需要對建築風格和效果做把控。除此之外，關卡策劃還會將掩體、跑酷攀爬等場景互動一併加入，這實際上都依賴於建築之間擺放的觸發器來控制。試想一下，一旦缺少標準的製作流程和方案，帶來的結果便是美術工作量的堆積，遊戲包體的膨脹和巨大的溝通成本。


不妨以《刺客信條：起源》為例，按照官方的說法，他們塑造了一個 120 平方公里的埃及場景。其中的城鎮數量少說幾十，每座城又有幾十棟建築，每個建築裡還包含傢俱、攀爬跑酷的觸發器，以及各種不同的牆面材質。在這樣工作量下，楊拓認為過程化技術將成為一個團隊的救命稻草：

“大世界的製作技術其實已經成型很久了，最近逐漸被人重視起來的原因，一是國外 3A 大廠遊戲品質不斷提升，使得在背後推進場景製作的技術，特別是 Houdini 技術逐漸被國內的各個工作室瞭解和接受，IEG（騰訊互動娛樂）內部每個工作室都有自己的一套 Houdini 管線（流水線），而且大家都在推進過程化的方案。

如果每個建築物件都要人工配，一個大世界有上千的部件，而且會經常有調整。全靠人力是不可行的。我們需要把這些物件進行模組化，通過模組的方式來管理每個物件的觸發器。另外一個是要有自動化的工具，根據建築的形狀來自動的把對應的觸發器生成出來。”


如何運用過程化技術

正如楊拓所言，談到過程化技術相關的工具，Houdini 是一個比較常用的圖形軟體。由於它是完全基於節點模式設計的產物，很適合用於“自動生成”一些東西，也和傳統的三維軟體有很大的差異。

最直觀的應用，就是在地表平面加入一些引數，很快便能創造有著高低差視角的遊戲關卡。開發者還可以在地形上連上一條曲線，用曲線讀取地形資訊，得到衝擊地形的河床以及這個河床所生成的河流。通過一些簡單的“點線面”輸入，進而獲取最終的效果。


但在楊拓眼中，如果不帶腦子的使用過程化技術，又會導致相當多的隱患：

“以河流為例，河流橫穿 8×8 公里的地圖。意味著你這個河流改變一點引數，河流橫穿的 8×8 地塊都是被汙染掉的，也就是說需要重新構建。如果有人開發手機遊戲，就知道我們的遊戲每天都做「增量構建」，也做「全量構建」。但如果地圖的所有地塊每天做全量構建，對遊戲場景的開發迭代很不利。”

緊接著，他在 TGDC 上提出了一個“正常的方法”。實際上，現在國外的 3A 產品大部分都使用了名為“模組化點雲”的方案，楊拓表示：

“通過把地形地貌的坡度資訊、高度資訊以及地形圖層的資訊總和生成在 Houdini 裡面，就可以轉成一些點。你可以看到 Houdini 的例項圖裡面，這些點包含的是一棵樹的大小、縮放資訊和旋轉資訊……一百棵樹可能就幾 K 的資料量，而且這個東西通過渲染引擎的例項化方案，一個批次可以完全渲染完。

最後匯入到場景裡的話，比如我要換另外一種植被效果，只要換一棵草的樣子，整個場景的草都換了。換樹也是，只需要修改一棵樹。優化下來覺得效能不好，要降低草的密度，我只要點一個引數就全部改變。用這種方法我們就可以很快不斷迭代、不斷嘗試……”


如果以建築為例，每個“點”實際上就是一個建築模組，開發者可以先組織建築模組的資訊，然後再做細化的替換。換而言之，通過這種方式，整個遊戲場景都能夠轉化為“點雲”。

“這些點雲匯入虛幻引擎或者 Unity 引擎裡面，通過實際化渲染，一個批次就可以全部渲完。直接調引數就可以優化，不用每次改什麼東西還要反覆調……我們的過程化技術其實是以點云為驅動的過程化技術，正是因為有點雲的組織結構，所有的操作、所有的變化通過一個 Excel 表就知道我加了什麼、減了什麼，也可以通過分析資料表的格式，知道某個單位內我們的美術資源量到底消耗了多少。”


可以預見的是，隨著經驗的積累，過程化技術將成為大型開發商擴大優勢的重要工具。楊拓認為這其中包含的可迭代性價值，體現在美術可以把玩法、程式的工作剝離出來，將精力集中於設計和創造。而關卡策劃和關卡程式只需要修改模組的生成規則，就可以將所有的修改量限制在非常小的範圍內。對於玩家們來說，未來體驗到品質更高，細節更為豐富的開放世界遊戲，似乎也不再是痴人說夢。

來源：VGtime
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