Cornfox & Bros.如何將手遊移植到Switch

大家好，我叫Kalle Hämäläinen，是開發《海之號角2：失落王國的騎士》的資深程式設計師。在這篇部落格文章中，我將會介紹一下我們怎樣把這款遊戲（它本來是針對Apple Arcade支援的所有裝置開發的，從iPhone 6系列到最新的MacBook Pro都包括在內）移植到任天堂Switch的。


我們在著手工作時設定了下列目標：

• 保持儘可能高的畫質水平。
• 實現穩定的幀率。
• 實現原生解析度（TV模式下1080p，掌機模式下720p）。
• 通過動態解析度使用超取樣抗鋸齒取代多重取樣抗鋸齒（用於iOS中）或臨時抗鋸齒（用於Mac）。
• 使用移動端渲染器取代PC渲染器，因為我們要優先確保解析度，而不是渲染功能。
  

為了進行Switch移植，我們與工作室Engine Software進行了協作。總的來說，我們制定的目標對Switch硬體提出了很高要求，因為它配備的是三個時脈頻率比較低的CPU核心。


第一次迭代

我們的第一次Switch迭代僅達到13幀/秒的執行速度。而在iOS上，我們開發時的目標是30幀/秒。當Apple Arcade首次公佈時，我們還不清楚它支援的最老的裝置是什麼（後來知道是iPhone 6系列）。把目標定在30幀/秒能讓我們保持很高的解析度，而且最重要的是，電池的電量消耗不會太高。

解決方案

在30幀/秒的速度下，可以用33.3毫秒來渲染一幀畫面，而我們初步得到的結果卻很不幸，每幀需要近80毫秒。我們感到很困惑：這個遊戲已經針對移動裝置優化過了。我們忽略了什麼？後來的事情表明，忽略了很多。新型的蘋果移動裝置擁有比Switch更強大的CPU——這使我們可以忽略許多資源沒有得到高效利用的情況。於是我開始分析這款遊戲並尋找答案。

主機遊戲和移動端遊戲的區別是，在移動平臺上，效能會根據後臺應用程式、電池電量和裝置溫度進行調整。而在主機上，如果遊戲有穩定的效能，你就知道它會始終如一。

我開始進行優化，我的方法就是尋找所有執行緩慢的藍圖，把它們移植到C++。只用兩天時間，我就把渲染時間從最初的結果削減了20毫秒。這些立竿見影的成果讓我想到，肯定還有另一些可以輕鬆實現的優化是我們沒有做的。其中一個很快就被我找了出來：一些關卡有超過5000個Actor——這個數字遠遠超過推薦的數量。雖然iOS裝置處理這麼多Actor不是什麼大問題，但Switch版不經過大手術是做不到的。

我統計了每一幀中有多少Actor會發生更新，發現這個數字超過了1000。除此之外，還有近1500個會更新的元件。這就是我們要解決的問題。我們要做的第一件事就是減少每幀的更新數量。下面是我們的發現和節省渲染時間的方法：

• 有些Actor在更新中基本上沒做什麼。對於這類Actor，我們要麼完全禁用更新，要麼就顯著延長更新間隔。
• 有些Actor會手動查詢重疊。對這類Actor可以進行重構，使用重疊事件取代查詢，而且僅在事件發生後暫時啟用更新。
• 有些Actor執行的操作只和視覺效果有關，但是玩家卻看不到。為了解決這個問題，我們使用了視錐體、距離、動態和靜態遮蔽剔除，然後只更新可見的Actor。
• 有些Actor執行的操作從技術角度來說是可見的，但是距離太遠，玩家不會注意到。例如，在白市，任何時候的角色總數都超過300個，但是在玩家周圍通常只有10個左右——只有這些角色才是需要更新的。
  

虛幻引擎提供了一些方法來優化這些情況；但是，團隊有責任做出明智的決策，有時候需要選擇性使用或自定義程式碼。在這次移植中，我們新增和刪除了一些程式碼，同時也使用了內建的優化；例如，我們使用了動畫tickrate。


另一個拖慢速度的因素來自地形青草系統。這個系統會在地形上動態生成數以百萬計的青草和其他植物網格體。我們發現它每幀要佔用多達2.5毫秒。我們注意到，我們對不同地形圖層使用不同型別植物的方法會生成許多空的批次。這個問題很好解決，只需要讓元件的每個特定植物型別的權重為零時提前退出即可。這個系統還會更新來自地形的所有元件。為了解決這個問題，我們首先確定任何植物型別的最大距離是多少，然後只更新那些在此範圍中的元件。我們把地形元件從4000個減少到了10個（在玩家身邊的那些），從而使渲染時間縮短到0.1毫秒。如果你覺得這些優化會令你的專案受益，那麼我們要高興地告訴你，我們已經在GitHub上的最新虛幻引擎版本中提供了它們。

最後但同樣值得注意的是，Engine Software實現了一種叫做Actor Tick Batching的技術，它曾被用於《盜賊之海》。Actor Tick Batching能減少指令快取缺失並開啟其他優化可能，例如減少重複工作或根據Actor距離執行更新速度優化。


這一切努力造就了經過高度優化的《海之號角2：失落王國的騎士》移植版，它將在2020年秋季登陸任天堂Switch。感謝閱讀本文！


來源：虛幻引擎
原文：https://mp.weixin.qq.com/s/3lx3I3LFySDSkdm1fgqVxw