如何用UE高效生成細節豐富的《重生邊緣》野外場景（下）

以下文章來源於NExT Studios ，作者引擎全開的

上篇文章中，我們從地形、崖壁、植被、河流、道路五個方面介紹了NExT Studios 在使用虛幻引擎4開發《重生邊緣》的過程中，過程化內容生成的一些嘗試。

本篇將針對工具加入場景製作後，如何解決新的工具在實際工作中遇到的各種問題，以及分享一些試驗性工作。

直達現場


我是進度條

過程化內容生成中容易遇到哪些流程問題？

比如生成的效果達不到美術的要求；工具的使用門檻太高，他們不想用；工具不夠穩定，他們覺得折騰的成本太高；或者涉及多人協作的問題，這個事情到底是程式設計師做、TA做、還是關卡美術做？多個關卡美術的協作需求如何解決？等等。只有解決了這些問題才算是一個合格可用的工具鏈。

基於前面的分享，相信大家也能看出，我們的目的是：並不追求全地圖自動化生成，而是根據需求做一些定製，提高製作效率。


自動生成內容和人工編輯內容之間的衝突問題如何解決？生成內容之間的關卡切分問題如何考慮？不同子關卡的生成限制如何保證結果的穩定性？

我們總結出來兩個原則，第一是生成的內容不能覆蓋人工編輯的內容。第二是各個子關卡之間儘量地獨立地編輯和生成。就像 Unreal 大世界裡的地圖，通常會編輯成多個子關卡，方便多個美術協作，然而對於過程化生成的內容，也需要去做這樣的支援。比如可以對world composite做一個支援，支援地形自動切分到子關卡。


關於生成的內容（大量貼花、崖壁、河流等）之間，也都需要切到子關卡。只有切分了子關卡，才能做獨立地剔除和 level streaming，同時也能支援不同的人來編輯和生成不同的子關卡。

對於不同的子關卡，我們生成的限制是需要保證結果的穩定性：不管是多塊一起計算出來的結果，還是單塊單獨計算出來的結果，應該是一致的。這樣才能夠保證按照子關卡的方式去工作。

地形和建築的穩定性如何解決？

對於地形來說，我們沒辦法很好地解決。因為關卡與關卡之間會有一道必然的交界，如果只更新了其中的一塊，另外一塊就接不上了。

雖然可以對整個地形做整體的侵蝕或美化，做一次全量更新，但這對於整個開發來說是非常不友好的行為，因為需要協調所有人，把所有的關卡檔案都解鎖。我覺得更實用的做法是做區域性的更新，比如只更新刷過mask的區域。


對於有些建築區域，比如某處建了一棟房子，要求地基是平的，我們不想在生成地形的時候改變地表，很可能房子就懸空了。我們可以使用volume把區域框起來，跳過這個區域的侵蝕生成。


跟美術編輯的衝突問題如何解決？

有時候過程化生成的內容跟美術編輯的內容在同一個資料集裡面，就會產生衝突問題。到底用誰的呢？Unreal提供了Edit Layer的功能，它跟Photoshop的圖層一樣，可以把生成的單獨放一層，人工編輯的單獨放一層，甚至還可以開更多的層，這樣就可以混合人工編輯和我們生成的資料，得到想要的效果。但有的時候可能並不想要混合效果，而想要替換效果（比如說河流河道可以替換掉原有的地形）。我們又開發了一個Edit Layer的覆蓋混合模式，用來支援這樣的需求，同時也擴充套件了Unreal權重繪製的工具，用來繪製mask，支援這種覆蓋混合和很多層的表現。


還有一種衝突比較常見，比如說美術在某處放棵樹，只是用來做裝飾的，但是我們生成植被的時候很可能就把這棵樹給生成沒了，那這不是他們想看到的。所以我們針對生成的樹都會打標記，每個instance上都會有一個特殊的屬性，這樣就能夠區分出來到底哪些樹是我們生成的，哪些樹是美術編輯的。再重新生成的時候，就可以把原來生成的樹全部刪掉，做一次全量更新，但美術擺的樹並不會被刪掉，而且也可以選擇避開他們。


資料匯入匯出的問題如何處理？

我們沿用了Unreal Landscape Spline曲線生成，這些資料需要匯出到Houdini當中進行運算，其實這也是為編輯的操作習慣而做的妥協，也避免了再開發全新的一套曲線編輯工具。

我們把Unreal Landscape Spline重新做了演算法量化，匯出成一個 JSON，然後在Houdini當中提取這些關鍵點做重建，這樣就可以基於這條曲線去做演算法實現。我們也加了各種各樣的自定義屬性，比如說曲線的型別，因為它會有不同的內容（路、護欄、河等），他們是屬於不同曲線的。曲線的寬度還有優先順序也都是通過這種方式新增到 JSON 檔案裡。

針對生成的內容。我們也做了一個簡單的熱力圖掃描工具，可以選擇任意一個Unreal當中的某個stat，比如針對面數去做統計，生成視覺化的表現，方便美術在生成完或者關卡編輯完後去做效能自查。


一些試驗性的探索

如果只是針對之前提的那幾個功能的話，可能整個工作流是大同小異的，但是每個專案其實需求都不一樣。比如說有的專案完全不用Houdini，生成演算法全在Unreal里程式設計師自己實現。還有的專案可能因為不喜歡資料互相導來導去，選擇整個的關卡布局是在Houdini當中進行製作，然後再匯入Unreal，這個時候就不能改了。還有的像我們一樣，頻繁匯入匯出，需要很多資料交換，那我們需要程式設計師不斷地處理這些特殊的需求。

所以我們在把這種工具推廣到不同專案的時候，就需要重構整個管線。我們支援了藍圖節點編輯，讓原來Houdini的HDA檔案生成一個藍圖的非同步節點，其所需要的資料準備是通過藍圖來進行的（包括資料輸出的後處理），這樣就具備了非常高的靈活性，能滿足很多奇奇怪怪的需求。


我們生成完，可以給它打個 tag 或者設定一些類似 virtual texture的屬性，然後生成一個actor，甚至改變它的材質。在這套機制下，解放了程式設計師的生產力，不用他們專門開發特性。因為有的時候我發現不是這些功能實現不了，而是美術等不了，或者使用者等不了，反覆折騰的時候他們就不想用了。

另外，我們把資料的輸入輸出做了抽象，比如抽象成圖，或者曲線，或是一些點，然後把這些資料做了抽象之後，甚至可以通過網路來傳輸這些資料，把生成的服務放到一臺更強健的GPU工作站上。而且把資料做完抽象之後，也不限於只用Houdini來做，可以搭建一些自己的服務，用 Maya或Blender也都可以，因為資料的交換變得非常簡單。


我們也做了些機器學習的一些嘗試，比如說基於GAN演算法的現實世界生成，或者是地表地形的風格化遷移等。還有一個很常見的問題是在用Houdini做這些工作的時候，資料的匯入匯出和計算都需要非常長的等待，有些團隊會傾向於在引擎中自己實現生成演算法，我們在這方面也做了一些簡單的嘗試，參考了《地平線：零之曙光》（Horizon Zero Dawn）的做法，使用GPU加速的方式做地表地形的生成和植被的分佈。

應用探索

過程化內容生成的技術除了應用在遊戲開發中，還有其他應用場景。例如NExT跟新華社合作的數字航天員小諍的火星視訊中，我們使用了過程化內容生成的技術模擬火星的地貌。UE5的Nanite可以在不限制三角形數量的情況下做大量的幾何細節，這應該也是後續遊戲製作的趨勢之一。


來源：NExT Studios