遊戲開發是否正在變得越來越跨學科？

前言：隨著遊戲品質不斷提升，無論是大型遊戲開發者，還是獨立遊戲人，都需要成為“多面手”。美術要懂技術，技術要懂策劃，做關卡的要懂建築學，做生態系統的要懂天氣動物植被知識......在你的遊戲專業領域裡，都有哪些“跨學科”的例子？近期，騰訊遊戲學堂聯合天美工作室群在知乎舉辦“遊戲是門技術活”主題圓桌，邀請遊戲從業者探討前沿技術發展趨勢，分享職業思考和日常。以下為圓桌議題“遊戲開發是否正在變得越來越「跨學科」？”中的部分討論，歡迎感興趣的同學通過閱讀原文進入圓桌頁面參與作答和了解更多內容。

遊戲開發是否正在變得越來越「跨學科」？

#01

答者：wujun

騰訊天美技術中心技術美術專家

遊戲是比電影更新的一種可互動媒體形式，是藝術和技術的融合。遊戲開發團隊一直是跨學科合作的，遊戲品質不斷提升更加強化了多學科融合的需求，高品質的遊戲需要高質量地還原真實世界的部分特徵，因此更加需要多個學科的知識幫助我們研究真實世界的現象和原理，應用到遊戲開發過程中。

我想從兩個方面來具體闡述遊戲開發中跨學科知識的應用。

第一是內容創意方面。內容創作源於現實高於現實，能讓玩家沉浸其中的遊戲世界必須基於可信的世界觀。

遊戲專案開發的早期Concept階段，內容創意團隊會大量調研遊戲主題相關的歷史背景和風土人情，常見的方式例如邀請歷史學教授做針對性的專題講座；通過各種網站如維基百科、Google Earth、OpenStreetMap，或者專業書籍和論文，研究當地的地理環境和建築風格、人的服飾特徵和生活習性、動植物生態、大氣環境等；從紀錄片、電影、電視劇從提取美術素材；如果是基於現實世界題材，還可以去當地採風拍攝照片和視訊素材。通過這些研究，主創人員從中提煉出支撐遊戲世界觀的支柱Pillars，作為整個遊戲內容創作的指導原則，確保大團隊在後續的內容創作中不會偏離這些指導原則，保證整個遊戲世界觀統一可信。

Pre-Alpha和Alpha階段製作遊戲原型時，會用到GIS地理測繪資料例如地形高程圖，OSM城市街道佈局和建築資料來製作初始的模板，這些製作流程都需要其他學科的知識作為支撐。


第二是工具開發方面。我們需要更加深入地學習和應用其他學科的技術原理，開發出科學高效的工具，幫助內容創意團隊創作高品質的遊戲內容。

要模擬真實世界裡豐富多彩的材質以及環境中的光照效果，需要計算機圖形學。遊戲角色的動作、衣服和裙襬的運動、水和雲朵的流動，需要物理學中剛體、軟體、流體動力學的技術，地形的生成需要流水侵蝕和熱力侵蝕模擬的方法。光照和物理模擬的運算量巨大往往非常費時，而要提高這些工具的效率和效能則需要數學演算法的不斷優化。植被分佈需要生態學知識分析溫度、溼度、海拔與植被生長的關係，城市建築的生成需要建築學和城市規劃的知識，遊戲NPC的行為邏輯跟心理學有密切的關係。

此外，為了提高製作效率，通過Photogrammetry攝影測量學快速還原真實世界，生成高精度模型貼圖。諸如模型減面、UV拆分等傳統數字內容建立流程中非常費時費力的環節，通過AI機器學習的手段加速。我們也在嘗試使用AI機器學習和計算機視覺的技術來輔助城市建築的生成。

以上只是部分列舉了遊戲開發中可能涉及到的跨學科知識，隨著品質的提高，遊戲開發中所需的跨學科技術只會越來越多。通過融合多學科的知識和技術，產生新穎的內容創意，開發高效工具，製作高質量內容，是AAA遊戲研發的趨勢和方向。

#02


答者：FreddyHu


騰訊天美L2工作室高階技術美術

岱爾菲神殿的阿波羅神殿的女祭司，曾經對蘇格拉底說，在雅典沒有人比你更聰明瞭。

蘇格拉底說，所有人都非常無知，只有我知道自己無知，其他人連自己無知都不知道，所以神說我最聰明。


在蘇格拉底之前，一百年前孔子說過：

吾有知乎哉？無知也。有鄙夫問於我，空空如也。我叩其兩端而竭焉。——論語 – 子罕篇


其內容是，譯文：

孔子說：“我有知識嗎？其實沒有知識。有一個鄉下人問我，我對他談的問題本來一點也不知道。我只是從問題的兩端去問，這樣對此問題就可以全部搞清楚了。”


目前，遊戲開發的內容越來越龐大，對於現實世界的模擬程度也越來越高。

跨學科深入研究變成了非常重要的一點。比如遊戲結合生物，遊戲結合地理，遊戲結合物理，等等。


遊戲開發是一個綜合類方向的職業，之前的大部分開發人員都是基於“常識”在進行遊戲設計。一旦開始深入研究後，如果和其它跨專業的專職研究人員對比的話，可能我們廢了很大勁研究的一項技術，其實是原本專業最基礎的東西。


這不免顯得班門弄斧，關公面前耍大刀。

對此，我深感自己的無知。


解構遊戲世界

遊戲世界再怎麼變，也都是對於現實世界的模擬。不同風格的遊戲，對於現實世界的模擬度不同。

那麼判斷遊戲對於世界的模擬度，實際上最直觀的表現就是對於人的五感（形/視覺、聲/聽覺、聞/嗅覺、味/味覺、觸/觸覺）影響。


在以往的遊戲中，最主要的核心體驗就是視覺和聽覺。

其中的視覺就是包含了我們在遊戲開發過程中的大量的開發過程，最終以光柵化渲染的方式呈現到玩家的螢幕上。

我們對於光照，著色模型，三角形變換等等技術的研究，都是其中的一部分。

我們所謂的渲染就是為了滿足五感中的視覺對於現實世界的模擬。

如果是風格化的畫面，也就是藝術抽象了一下。


渲染出來的每一幀的影像通過顯示器，以電磁波的形式發射到人眼，形成一個感覺。一幀幀連續不斷的畫面會讓人感覺到遊戲中的時間是流動的。

而不同幀率對人眼的影響是不一樣的，理論上來說就是幀率越高越好。但由於人類的視覺暫留現象，25 幀/秒以上的連續畫面，就會讓人不會覺得畫面出現卡頓，這個 25 幀/秒就可以當作視覺方向研究的 BaseLine。

為了硬體成本考慮，幀率只要能滿足玩家需要即可，並不追求無限幀率。當幀率一定的情況下，可以支付更多的效能消耗用於畫面提升。


然後就是聽覺，聽覺可以營造氣氛，增加打擊感，並且帶有敘事性。在遊戲中基本是以 BGM, 音效，旁白，對話等形式呈現在玩家面前的。

聽覺對玩家玩遊戲時候的代入感有至關重要的影響，甚至人們在出生還沒有睜開眼睛的時候就開始接收聽覺訊號。

這種感覺比視覺那樣刺激的感覺稍微抽象一些，但就像音樂一樣，更值得品味。


嗅覺和味覺目前在遊戲領域發揮的空間很少，只有少量遊戲會讓玩家 聞到不同的氣味 或者 品嚐到不同味道。

最後是觸覺。隨著遊戲的發展和遊戲執行終端的硬體更新，人們可以在遊戲中獲得更多的觸覺反饋。

在玩 PC 終端遊戲的時候最普通的觸覺互動就是玩家使用滑鼠和鍵盤對遊戲進行輸入操作，操作後會給玩家帶來視覺反饋。以前的街機遊戲的搖桿觸感會更加強烈，刺激。


人類的大腦是很擅長聯想的，比如在某些玩家玩兒射擊遊戲的時候，在滑鼠移動時，身體會不自覺地跟著遊戲畫面一起晃動。點選滑鼠開火的時候，會自然聯想到自己像是真的在扣動槍械的扳機。

玩兒主機遊戲的時候，大多會使用遊戲手柄，由於遊戲手柄的人體工程學設計更加合理，尤其是在玩兒射擊類遊戲時候，扣動手柄的 L2, R2 鍵，真的就像是扣動槍械的手感。而且玩家受到攻擊時手柄的震動效果，會讓人產生觸覺聯想。

在 Wii/Switch 等體感遊戲裝置中，對於觸覺的發揮空間越來越大。甚至有真實的模擬槍，模擬弓箭模型來讓遊戲更加真實。


以上觸覺方面的，整個過程就是讓玩家在遊戲的輸入和反饋時，由聯想觸感逐漸變為現實觸感的過程。

視覺感知

讓我們回到視覺層面。人們自從出生到這個世界，第一次睜開眼睛，就開始通過視覺來理解這個世界。這種對人眼感光細胞的刺激來地是最直接的。

在現實中，人類看到的物體是物體吸收光線後反彈出的電磁波的一個波段，這個波段中不同的波長刺激人眼中不同的視錐/視杆細胞，使人可以感覺到不同的顏色。

人們對物體的視覺感知是電磁波投射到物體上，反射到人們眼睛中後的感覺。


Electromagnetic Waves Seeing Objects and Color Essential Question

在遊戲中是不存在物體的實物的，3D 遊戲通過對計算機對 3D 幾何形體的模擬，並且模擬光的吸收/反射/折射，最後光柵化到螢幕上，投射到人眼中，讓人看起來相對真實。

那麼目前遊戲開發中，大部分開發人員，尤其是遊戲美術和渲染工程師，主要做的都是製作視覺層面上的東西。


在 3D 遊戲開發當中，以視覺層面為維度的開發流程大致是這樣的（不同的工作室會有一些區別）：

場景：世界觀設計 -> 劇情設計 -> 氣氛圖 -> 概念設計 -> 原畫 -> 3D 建模 -> 紋理繪製 -> 材質調節 -> 渲染

角色: 世界觀設計 -> 劇情設計 -> 概念設計 -> 原畫 -> 3D 建模 -> 蒙皮 -> 動畫製作 -> 紋理繪製 -> 材質調節 -> 渲染

其它：AAAA -> BBBB


技術美術主要負責區域涵蓋了從 3D 建模 到 渲染 串聯起來的過程。

這實際上就是我們視覺上能夠看到的世界萬物。

如果我們要通過程式化的手段自動生成一個星球，那麼生成這個星球中的萬物模型的前提就是我們要掌握世界萬物的規律。


世界萬物的規律

人類通過語言和文字為載體，不斷地迭代學習，形成了現代的知識體系架構。

由於人的精力是有限的，不同人通過自己掌握到的不同的知識體系，來對整個世界有著自己的認知。


很多年前，製作遊戲是不區分專業的，各行各業都有。很多人基於興趣進入到這個行業。

前些年，進入遊戲行業比較對口的大多是計算機和藝術設計相關專業。很多遊戲公司也進入到校園中進行校招。

近些年，國內外各大高校都紛紛成立了遊戲類相關專業的教學。尤其是數字媒體技術與數字媒體藝術專業這些綜合類學科。開始有了跨專業學習的苗頭，其目的是跨越技術，藝術，創意之間的鴻溝。技術美術方向就招聘了很多這兩個專業的畢業生。

遊戲開發隨著不斷地發展，專業化程度越來越高，事物越來越真實。簡單的對於現實世界的常識性模仿已經不夠用了，對於數字化世界的描述越來越具象和深入。


比如我們從天是藍的，草是綠的常識的瞭解，進化到了開始研究天空中的體積雲，大氣散射的原理。地表植物的生態關係與植物造景。


假如不進行跨學科深入學習的話，得到的結果就是原本從事遊戲開發的綜合人才，想要短期內速成，花費大量時間查詢各類資料對於某一學科進行跨學科學習的內容，是該學科專業研究人員的常識性的知識。

而且會很容易由於知識的侷限性，進入覺得自己非常懂，但實際上沒有真懂的尷尬境地。


這就是研究深度不夠所導致的問題，也是我國大量遊戲無法達到 AAA 標準的重要原因。

浮於表面的研究，構造的遊戲世界，會得到很多錯誤的內容，並且潛移默化的讓玩家認為遊戲世界不是很合理，但又不知道為什麼。這是因為普通玩家對於這些知識的瞭解更少。

舉個例子就是，比如某個遊戲需要開發一個茂密叢林的野外場景，很可能從概念設計開始，繪製的植物內容就是錯誤的。

因為從藝術的角度上來看，只要把整體效果畫出來就好了，不需要完全懂得這個環境的生態，這樣就面臨著某些植物可能出現在了不該出現的地方，但是毫無察覺。


這從美術畫面構成上來說，沒有任何問題，樹幹是樹幹的顏色，草是綠色，河流是藍色。最終一條龍製作下來，經過 3D 美術建模，關卡設計師擺放，到遊戲上線，都不知道植物是錯的，遊戲就這樣上線了。

很多情況下都是這樣的表面思維，比如沙漠中出現的蜥蜴和仙人掌，地球是圓的。


假如我們以這種理念進行開發，來製作最近幾年非常流行的 PCG 程式化開放世界生成，我們確實會得到一個看起來好像正確的，實際上又非常不嚴謹的開放世界場景。

目前國內的遊戲開放世界 PCG 生成領域中，很少有真正能達到很多年前的 AAA 遊戲對於真實世界研究的深度水平，浮於表面的簡單功能就點到為止了。

很少有團隊能夠容忍長期的跨學科沉澱。在一個精細方面深入研究幾十年的中老年人才，很有可能績效不會很好。

那麼如何進行：遊戲+某學科 的研究呢？

技術美術屬於最適合進行各個學科專業與遊戲領域的一個入口。

由於其同時具備程式和美術專業的跨學科屬性，可以把遊戲開發中視覺相關的流程貫穿起來。

比如目前流行的過程化生成相關的：地形生成，植被生成，道路生成，建築生成等等。這些內容在目前大多數的遊戲開發團隊中，都是由技術美術負責的。


比如我們同樣要開發一個茂密叢林的野外場景。

這裡面就覆蓋了幾點能力：

過程化生成的技術能力：比如 Houdini 或其它工具。

任務拆解能力：把複雜的大塊任務拆解為可實現落地方案的能力。

材質製作能力：製作各種不同植物的材質效果。

模型/紋理製作能力：這部分可由 3D 美術進行製作。

植物學專業的深入能力。

景觀/環境藝術設計能力：遊戲世界中，不僅要把植被生成出來，而且要美觀。


把這 6 點綜合起來應用後，會得出一個相對比較完美的結果。

這裡 1，2，3，4 都是技術美術本身具有的能力。

5 和 6 就涉及到了深入研究的專業能力，單獨拆出來都是專業學科。靠短時間是無法達到很高的高度的。

那麼假設我們招聘的這位技術美術本身就是景觀設計專業或植物學專業的，那麼就只要學習另外一科（景觀設計/植物學）就好了，並且這兩個專業本身又有一部分交叉性。這也是一種跨學科招聘和培養的一個過程。

所以技術和美術結合是入門級技術美術的最基礎的必備要求。

中級技術美術會在技術與美術綜合之後，再進行細分。比如 PCG 方向，工具鏈方向，動畫方向等等。

高階技術美術會繼續細分。比如 PCG 方向中的植物方向，建築方向，地理地形方向。

它是一個從廣泛，越來越細分的過程。就像是低解析度走向高解析度的過程。

但要注意一點又不是直接上來就細分，那樣不如直接去原行業去做深入研究就好了。

先觸類旁通，然後找準方向，深耕下去。

長期的跨學科精細化技術美術發展，結合大量的專案落地和優化經驗，會使你變成越老越吃香的角色。這個過程可能是十幾年，或幾十年。


否則會隨著技術發展，工具越來越便捷，輕易被其它的高階美術/程式從業人員替代掉。

以上只是針對於技術美術方面進行了一些跨學科的思考。包括 ConceptArtist，LevelArtist，LevelDesigner 等等都可以進行跨學科研究。

小結

跨學科發展是遊戲開發領域，尤其是向高品質遊戲方向發展的必經之路。

沒有這方面積累的團隊，追求快速追趕上世界上成功的高品質遊戲開發工作室是不切合實際的。積累下來的知識和人才，是靠大量的資本和物料所無法取代的。

#03


答者：騰訊遊戲學堂

遊戲作為一種具有互動性、沉浸感的數字內容，對技術與藝術等相關專業領域有非常高的要求，在遊戲研發的過程當中就催生出了大量高水平、跨學科人才。

1）在內容創意方面，遊戲包含了美術、音樂、劇情等多種要素，每個要素又由許多不同的內容組成，需要對應細分領域的專業人員進行協作，例如美術就包括人物設定、場景設計、動效動畫、UI等等。

2）在研發製作方面，也需要深入應用其他學科的技術原理，以更好地實現創意表達。例如，模擬真實世界的材質或光照效果，需要計算機圖形學；城市與建築的生成需要建築學和城市規劃的知識；遊戲角色的動作、衣服和裙襬的運動、水滴的流動，需要物理學中動力學的技術；而遊戲NPC的行為邏輯也跟心理學有密切的關係。

- 以騰訊與清華大學深圳研究生院合作共建的互動媒體設計與技術中心為例，作為國內首個以培養遊戲製作人為目標的研究生專案，每年招收的學生但對其綜合能力要求非常高，同時這些學生的專業背景也非常多元，來自數字媒體技術、電子資訊工程、動畫、傳媒、戲劇、心理學、化學工程等等不同專業。

- 就騰訊遊戲而言，各個研發團隊也匯聚了遊戲引擎、人工智慧、動作捕捉、技術美術等前沿科技領域的人才，以及非常多擁有基礎科學專業背景的人才。

除了遊戲內部的跨學科以外，電子遊戲還深度融入在全球的科技產業鏈條中，並一直與關鍵前沿科技共生髮展。近年來，得益於使用者體驗需求的不斷提升，遊戲已經成為AI、雲端計算、AR/VR、數字人等眾多新興技術的“先導性”應用場景，產業在承接大量專業人才就業的同時，也在不斷培育高新技術人才創新的機遇。 可結合案例：

- 在AI領域，一方面，人工智慧技術正不斷融入到遊戲策劃、製作、運營等各個環節；另一方面，遊戲也已經成為AI演算法的訓練場和資料來源，助力通用人工智慧的研發。騰訊基於《王者榮耀》研發AI“絕悟”，構建AI多智慧體與複雜決策開放研究平臺“開悟”、並舉辦MOBA多智慧體強化學習大賽，幫助行業沉澱AI人才，促進人工智慧教育與科研探索。

- 虛擬“數字人”作為一個新興領域，其市場正在快速升溫，對專業人才的需求逐年增加。騰訊遊戲內部已建立相對成熟的生產管線，並有多個研發專案為行業儲備關鍵人才。今年，騰訊互娛的3個虛擬人登上央視五四晚會，與真人同臺演出，代表著虛擬人作為一項遊戲技術，可以承載更多的社會功能。未來，虛擬人也將在多種現實的場景中發揮更大作用。

- 在機器人領域，目前，遊戲產品研發團隊為提升NPC動作表現，而積累的智慧體生成技術，也正在騰訊Robotics X實驗室的機器人研發中應用，能夠幫助機器人實現多人協作、精準控制、適應複雜的環境變化。該專案可以促進遊戲與機器人領域的科技人才交流與協作，助力核心技術攻關。


來源：騰訊遊戲學堂
原文：https://mp.weixin.qq.com/s/1Mp27lJsfCh-zThFGOROCA