西山居GDC：《解限機》運用VG突破游戲渲染效率難題

量子位的朋友們 2024-03-29 17:54:02 來源：量子位

隨著科技的飛速發(fā)展和游戲產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，用戶們對于游戲體驗的需求也在逐漸提高。玩家越來越專業(yè)，越來越“挑剔”，他們不再滿足于簡單的消遣和娛樂，而更追求在精品游戲中實現(xiàn)沉浸式體驗和精神滿足。

為了緊跟玩家們的變化，滿足玩家們的期望，在現(xiàn)階段，游戲制作者們紛紛將目光投向了畫面制作，致力于提供更精美、更震撼的游戲視覺體驗。

然而，這就讓游戲廠商們都共同面臨一個難題：隨著游戲規(guī)模的擴大和場景復(fù)雜度，以及模型精度的提高，制作過程需要采用多級的LOD，這使得美術(shù)資源制作的工作量大幅增加，需要大量美術(shù)勞動力。同時，游戲開發(fā)的周期也相應(yīng)延長。

西山居作為國內(nèi)優(yōu)秀的頭部游戲廠商憑借多年持續(xù)創(chuàng)新的產(chǎn)品研運能力亮相本次游戲開發(fā)者大會（GDC）并發(fā)表演講。在大會Unity演講專場上西山居引擎平臺技術(shù)總監(jiān)黃錦壽介紹了《解限機》產(chǎn)品如何運用VG（Virtual Geometry）提高渲染效率，高效完成游戲中的高精度模型和龐大地圖制作，使游戲在視覺呈現(xiàn)上實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，為玩家提供優(yōu)質(zhì)的游戲體驗，以解決游戲行業(yè)中長期存在的難題。展現(xiàn)了中國游戲研發(fā)在硬表面渲染技術(shù)上取得的成果與進展，也象征著我們在中國科幻與機甲題材作品上作出的重要嘗試。

該游戲于2023年年底TGA（The Game Award）首曝，頒獎期間的首曝播放量僅次于《黑神話：悟空》，超過了《漫威蜘蛛俠2》在內(nèi)的一眾3A游戲，收獲了玩家們大量關(guān)注，其中豐富的對戰(zhàn)模式、獨特個性的機甲、實時彈道演算與豐富的場景建筑破環(huán)效果，都讓玩家們對這款游戲充滿了期待。

美術(shù)制作周期長？VG助力高效高精度渲染

在VG技術(shù)的強大加持下，游戲團隊只需要制作高精度模型，美術(shù)人員無需再為制作LOD資源而投入額外的時間和精力，程序生成的LOD模型，其效率和效果均由于手工制作。

同時，在GDC上，黃錦壽還介紹了一套完整的GPU高效率渲染方案。把原本由 CPU 來做的裁剪、LOD 計算、排序等操作交給 GPU 來負責(zé)計算，從而降低渲染對CPU的能耗，讓CPU更專注與游戲邏輯計算，這樣就充分利用了GPU和CPU的時間，減少相互等待而造成的算力浪費。

（完整的渲染管線流程都在GPU中完成）

在分享中，黃錦壽還提到，游戲的植被系統(tǒng)是為項目專門定制化開發(fā)，讓植被系統(tǒng)支持VG，通過VG渲染游戲里所有的樹和草，并且還支持交互。并且，植被系統(tǒng)支持Imposter,從近處看是實體模型的樹，遠處看是簡單幾個面片的Imposter,這些植被也支持可破環(huán)、交互，這些碰撞檢測都通過GPU來計算。在游戲?qū)嶋H應(yīng)用中，是允許多名玩家同時發(fā)射子彈并破壞場景中的植被。由于子彈數(shù)量龐大，計算碰撞檢測的處理量非常高。為了解決這個問題，制作團隊充分利用了GPU的并行計算能力來進行高效的碰撞檢測，使能夠支持大量子彈同時進行精確的碰撞檢測。

（基于VG可實現(xiàn)的交互植被）

并且，VG使單場景的 triangle 數(shù)量大幅提高，可以突破以前的數(shù)量限制，常規(guī)的模型三角面數(shù)量不再是渲染效率的瓶。在GDC上，黃錦壽進行場景演示，展示了VG的渲染性能。在一個十分復(fù)雜的場景中，植被加上建筑總面數(shù)可能超過了驚人的10億個三角形面片，甚至有可能達到數(shù)十億之多。但是由于有VG的技術(shù)，團隊只需制作出高精度的模型，就可以在面數(shù)上稍微放松一點，使美術(shù)可以有更大的發(fā)揮空間。

（VG使單場景承受面數(shù)變高）

此外，黃錦壽還在GDC上演示了VG在《解限機》的具體運用。傳統(tǒng)的 GPU Skinning，需要把動作烘培到貼圖上，但是這樣操作，動作融合、IK、RIG動作融合，都沒有辦法使用?！督庀迿C》對動作的表現(xiàn)力要求比較高，所以使用了 IK Rig 動作融合這些功能。為了解決此問題，制作團隊決定在這些動作系統(tǒng)完成骨骼矩陣運算后，再把數(shù)據(jù)上傳到 GPU 顯存中，在 GPU 里面做蒙皮動畫計算。最后通過 VG 一次DrawCall 就可以全部渲染到屏幕上，實現(xiàn)不同種類不同動作的機甲單個Drawcall一次完成渲染。

（合批渲染，F(xiàn)PS大幅提升）

同時，VG的運用可以大大減少內(nèi)存使用，無需再次加載先前的MESH數(shù)據(jù)，在內(nèi)存中，我們不需要存儲任何關(guān)于模型的數(shù)據(jù)。因為VG的數(shù)據(jù)可以直接儲存在顯存中，這樣一來，可以節(jié)省不少的內(nèi)存空間。

（原始Mesh與VG Meshi所占內(nèi)存對比）

此項VG技術(shù)不僅兼容Unity的高清晰渲染管線（HDRP）和通用渲染管線（URP），還支持多平臺部署，包括PC、Android、iOS、Xbox和PS5等。這意味著VG可以在這些主機平臺上順暢運行，為用戶提供一致的高質(zhì)量體驗。

在最后，黃錦壽對比了VG場景與普通場景的性能。在這段場景性能對比中，可以看到在采用VG之后，游戲性能得到了顯著的提升。在換成VG后，F(xiàn)PS分別提升43%和31%。同時，CPU的耗時也明顯降低，這一提升主要歸功于將裁剪、LOD計算等任務(wù)從CPU遷移到了GPU上，GPU利用率從70%上升到了97%，使得開發(fā)者可以將這部分釋放出來的CPU計算能力用于游戲邏輯等其他方面，而不再讓渲染占據(jù)這部分寶貴的CPU資源?？偟膩碚f，VG技術(shù)的應(yīng)用有效地提升了游戲性能，并為開發(fā)者提供了更多的資源分配靈活性。

（VG場景與普通場景性能數(shù)據(jù)對比）

VG是新引擎的全新特性，可以媲美目前最先進的商業(yè)引擎的虛擬多邊形效果。這場關(guān)于西山居《解限機》VG應(yīng)用的分享引起了在場國外開發(fā)者的濃厚興趣，他們在提問環(huán)節(jié)紛紛舉手發(fā)言，就自己關(guān)心的問題向?qū)＜艺埥?，他們的踴躍提問不僅促進了行業(yè)內(nèi)的交流與進步，也為VG技術(shù)應(yīng)用于游戲，以解決行業(yè)難題提供了寶貴的啟示和動力。

游戲不僅僅是一種娛樂方式，更是一種情感的寄托。因此，西山居一直致力于打造能夠觸動人心的游戲作品，帶給玩家們最好的游戲體驗。而VG在《解限機》中的應(yīng)用，能夠?qū)⒂螒蛑械氖澜绯尸F(xiàn)得更加真實、生動，更具表現(xiàn)力，讓玩家仿佛置身于一個引人入勝的全新世界，沉浸其中，暢享獨特非凡的游戲體驗。

作為國內(nèi)最早的游戲研發(fā)廠商，西山居至今已研發(fā)運營超過數(shù)十款網(wǎng)絡(luò)游戲，游戲產(chǎn)品類型從當(dāng)初的單機游戲發(fā)展到現(xiàn)在涉及客戶端網(wǎng)游、移動端游戲等多個領(lǐng)域?？v觀全球游戲行業(yè)，很多公司往往會選擇在一個品類下做橫向精細化發(fā)展，《解限機》作為西山居開啟科幻賽道的第一個作品，顯示出了西山居在破局創(chuàng)新，全球化戰(zhàn)略上的決心，代表著西山居多元化布局的步伐從未停歇。通過對游戲+文化創(chuàng)新模式進行持續(xù)探索與耕耘、堅持游戲質(zhì)量與底蘊并重的理念，持續(xù)引領(lǐng)玩家一起探索對未來無限的可能，共創(chuàng)更多優(yōu)秀作品。