爲了一個更 " 真實 " 的虛拟世界。
作爲近期的熱門大作,《原子之心》在發售前曾多次宣傳将采用 " 實時光線追蹤 " 技術,以達到更佳的畫面表現效果。可到了遊戲正式面世時,開發者卻臨陣宣布取消了 " 光追 ",隻說或許會在将來的版本補丁中添加。
這樣在最後關頭 " 放鴿子 " 的舉動并沒有招來什麽指責,因爲玩家們在實際體驗後覺得遊戲運用傳統光栅渲染做出的光線表現依然驚豔,對于中端機型的運行優化也相當不錯。
在光線反射表現下 " 光潔如鏡 " 的會場大廳令許多玩家不由自主地伫立于此
這讓不少玩家對俄羅斯遊戲 " 粗糙 " 的刻闆印象産生了改觀,也再次證明了優秀的光照表現能大幅提升遊戲的整體視效,問題就在于如何達成效果與硬件設備之間的平衡。
其實在國内,也有開發者緻力于在移動端、網頁端上實現更好的光照表現效果,而且是從 " 遊戲引擎 " 這樣的工具層面着手,并一直在取得不錯的進展。
國産遊戲引擎 Cocos 在最近更新了 3.7 版本,跨上的新台階就是添加了對于 " 光照探針 "+" 反射探針 " 等更先進的渲染特性的完善支持,這意味着使用 Cocos 的遊戲開發者如今能更便捷地還原出自然真實的光影效果了。
與此同時,引擎的開發人員也親自下場,用自家引擎和編輯器制作了一個名爲 " 賽博朋克 " 的遊戲 Demo,并随之推出了 3.7.1 的版本更新。
以此爲契機,我們也和 Cocos 的開發團隊聊了聊:爲什麽 " 光照效果 " 對于遊戲行業如此重要,以及作爲引擎的開發者,在親身體驗和制作遊戲 Demo 時,關注點會有什麽不同。
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此前我們也介紹過 Cocos 的發展史,它曾是國内外重要的 2D 手遊開發引擎之一,全球占據過超 20% 的市場份額,可惜由于 3D 化轉型的起步晚,陷入了較爲被動的局面。
經過徹底推翻重做,Cocos Creator 在前幾個版本就已經成爲了一個可以基本滿足移動端 3D 遊戲制作需求的引擎,目前則在不斷豐富更細化的功能,協助開發者在相對低算力的平台上挑戰制作更重度的遊戲。
Cocos 本身有着穩定的用戶基礎,是國内移動端、小程序等諸多輕量級應用的首選開發引擎,像是去年國内爆火的《羊了個羊》就是用 Cocos 制作出來的遊戲。
Cocos 引擎支撐了衆多現象級遊戲
在這樣的基礎上,Cocos 的開發者們也同樣在爲行業内最前沿的課題添磚加瓦,也就是探索 " 如何在虛拟世界中還原自然的光照效果 "。
在 Cocos 的開發者看來:" 光照效果 " 是在虛拟世界營造 " 真實感 " 的基礎,是遊戲行業無法繞開的一環。
人類通常會對光線表現中 " 假 " 的部分特别敏感,所以對此的改進就是一個不斷 " 去僞存真 " 的過程,而以目前的技術水平,真實世界的光線幾乎需要無限的算力才可能還原,引擎開發者對此進行的模拟永無止境,因此稱得上是遊戲開發者們共同的終極追求。
在 3.7 版本中,Cocos 中加入了 " 光照探針 " 功能,可以幫助開發者可以更輕松地表現出不同材質的動态物體對于環境光線的反射,還原諸如金屬盔甲在運動過程中對周遭色彩的漫反射:
同時加入的 " 反射探針 ",則是可以在場景中帶有反射性質的材質上,渲染出對周邊環境的實物反射,例如水面照出的倒影。
一般玩家在實際遊玩的過程中未必會逐一注意到這些細節,但虛拟世界的真實感就是在這些角落裏一點一滴地積攢起來的。
對于遊戲引擎而言,實現這些功能既是滿足本就具備這些需求的開發者,也能帶動原本不拘這些小節、沖着 Cocos 其他方面優勢而來的制作者進一步完善自己的作品。
作爲一個曆來以移動端優先的跨平台引擎,在添加了 3.7 版本的各類新光照效果後,基于 Cocos 制作的高畫質遊戲 Demo 仍兼顧了包括高通骁龍 835、蘋果 A10 芯片這樣已經有五六年曆史的老芯片,能在這些設備上以 30FPS 的穩定幀率運行。
此次專爲 Cocos 新版本制作的 " 賽博朋克 "Demo
如果說一些更主流的引擎所做的是 " 不計代價 " 追求畫面表現的上限,那麽 Cocos 更注重的就是讓那些算力相對較低但覆蓋面廣闊的設備,仍能持續迎來畫面上的提升,繼續拔高行業的 " 下限 "。
這也在一定程度上體現了 " 畫面技術的進步不止是硬件的進步 "。
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遊戲引擎行業的溝通環境有些特殊,除了少數深度合作的項目,引擎的開發者和使用者之間通常沒有明确的 " 甲方乙方 " 關系,使用者在反饋相關問題時,往往會模糊自己的項目背景,隻提出相當具體的疑問或需求,整個溝通過程像籠罩着一層 " 戰争迷霧 "。
對于 Cocos 這樣的開源引擎就更是如此。很多時候團隊都是在遊戲公開并獲得成功後,才後知後覺對方用的是自家引擎,并意識到曾經遇到的一些具體問題可能出自這個項目。
任天堂幾年前推出的手遊《火紋英雄》就是出自這樣的情況,當時的 Cocos 還完全不知道任天堂選用了自家的産品,而如今,Cocos Creator 已經正式成爲了與任天堂官方合作的商用引擎之一。
類似的還有近期舉辦的第二屆樓宇科技 True 大會,其虛拟會場 True Space 同樣是基于 Cocos 制作,而在項目公開之前,Cocos 這邊都還不知道自己的産品已經被用作虛拟環境的搭建。
由美的樓宇科技研究院 -TEAM x.y.z. 使用 Cocos Creator 搭建的 True Space 虛拟會場
在這樣的背景下,引擎的開發人員親身體驗自家引擎就顯得尤爲重要,由此來盡可能避免 " 霧裏看花 " 的狀況。
Cocos 内部向來有制作與引擎版本相匹配 Demo 的慣例,這次的 " 賽博朋克 " 就是最新的作品,是一個可以通過鍵盤或虛拟搖杆進行操作的跨平台第三人稱射擊遊戲。
在一般玩家眼裏,在 2023 年推出一個以 " 賽博朋克 " 爲主題的遊戲 Demo 可能顯得有些 " 趕時髦沒趕上趟 ",但對于遊戲引擎而言這完全是另一碼事——之所以選擇這樣的背景來制作 Demo,核心原因還是因爲這樣霓虹閃爍的夜間環境下包含更複雜的人工光照,也具備強烈的動态性,便于體現新版本對于光線效果的提升。
同樣的,該 Demo 起初被設計爲一個第一人稱視角的遊戲,但爲了展現新版本在動畫系統上的提升,最終改爲了第三人稱視角,讓用戶可以近距離觀察自身角色,考察更多動畫細節。
3.7 版本 Marionette 動畫系統允許用戶在一個動畫圖的基礎上創建變體,使其有可能在不同的角色上重複使用同一個動畫圖
所謂 " 内行看門道 ",其實遊戲開發者們在嘗試那些面向一般玩家的遊戲 Demo 時,最關注的同樣也是這些内容——場景的渲染表現如何,用了哪些光照算法、表面材質,動作系統如何,怎樣實現場景環境和動作之間的銜接,而這一切最終又會反饋到物體表面的光照表現上,所以後者可說是一切畫面表現的源頭與盡頭。
事實上,當 " 光照表現 " 已經成爲整個行業的頂層追求之後,其推動的也早不止是遊戲産業——相關渲染技術同樣可被運用于動畫、電影、虛拟現實等領域,也指明了顯卡、芯片等硬件的發展方向,近來被提到 " 遊戲行業的科技價值 " 不外如是。
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行業開發者在看遊戲作品的畫面表現時,還有一大特點在于他們關注的不止是最終效果是怎樣 " 表現 " 的,更重要的是其過程是怎樣 " 實現 " 的。
再好的畫面、再讓人驚豔的光照,如果不能匹配開發者所面向的設備平台,又或者實現過程相當繁瑣複雜,就都隻是令人望而卻步的空中花園。
Cocos3.7.1 最新添加的 " 自定義渲染管線 ",就是用來簡化這些實現過程的工具,也是在整個行業中都具備前沿性的功能。Cocos 已經受邀出席今年的 GDC 大會,将通過主題演講,重點介紹 Cocos 引擎如何取得極緻的跨平台伸縮性。
這套系統提供了一系列适用于各種平台的 API 接口,加強了引擎本就引以爲豪的 " 伸縮性 "。這意味着項目團隊可以在不同平台上自由地實現各種渲染特效,進一步降低了移動端上的開發成本,同時又能幾乎 " 一鍵式 " 地便捷匹配到包括任天堂 NS、PC 桌面端在内的各種設備上。
" 随插随拔 " 式的自定義渲染管線
這種 " 伸縮性 " 也是 Cocos 作爲一款國産引擎,在全球市場上最具競争力的強項,也已經促使了一批 3D 項目将其選用爲開發引擎,像是海外熱門的聊天工具 Discord,在接入互動遊戲時就選擇了 Cocos 作爲制作工具,并在其覆蓋的多平台上展現了良好的兼容性。
Discord 官方推出的即時 3D 互動遊戲《Putt Party》
"3D 化 " 爲 Cocos 可制作的遊戲類型帶來更多可能性。
作爲一款常被用于開發 2D 戰棋遊戲的引擎,在 Cocos 相關的技術社區裏,希望 Cocos 能支持 3D 戰棋遊戲開發的呼聲一直很高,而引擎如今的 3D 化程度,則已經完全能支持這類型遊戲的開發,隻待使用者通過實踐來嘗試做出類似的産品。
早在《火焰紋章》系列的前作《風花雪月》發布時,論壇裏就有人嘗試使用 Cocos 來還原出遊戲裏的一些功能
另一方面,在可以預見的未來,Cocos 的 " 伸縮性 " 同樣也将延展到新一代的移動設備上。
尤其是在車機、XR 現實擴展這些尚未标準化的平台上,Cocos 跨平台的易用性已經有所體現,3D 化則爲 VR、AR 遊戲,以及車載實時導航應用的開發提供了必要條件。
Cocos 也已經配置有專門的 XR 編輯器
接下來的日子裏,Cocos 團隊也仍将繼續細化 3D 遊戲開發所需要的功能,涵蓋從添加自帶的尋路系統這樣的小工具,再到支持 50km ² 以上超大場景構建這樣的底層基礎,盡可能讓引擎的功能走得比用戶的需求更快一步。
最後,Cocos 團隊的技術總監 Panda 也與我們分享了引擎當下所取得的成果和未來的目标,以下是采訪的正文:
遊研社:通過一系列版本更叠,Cocos 3.7 版本提供了一個相對成熟的 3D 工具鏈,如今 Cocos 相對于其他同類産品在哪些方面存在優勢?
Panda:Cocos 目前的 " 輕量化 " 可以幫助項目團隊确保低成本," 跨平台 " 确保觸達更多種類玩家," 開源 " 則确保高度定制能力和項目可控性," 伸縮性 " 确保不同用戶的體驗。
Cocos 一直以來都是移動端優先的跨平台引擎,所謂 " 伸縮性 " 簡單來說就是引擎能屈能伸,在低端設備和平台上能達到高性能低功耗,在高端設備上也可以盡可能釋放引擎的表現力。
像這次針對 3.7 版本開發的 " 賽博朋克 "Demo,我們針對各種不同的移動端芯片做了精細的配置,讓該 Demo 可以以 30FPS 的穩定幀率運行在絕大部分設備上,其中最低端的設備,我們下探到了海思麒麟 970(2017)、高通骁龍 835(2017)和蘋果 A10 芯片(2016),這代表着基于 Cocos 制作的高質量遊戲已經可以覆蓋目前市面上的大部分低端設備。
遊研社:現有用戶中使用 Cocos 來開發 3D 遊戲的需求是怎樣的,此前用戶反饋中體現的最主要痛點是什麽?
Panda:現有用戶的期望和我們提供的優勢還是比較接近的,尤其是在輕量化和跨平台方面。
與此同時,很多新的用戶開始使用 Cocos,在制作上提出了更高的要求,比如後處理、烘焙器優化、更豐富的光照表現等等,針對這些我們在 3.7 做了很多工作,比如光照貼圖的優化、Light Probe、Reflection Probe 以及光照的融合,還有添加後處理和自定義管線,以及加入 LOD 這樣的性能優化功能。
還有一些呼聲很高的功能也正在規劃中,比如内置導航網格,超大場景(50km2),Steam 支持……
随着越來越多 3D 開發者開始使用 Cocos,生态在推動着 Cocos 不斷向前進取,我們也期待更大的項目開始使用 Cocos,我們一起推動引擎進入螺旋上升的正向循環
遊研社:在初步完成了 3D 工具鏈的搭建後,Cocos 下一步的目标是什麽?
Panda:其實還遠遠沒有完成,工具層面的坑是越挖越深的,完全看不到填完的希望呢。
當然 3D 的開發能力是一個巨大的工程,我們也時刻注意勿在浮沙築高台,時刻在考慮基礎設施的穩固程度,選擇合适的時機進行重構,比如 3.6 版本的原生化,3.7 版本的自定義管線,原生場景編輯器也是未來做大場景所必備的。
簡單來說,滿足大場景制作和運行要求是我們下一步規劃中的重點目标
遊研社:Cocos 花了不少功夫來搭建面向更重型遊戲的 3d 化引擎,但另一方面,讓 Cocos 引起外界關注的依然更多是《羊了個羊》這樣的輕量化遊戲,團隊内部如何看待這樣的現象?
Panda:我們覺得這很正常,Cocos 目前的優勢在輕量化和跨平台遊戲上,尤其是一些低算力平台,比如小遊戲、車機等。
一方面,我們的進展可以給所有開發者信心,我們對整個引擎的優化和體驗提升也會惠及輕量遊戲的開發者。很多開發者一直相信 Cocos 也是因爲看到我們在引擎上的持續投入和不斷進取。
另一方面,越來越多 3D 開發者進入 Cocos 的生态,這是我們更加重要的戰略布局,引擎的生态孵化是需要很長周期的,一個功能從規劃到完成再到推廣,直至被遊戲開發者使用,最後進入上線遊戲,往往需要一年到兩年,甚至更長的周期,所以我們任何時候當下做的工作永遠都是爲了後面一年的成果,這種立足長遠的視野對于引擎開發非常重要。
21 年 Cocos Creator 3.0 發布的時候,還沒有人把 Cocos 當做 3D 引擎,但現在已經有了《種地勇者》《Midea True Space》《Discord Putt Party》這樣的成果, 證明了我們當時工作的價值。
我們相信當下所做的工作也會在 23 年下半年孵化出更多的案例。
結語
回到玩家層面,所謂 " 在虛拟世界中還原出真實的光線 " 其實是個有些遙遠的技術話題,大部分人并不關心這些效果是如何具體實現的,更關注的是自己現有的設備上還能不能展現出更好的畫面。
這也正體現了 Cocos 團隊所做工作的意義——讓所有玩家都跟着廠商去追逐硬件更新算不得一件天經地義的事,也需要有人深耕于更紮實的領域,填補那些被遺忘的角落。
在這樣的事業中,也同樣蘊含着無數未知的技術和市場潛力。
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