《解限機》GDC演講:如何用新技術突破遊戲渲染難題

隨著科技的飛速發展和遊戲產業的不斷壯大，使用者們對於遊戲體驗的需求也在逐漸提高。玩家越來越專業，越來越“挑剔”，他們不再滿足於簡單的消遣和娛樂，而更追求在精品遊戲中實現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，在現階段，遊戲製作者們紛紛將目光投向了畫面製作，致力於提供更精美、更震撼的遊戲視覺體驗。

然而，這就讓遊戲廠商們都共同面臨一個難題：隨著遊戲規模的擴大和場景複雜度，以及模型精度的提高，製作過程需要採用多級的LOD，這使得美術資源製作的工作量大幅增加，需要大量美術勞動力。同時，遊戲開發的週期也相應延長。

西山居作為國內優秀的頭部遊戲廠商憑藉多年持續創新的產品研運能力亮相本次遊戲開發者大會（GDC）並發表演講。在大會Unity演講專場上西山居引擎平臺技術總監黃錦壽介紹 了《解限機》產品如何運用VG（Virtual Geometry）提高渲染效率，高效完成遊戲中的高精度模型和龐大地圖製作，使遊戲在視覺呈現上實現了質的飛躍，為玩家提供優質的遊戲體驗，以解決遊戲行業中長期存在的難題。展現了中國遊戲研發在硬表面渲染技術上取得的成果與進展，也象徵著我們在中國科幻與機甲題材作品上作出的重要嘗試。

該遊戲於2023年年底TGA（The Game Award）首曝，頒獎期間的首曝播放量僅次於《黑神話：悟空》，超過了《漫威蜘蛛人2》在內的一眾3A遊戲，收穫了玩家們大量關注，其中豐富的對戰模式、獨特個性的機甲、實時彈道演算與豐富的場景建築破環效果，都讓玩家們對這款遊戲充滿了期待。

美術製作週期長？VG助力高效高精度渲染

在VG技術的強大加持下，遊戲團隊只需要製作高精度模型，美術人員無需再為製作LOD資源而投入額外的時間和精力，程式生成的LOD模型，其效率和效果均由於手工製作。

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 來負責計算，從而降低渲染對CPU的能耗，讓CPU更專注與遊戲邏輯計算，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，遊戲的植被系統是為專案專門定製化開發，讓植被系統支援VG，透過VG渲染遊戲裡所有的樹和草，並且還支援互動。並且，植被系統支援Imposter,從近處看是實體模型的樹，遠處看是簡單幾個面片的Imposter,這些植被也支援可破環、互動，這些碰撞檢測都透過GPU來計算。在遊戲實際應用中，是允許多名玩家同時發射子彈並破壞場景中的植被。由於子彈數量龐大，計算碰撞檢測的處理量非常高。為了解決這個問題，製作團隊充分利用了GPU的平行計算能力來進行高效的碰撞檢測，使能夠支援大量子彈同時進行精確的碰撞檢測。

基於VG可實現的互動植被

並且，VG使單場景的 triangle 數量大幅提高，可以突破以前的數量限制，常規的模型三角面數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的渲染效能。在一個十分複雜的場景中，植被加上建築總面數可能超過了驚人的10億個三角形面片，甚至有可能達到數十億之多。但是由於有VG的技術，團隊只需製作出高精度的模型，就可以在面數上稍微放鬆一點，使美術可以有更大的發揮空間。

VG使單場景承受面數變高

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。《解限機》對動作的表現力要求比較高，所以使用了 IK Rig 動作融合這些功能。為了解決此問題，製作團隊決定在這些動作系統完成骨骼矩陣運算後，再把資料上傳到 GPU 視訊記憶體中，在 GPU 裡面做蒙皮動畫計算。最後透過 VG 一次DrawCall 就可以全部渲染到螢幕上，實現不同種類不同動作的機甲單個Drawcall一次完成渲染。

合批渲染，FPS大幅提升

同時，VG的運用可以大大減少記憶體使用，無需再次載入先前的MESH資料，在記憶體中，我們不需要儲存任何關於模型的資料。因為VG的資料可以直接儲存在視訊記憶體中，這樣一來，可以節省不少的記憶體空間。

原始Mesh與VG Meshi所佔記憶體對比

此項VG技術不僅相容Unity的高畫質晰渲染管線（HDRP）和通用渲染管線（URP），還支援多平臺部署，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執行，為使用者提供一致的高質量體驗。

在最後，黃錦壽對比了VG場景與普通場景的效能。在這段場景效能對比中，可以看到在採用VG之後，遊戲效能得到了顯著的提升。在換成VG後，FPS分別提升43%和31%。同時，CPU的耗時也明顯降低，這一提升主要歸功於將裁剪、LOD計算等任務從CPU遷移到了GPU上，GPU利用率從70%上升到了97%，使得開發者可以將這部分釋放出來的CPU計算能力用於遊戲邏輯等其他方面，而不再讓渲染佔據這部分寶貴的CPU資源。總的來說，VG技術的應用有效地提升了遊戲效能，併為開發者提供了更多的資源分配靈活性。

VG場景與普通場景效能資料對比

VG是新引擎的全新特性，可以媲美目前最先進的商業引擎的虛擬多邊形效果。這場關於西山居《解限機》VG應用的分享引起了在場國外開發者的濃厚興趣，他們在提問環節紛紛舉手發言，就自己關心的問題向專家請教，他們的踴躍提問不僅促進了行業內的交流與進步，也為VG技術應用於遊戲，以解決行業難題提供了寶貴的啟示和動力。

遊戲不僅僅是一種娛樂方式，更是一種情感的寄託。因此，西山居一直致力於打造能夠觸動人心的遊戲作品，帶給玩家們最好的遊戲體驗。而VG在《解限機》中的應用，能夠將遊戲中的世界呈現得更加真實、生動，更具表現力，讓玩家彷彿置身於一個引人入勝的全新世界，沉浸其中，暢享獨特非凡的遊戲體驗。

作為國內最早的遊戲研發廠商，西山居至今已研發運營超過數十款網路遊戲，遊戲產品型別從當初的單機遊戲發展到現在涉及客戶端網遊、移動端遊戲等多個領域。縱觀全球遊戲行業，很多公司往往會選擇在一個品類下做橫向精細化發展，《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新，全球化戰略上的決心，代表著西山居多元化佈局的步伐從未停歇。透過對遊戲+文化創新模式進行持續探索與耕耘、堅持遊戲質量與底蘊並重的理念，持續引領玩家一起探索對未來無限的可能，共創更多優秀作品。

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