西山居GDC演讲,《解限机》运用VG突破游戏渲染效率难题

随着科技的飞速发展和游戏产业的不断壮大,用户们对于游戏体验的需求也在逐渐提高。玩家越来越专业,越来越“挑剔”,他们不再满足于简单的消遣和娱乐,而更追求在精品游戏中实现沉浸式体验和精神满足。

为了紧跟玩家们的变化,满足玩家们的期望,在现阶段,游戏制作者们纷纷将目光投向了画面制作,致力于提供更精美、更震撼的游戏视觉体验。

然而,这就让游戏厂商们都共同面临一个难题:随着游戏规模的扩大和场景复杂度,以及模型精度的提高,制作过程需要采用多级的LOD,这使得美术资源制作的工作量大幅增加,需要大量美术劳动力。同时,游戏开发的周期也相应延长。

西山居作为国内优秀的头部游戏厂商凭借多年持续创新的产品研运能力亮相本次游戏开发者大会(GDC)并发表演讲。在大会Unity演讲专场上西山居引擎平台技术总监黄锦寿介绍 了《解限机》产品如何运用VG(Virtual Geometry)提高渲染效率,高效完成游戏中的高精度模型和庞大地图制作,使游戏在视觉呈现上实现了质的飞跃,为玩家提供优质的游戏体验,以解决游戏行业中长期存在的难题。展现了中国游戏研发在硬表面渲染技术上取得的成果与进展,也象征着我们在中国科幻与机甲题材作品上作出的重要尝试。

该游戏于2023年年底TGA(The Game Award)首曝,颁奖期间的首曝播放量仅次于《黑神话:悟空》,超过了《漫威蜘蛛侠2》在内的一众3A游戏,收获了玩家们大量关注,其中丰富的对战模式、独特个性的机甲、实时弹道演算与丰富的场景建筑破环效果,都让玩家们对这款游戏充满了期待。

美术制作周期长?VG助力高效高精度渲染

在VG技术的强大加持下,游戏团队只需要制作高精度模型,美术人员无需再为制作LOD资源而投入额外的时间和精力,程序生成的LOD模型,其效率和效果均由于手工制作。

同时,在GDC上,黄锦寿还介绍了一套完整的GPU高效率渲染方案。把原本由 CPU 来做的裁剪、LOD 计算、排序等操作交给 GPU 来负责计算,从而降低渲染对CPU的能耗,让CPU更专注与游戏逻辑计算,这样就充分利用了GPU和CPU的时间,减少相互等待而造成的算力浪费。

                   (完整的渲染管线流程都在GPU中完成)

在分享中,黄锦寿还提到,游戏的植被系统是为项目专门定制化开发,让植被系统支持VG,通过VG渲染游戏里所有的树和草,并且还支持交互。并且,植被系统支持Imposter,从近处看是实体模型的树,远处看是简单几个面片的Imposter,这些植被也支持可破环、交互,这些碰撞检测都通过GPU来计算。在游戏实际应用中,是允许多名玩家同时发射子弹并破坏场景中的植被。由于子弹数量庞大,计算碰撞检测的处理量非常高。为了解决这个问题,制作团队充分利用了GPU的并行计算能力来进行高效的碰撞检测,使能够支持大量子弹同时进行精确的碰撞检测。

                     (基于VG可实现的交互植被)

并且,VG使单场景的 triangle 数量大幅提高,可以突破以前的数量限制,常规的模型三角面数量不再是渲染效率的瓶。在GDC上,黄锦寿进行场景演示,展示了VG的渲染性能。在一个十分复杂的场景中,植被加上建筑总面数可能超过了惊人的10亿个三角形面片,甚至有可能达到数十亿之多。但是由于有VG的技术,团队只需制作出高精度的模型,就可以在面数上稍微放松一点,使美术可以有更大的发挥空间。

                       (VG使单场景承受面数变高)

此外,黄锦寿还在GDC上演示了VG在《解限机》的具体运用。传统的 GPU Skinning,需要把动作烘培到贴图上,但是这样操作,动作融合、IK、RIG动作融合,都没有办法使用。《解限机》对动作的表现力要求比较高,所以使用了 IK Rig 动作融合这些功能。为了解决此问题,制作团队决定在这些动作系统完成骨骼矩阵运算后,再把数据上传到 GPU 显存中,在 GPU 里面做蒙皮动画计算。最后通过 VG 一次DrawCall 就可以全部渲染到屏幕上,实现不同种类不同动作的机甲单个Drawcall一次完成渲染。

                      (合批渲染,FPS大幅提升)

同时,VG的运用可以大大减少内存使用,无需再次加载先前的MESH数据,在内存中,我们不需要存储任何关于模型的数据。因为VG的数据可以直接储存在显存中,这样一来,可以节省不少的内存空间。

                (原始Mesh与VG Meshi所占内存对比)

此项VG技术不仅兼容Unity的高清晰渲染管线(HDRP)和通用渲染管线(URP),还支持多平台部署,包括PC、Android、iOS、Xbox和PS5等。这意味着VG可以在这些主机平台上顺畅运行,为用户提供一致的高质量体验。

在最后,黄锦寿对比了VG场景与普通场景的性能。在这段场景性能对比中,可以看到在采用VG之后,游戏性能得到了显著的提升。在换成VG后,FPS分别提升43%和31%。同时,CPU的耗时也明显降低,这一提升主要归功于将裁剪、LOD计算等任务从CPU迁移到了GPU上,GPU利用率从70%上升到了97%,使得开发者可以将这部分释放出来的CPU计算能力用于游戏逻辑等其他方面,而不再让渲染占据这部分宝贵的CPU资源。总的来说,VG技术的应用有效地提升了游戏性能,并为开发者提供了更多的资源分配灵活性。

                   (VG场景与普通场景性能数据对比)

VG是新引擎的全新特性,可以媲美目前最先进的商业引擎的虚拟多边形效果。这场关于西山居《解限机》VG应用的分享引起了在场国外开发者的浓厚兴趣,他们在提问环节纷纷举手发言,就自己关心的问题向专家请教,他们的踊跃提问不仅促进了行业内的交流与进步,也为VG技术应用于游戏,以解决行业难题提供了宝贵的启示和动力。

游戏不仅仅是一种娱乐方式,更是一种情感的寄托。因此,西山居一直致力于打造能够触动人心的游戏作品,带给玩家们最好的游戏体验。而VG在《解限机》中的应用,能够将游戏中的世界呈现得更加真实、生动,更具表现力,让玩家仿佛置身于一个引人入胜的全新世界,沉浸其中,畅享独特非凡的游戏体验。

作为国内最早的游戏研发厂商,西山居至今已研发运营超过数十款网络游戏,游戏产品类型从当初的单机游戏发展到现在涉及客户端网游、移动端游戏等多个领域。纵观全球游戏行业,很多公司往往会选择在一个品类下做横向精细化发展,《解限机》作为西山居开启科幻赛道的第一个作品,显示出了西山居在破局创新,全球化战略上的决心,代表着西山居多元化布局的步伐从未停歇。通过对游戏+文化创新模式进行持续探索与耕耘、坚持游戏质量与底蕴并重的理念,持续引领玩家一起探索对未来无限的可能,共创更多优秀作品。