The Coalition深入讲解《战争机器5》的技术（上）

导语：虽然《战争机器4》是The Coalition为这个畅销多年的系列制作的第一款作品，但直到第二作——《战争机器5》，这家工作室才真正把它变成了自己的孩子。我们采访了这家位于加拿大温哥华的公司的几位成员，听他们讲述《战争机器4》如何让他们打好基础，使他们

　　虽然《战争机器4》是The Coalition为这个畅销多年的系列制作的第一款作品，但直到第二作——《战争机器5》，这家工作室才真正把它变成了自己的孩子。我们采访了这家位于加拿大温哥华的公司的几位成员，听他们讲述《战争机器4》如何让他们打好基础，使他们能够达成《战争机器5》的一些重要目标，在前作基础上实现优化画面、新增开放世界场景片段、强化AI等改进。他们辛勤的工作最终结出硕果，收获如潮的好评，造就了迄今为止画面最优秀的游戏之一。

　　我们找到这家工作室，讨论了他们如何利用虚幻引擎和源代码访问交付出一流的后期处理效果、粒子和体积光照，同时又在Xbox One X上实现60 fps的帧率。说到如何在各种硬件平台上实现流畅而一致的性能，他们透露了他们如何巧妙利用HLOD之类的工具放宽对绘制调用的限制，从而开发出这款游戏细节丰富且多样化的环境。

　　考虑到《战争机器5》奉献了一些游戏史上保真度最高的角色模型，我们还和他们讨论了如何使用双瓣高光、反向散射和复杂的眼部渲染功能结合一流的动画技巧来提供栩栩如生的数字人类。The Coalition还谈到了他们为这款游戏开发系列中首次出现的开放世界场景片段时所遇到的一些挑战，并说明了他们是如何克服这些障碍的。

　　请看虚幻开发者日2019上的“《战争机器5》的视觉效果技术”演讲。

　　《战争机器5》是The Coalition开发的第2款《战争机器》游戏。与《战争机器4》相比，它的开发过程有什么不同？

　　战役模式设计总监Matt Searcy：《战争机器4》的工作重点是证明我们能够做出优秀的《战争机器》游戏。对我们来说，重要的是让游戏迷看到The Coalition继承了原作的世界观、角色和游戏性。在那个游戏中，我们下了很大力气让游戏性与《战争机器3》相当（有一些细微调整），并围绕那个核心体验设计新的战斗、敌人和模式。

　　从那个意义来说，《战争机器4》其实是《战争机器5》的前期制作。我们相信自己有能力做出优秀的《战争机器》游戏，而从我们收到的评论和反馈来看，我们显然达成了那个目标，而且社区想要看到进一步的提高。

　　对于《战争机器5》，我们一开始就决定要挑战期待。首先它必须是一款优秀的《战争机器》游戏，但我们的前期制作把重点放在探索新体验以及如何将它们融入《战争机器》上。机器人Jack、载具Skiff和“撤离”模式等功能把游戏的设计扩展到了新的领域，同时我们在其他领域也是从一开始就下力气搞新的技巧和技术。如果没有从《战争机器4》积累下来的基础和专业经验，我们绝对没有时间来探索这些。

　　《战争机器5》拥有各种令人折服的视觉效果，包括逐物体动态模糊、屏幕空间反射、精细景深效果、曲面细分等等。团队是怎样巧妙运用这些后期处理效果的？

　　工作室技术美术总监Colin Penty：我们对这些后期处理效果的运用是非常巧妙的，因为我们既不想在视觉效果质量上妥协，又希望在Xbox One X上保持60 fps。我们竭尽所能把Epic的UE4最新发行版中所有后期处理效果都集成到我们自己的UE4引擎版本中，其中新的光圈景深是我们完成的最后一个后期处理集成。

　　说到如何运用这些后期处理效果，通常在战役模式中，只要Xbox One上能跑得动，我们就会使用不带光泽的高质量SSR（PC上是有光泽的SSR）。对于曲面细分，我们创建了自己的自定义异步曲面细分着色器，基本上专门用于我们的白雪和沙砾材质。如果要让玩家周围的沙地和雪地动态地发生变形，为了做出逼真的效果就必须使用曲面细分，除非对网格体进行极高的预曲面细分。游戏中大量运用了泛光，但我们通常避免使用最严密的泛光核，因为它对GPU性能要求很高。我们使用了比《战争机器4》更多的摄像机曝光摇摆，让摄像机能够根据地图上明亮和黑暗的区域进行调整，不过我们还是很重视性能，如果游戏中某些区域的光照值范围不是很广，我们就会锁定摄像机曝光来提高性能。最后，在开发接近尾声时，我们还对整个游戏进行了一遍调优，以实现镜头光晕和镜头灰尘效果。

　　我们还将后期处理链设置为在下一帧异步运行，这也让我们能挽回一些性能。考虑到我们的后期处理通道因为始终以原生分辨率输出而开销高昂，这个举措是很有意义的。我们依靠UE4的临时上采样来缩放我们的基础通道/光照/半透明等等的内部分辨率，从而维持GPU性能。

　　《战争机器5》的光照效果令人印象深刻，其中使用了体积光源、体积雾和动态阴影。团队是怎样做到这些的？

　　Penty：我们的团队特别喜欢UE4增加的体积雾系统，只要有可能就会用上。我们创建了一个蓝图系统，它让我们能够在关卡中各处放置体积雾图元，我们会在GDC 2020更深入地讨论这个问题。我们的战役模式在Xbox One X上保持了60 fps帧率，同时还实现了体积雾质量，我对此感到自豪。

　　对于光照，我们决定避免使用我们在《战争机器4》中大量使用的静止光源。这使我们可以不再对阴影使用阴影贴图纹理，从而节省纹理内存，加快着色器渲染，也让我们可以显示完全实时的阴影。对于游戏中所有的光源，我们都使用了可移动光源，通过一些小微调，我们让可移动光源能使用Lightmass烘焙出间接数据。这都存储在我们的光照贴图中，它与阴影贴图不同，后者存储的是所有颜色GI数据，而不是阴影。

　　除了定向光源阴影级联，我们还使用了距离场光线追踪阴影来显示环境的阴影。在这种阴影中，光照系统使用网格体的距离场表示作为阴影投射器。因为玩家只有在一定距离上才会看到这种阴影，所以我们就可以让距离场表示不是非常精确，从而节省一些内存。

　　当然，你需要一个能干的光照团队把所有这些技术元素整合起来，提供华丽的视觉效果，我们的团队在这方面就做得非常棒。

　　这款游戏具有精彩的粒子效果。The Coalition在这方面是怎样做到的？

　　Penty：我们的视觉特效团队为《战争机器5》提供了一些了不起的效果。考虑到主机没有最强的CPU，而视觉特效又可能给CPU造成很大负担，这确实很有挑战性。为了绕过这一限制，我们使用材质编辑器创建了一个叫做Swift Particles的新视觉特效系统，它让我们能够使用顶点偏移，在不产生任何CPU开销的着色器中创建视觉特效。我们主要用Swift Particles表现环境视觉特效，[例如]雪、尘土和雨。

　　我们也尽可能使用GPU粒子，不过有些比较复杂的效果是挺难实现的。我们对UE4的粒子添加了一个“GPU生成”功能，使得粒子也能在GPU上生成。