打造3A级游戏渲染方案

小篱

近期，Unity在北京、成都、深圳分别举办了三场制作人专场活动，搭建优秀游戏制作人与Unity官方面对面交流的桥梁，内容涵盖项目优化、技术美术与解决方案等多个方面。

本文为大家带来的是Unity技术美术总监林宇的演讲-《打造3A级游戏渲染方案》。你可以点击［阅读原文］下载本次演讲的PPT。

下面是本次演讲视频。

演讲内容

大家好，我是林宇，来自香港，现在上海工作，担任Unity技术美术总监。

今天我将介绍渲染的趋势，未来可以运用的一些新技术，以及Unity为企业级客户提供的一些服务。

本次演讲的内容主要针对高端一点的渲染方案。一谈到渲染方案，大家就会想到：画面渲染一定要很棒。

首先我不能不提最基础的内容－物理渲染管线，我了解很多客户团队，他们现在使用的不是物理渲染管线，很多时候后期达不到Unity一直在推荐的PBR效果质量。

从2017年开始，Unity中引入了可编程渲染管线SRP。其中有两种渲染管线：高清晰渲染管线HDRP和轻量级渲染管线LWRP，也就是现在的通用渲染管线Universal Render Pipeline，简称URP。

为什么要轻量级渲染管线LWRP改名为通用渲染管线URP呢？

当时用“轻量级”这个名字的时候，有一些客户误会成只要用了这个管线，功能和性能就自然提高了。由于这个误解，我们便将名字修改了。

通用渲染管线URP是指可以针对任何平台发布，但是高清晰渲染管线HDRP只针对高端的性能的平台。

高清晰渲染管线HDRP还支持实时光线追踪。现在大家可能应用实时光线追踪还很遥远，但是也许不到一年以后多硬件都会支持RayTracing加速渲染，这会在未来非常普及。

现在不少项目在建模的时候还是使用比较传统的方式，但如果要程序化这种后期编辑的话，就要用到新的Houdini技术。

现在很多公司还是自己画贴图，或者上网下载一些图片，很多时候，不能符合PBR的材质标准，经常会出现最后渲染差错。建议大家参考《闪耀暖暖》的制作流程，如果你们还没有这种使用Substance贴图制作流程，请尽快学习使用。

下面是大家非常熟悉的Unity的《ADAM》项目，已经在使用这种流程。

下面我将介绍可编程渲染管线SRP，包括高清晰渲染管线HDRP和通用渲染管线URP。

现在URP已是一个很稳定的版本，技术方面，跟以前的PBR差别不是很大，但是更优化了和支持多光源，性能上提升了很多，做到只需要使用一个PASS渲染。

下面是大家都看过的《异教徒》，画面效果已经达到影视级的渲染效果。这就是高清晰渲染管线HDRP的效果，它强调非常准确的物理渲染。

可编程渲染管线SRP中有一个很好用工具－Shader Graph着色器视图。它可以帮助开发者、美术人员等进行可视化的着色器构建。不必手工编写代码，只要在一个图形网络中创建并连接节点，就可以设计和调试着色器，并且每一步都可预览。

可能以前写Shader代码的人还不太习惯用它，还是习惯写代码，但是慢慢都要改变，因为美术人员看不懂代码。有了Shader Graph以后，美术人员可以维护或者修改一些Shader，这就多了一种选择。

高清晰渲染管线HDRP支持不同的光照模型，其中一项就是SSS，懂美术的人都知道，就是透光的效果。

大家可以观察下图角色的耳朵，后面有灯光，所以会透红，这是非常准确的物理现象。

高清晰渲染管线HDRP支持Specular Occlusion（SO）, AO大家都知道，是环境光的遮挡。对反光来说有的时候会有漏光现象，如果只用AO遮挡反光的话还不够，但是帮助还是有一点。

真正采用SO可以计算到哪一个Polygon面采不到环境高光，BendNormal可以计算反射角度，如果这个角度有遮挡的话，光照的方向就会偏移一点。

下面介绍一下实时光线追踪。为什么说实时光线追踪技术是未来的发展趋势呢？

大家知道现在只有NVIDIA RTX 2000系列显卡才有实时光追加速器，但许多厂商也开始相继研发，例如：华为正在研发实时光线追踪加速器，现在这种功能芯片已经计划逐步在移动平台上发布，另外Imagination公司的显示器芯片也已经有了光线追踪加速的功能。

实时光线追踪可以达到一个非常好的阴影效果，解决了之前提到的漏光问题，实现了高光的遮挡功能和透明的物理折射。如果要很多层透明的话也可以实现，但是需要设置更多的Bounce count值。

如下图所示，在阴影方面，最左边的用简单一般Shadow Map，右边是使用实时光线追踪的比较。我们可以看见右边的树下面阴影比较硬，远处树叶比较软，比较散一点更自然效果。

在Directional light里可改Angular Diameter角度，可以打散一些比较远的距离阴影，可以起到朦胧的阴影效果。

实时光线追踪是在每一个屏幕空间里面，从对每一个像素采一个点去追光。如果你使用RTX显卡的话，就可以很好的支持这个功能，未来PlayStation 5也会支持实时光线追踪。

透明这块，我刚才说过，需要很多比较好的物理准确的折射。如果你要透明后面更多纹理的效果，你需要计算多重反弹才可以实现。

现在大家可能会觉得：会不会很慢很耗性能？其实实时光线追踪需要配合硬件，有硬件加速器可以，没有就会比较耗性能。

在高清晰渲染管线HDRP中可以渲染半透明材质的功能，但效果完全不同，它只可以做到模拟的折射，使用了实时光线追踪后，物理方面是非常准确的，IOR这就是物质折射值，大家可以随时上网查一下水等的物质折射值是怎样的。

我再演示一个稍微简单的场景。这个是实时区域光，你会发现它的阴影很模糊，但却是很高品质的模糊。

这也是刚刚说的折射，当Area Light区域光改变大小以后，可以看到整个场景的阴影都改变了。当光源比较大的时候，就可以采到比较软的阴影效果。越窄的时候，你的阴影也会越明显，特别是那种边缘。

大家都知道平衡光是这样一般的阴影效果，在光源全部都有一个RayTracing Shadow选项，需要的话可以进行勾选，Angular diameter角度也是可以调的，不同的角度，模糊度的效果也都是不一样的。

如果我们打开材质的自发光，就会发现这个材质本身会有发光的效果，现在DXR GI渲染都是这样做到的。

另外再给大家演示一个Demo，现在我们看一下《异教徒》男主角的材质。

场景中有很多光源用作打灯效果测试，你会发现材质精度很高，眼球里折射都是物理准确的，皮肤上也有SSS的效果。这里面我在Shader Graph用了StackLit Master支持多种光照模型的功能。

还有支持有两种高光的勾选，如果你用普通的Lit Master，只能选择其中一个光照模型，但是这个StackLit Master就可以同时选择几种类型。

说到双重高光，如果高光的亮度很多了的话，就会出现过度油腻效果。不够亮的话，又没有体感，一般这种高光不能打得太强烈。

现在用了第二层可以再细化里面的细节，大家可以看一下区别，这是第二层里面更加可以做到很细的皮肤质感，如果这个灯打得光源比较强，就是这样皮肤的Transmission光渗透效，也就是透红的效果。

我的演讲就到这里，谢谢。


来源：unity官方平台
原地址：https://mp.weixin.qq.com/s/PFDv6M9rKqdrS5fVM0lh-w