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如何用UE高效生成细节丰富的《重生边缘》野外场景(下)

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发表于 2022-3-7 09:28:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
以下文章来源于NExT Studios ,作者引擎全开的

上篇文章中,我们从地形、崖壁、植被、河流、道路五个方面介绍了NExT Studios 在使用虚幻引擎4开发《重生边缘》的过程中,过程化内容生成的一些尝试。

本篇将针对工具加入场景制作后,如何解决新的工具在实际工作中遇到的各种问题,以及分享一些试验性工作。

直达现场


我是进度条

过程化内容生成中容易遇到哪些流程问题?

比如生成的效果达不到美术的要求;工具的使用门槛太高,他们不想用;工具不够稳定,他们觉得折腾的成本太高;或者涉及多人协作的问题,这个事情到底是程序员做、TA做、还是关卡美术做?多个关卡美术的协作需求如何解决?等等。只有解决了这些问题才算是一个合格可用的工具链。

基于前面的分享,相信大家也能看出,我们的目的是:并不追求全地图自动化生成,而是根据需求做一些定制,提高制作效率。

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过程化内容生成管线

自动生成内容和人工编辑内容之间的冲突问题如何解决?生成内容之间的关卡切分问题如何考虑?不同子关卡的生成限制如何保证结果的稳定性?

我们总结出来两个原则,第一是生成的内容不能覆盖人工编辑的内容。第二是各个子关卡之间尽量地独立地编辑和生成。就像 Unreal 大世界里的地图,通常会编辑成多个子关卡,方便多个美术协作,然而对于过程化生成的内容,也需要去做这样的支持。比如可以对world composite做一个支持,支持地形自动切分到子关卡。

微信图片_20220307092024.png
自动切分到子关卡

关于生成的内容(大量贴花、崖壁、河流等)之间,也都需要切到子关卡。只有切分了子关卡,才能做独立地剔除和 level streaming,同时也能支持不同的人来编辑和生成不同的子关卡。

对于不同的子关卡,我们生成的限制是需要保证结果的稳定性:不管是多块一起计算出来的结果,还是单块单独计算出来的结果,应该是一致的。这样才能够保证按照子关卡的方式去工作。

地形和建筑的稳定性如何解决?

对于地形来说,我们没办法很好地解决。因为关卡与关卡之间会有一道必然的交界,如果只更新了其中的一块,另外一块就接不上了。

虽然可以对整个地形做整体的侵蚀或美化,做一次全量更新,但这对于整个开发来说是非常不友好的行为,因为需要协调所有人,把所有的关卡文件都解锁。我觉得更实用的做法是做局部的更新,比如只更新刷过mask的区域。

微信图片_20220307092025.png
局部更新mask

对于有些建筑区域,比如某处建了一栋房子,要求地基是平的,我们不想在生成地形的时候改变地表,很可能房子就悬空了。我们可以使用volume把区域框起来,跳过这个区域的侵蚀生成。

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volume排除侵蚀区域

跟美术编辑的冲突问题如何解决?

有时候过程化生成的内容跟美术编辑的内容在同一个数据集里面,就会产生冲突问题。到底用谁的呢?Unreal提供了Edit Layer的功能,它跟Photoshop的图层一样,可以把生成的单独放一层,人工编辑的单独放一层,甚至还可以开更多的层,这样就可以混合人工编辑和我们生成的数据,得到想要的效果。但有的时候可能并不想要混合效果,而想要替换效果(比如说河流河道可以替换掉原有的地形)。我们又开发了一个Edit Layer的覆盖混合模式,用来支持这样的需求,同时也扩展了Unreal权重绘制的工具,用来绘制mask,支持这种覆盖混合和很多层的表现。

微信图片_20220307092027.gif
Edit Layer覆盖混合模式

还有一种冲突比较常见,比如说美术在某处放棵树,只是用来做装饰的,但是我们生成植被的时候很可能就把这棵树给生成没了,那这不是他们想看到的。所以我们针对生成的树都会打标记,每个instance上都会有一个特殊的属性,这样就能够区分出来到底哪些树是我们生成的,哪些树是美术编辑的。再重新生成的时候,就可以把原来生成的树全部删掉,做一次全量更新,但美术摆的树并不会被删掉,而且也可以选择避开他们。

微信图片_20220307092027.png
很容易树没了

数据导入导出的问题如何处理?

我们沿用了Unreal Landscape Spline曲线生成,这些数据需要导出到Houdini当中进行运算,其实这也是为编辑的操作习惯而做的妥协,也避免了再开发全新的一套曲线编辑工具。

我们把Unreal Landscape Spline重新做了算法量化,导出成一个 JSON,然后在Houdini当中提取这些关键点做重建,这样就可以基于这条曲线去做算法实现。我们也加了各种各样的自定义属性,比如说曲线的类型,因为它会有不同的内容(路、护栏、河等),他们是属于不同曲线的。曲线的宽度还有优先级也都是通过这种方式添加到 JSON 文件里。

针对生成的内容。我们也做了一个简单的热力图扫描工具,可以选择任意一个Unreal当中的某个stat,比如针对面数去做统计,生成可视化的表现,方便美术在生成完或者关卡编辑完后去做性能自查。

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热力图性能分析面板

一些试验性的探索

如果只是针对之前提的那几个功能的话,可能整个工作流是大同小异的,但是每个项目其实需求都不一样。比如说有的项目完全不用Houdini,生成算法全在Unreal里程序员自己实现。还有的项目可能因为不喜欢数据互相导来导去,选择整个的关卡布局是在Houdini当中进行制作,然后再导入Unreal,这个时候就不能改了。还有的像我们一样,频繁导入导出,需要很多数据交换,那我们需要程序员不断地处理这些特殊的需求。

所以我们在把这种工具推广到不同项目的时候,就需要重构整个管线。我们支持了蓝图节点编辑,让原来Houdini的HDA文件生成一个蓝图的异步节点,其所需要的数据准备是通过蓝图来进行的(包括数据输出的后处理),这样就具备了非常高的灵活性,能满足很多奇奇怪怪的需求。

微信图片_20220307092030.png
可定制的生成流程

我们生成完,可以给它打个 tag 或者设置一些类似 virtual texture的属性,然后生成一个actor,甚至改变它的材质。在这套机制下,解放了程序员的生产力,不用他们专门开发特性。因为有的时候我发现不是这些功能实现不了,而是美术等不了,或者用户等不了,反复折腾的时候他们就不想用了。

另外,我们把数据的输入输出做了抽象,比如抽象成图,或者曲线,或是一些点,然后把这些数据做了抽象之后,甚至可以通过网络来传输这些数据,把生成的服务放到一台更强健的GPU工作站上。而且把数据做完抽象之后,也不限于只用Houdini来做,可以搭建一些自己的服务,用 Maya或Blender也都可以,因为数据的交换变得非常简单。

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生成服务器

我们也做了些机器学习的一些尝试,比如说基于GAN算法的现实世界生成,或者是地表地形的风格化迁移等。还有一个很常见的问题是在用Houdini做这些工作的时候,数据的导入导出和计算都需要非常长的等待,有些团队会倾向于在引擎中自己实现生成算法,我们在这方面也做了一些简单的尝试,参考了《地平线:零之曙光》(Horizon Zero Dawn)的做法,使用GPU加速的方式做地表地形的生成和植被的分布。

应用探索

过程化内容生成的技术除了应用在游戏开发中,还有其他应用场景。例如NExT跟新华社合作的数字航天员小诤的火星视频中,我们使用了过程化内容生成的技术模拟火星的地貌。UE5的Nanite可以在不限制三角形数量的情况下做大量的几何细节,这应该也是后续游戏制作的趋势之一。

文/引擎全开的
来源:NExT Studios

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