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谈起极限竞速类游戏，赛车无疑是其中最闪亮的明星，在充斥着速度与激情的赛场上无数次点燃玩家和车迷心中那团澎湃炙热的竞技之火。当引擎的嘶吼声响彻耳畔，在电光火石迸发的瞬间，一幅幅经典赛车游戏的画面在脑海中浮现，它们都曾在不同的历史时期闪烁过耀眼的光芒，让无数玩家车迷沉醉其中，难以忘怀。
随着近期网易互娱使用虚幻引擎倾力打造的手机竞速游戏《巅峰极速》的火热上线，我怀着期待的心情完成了几次测试，更有幸跟开发团队深入了解了许多项目技术研发与设计创新背后的秘密，随即整理出来和大家共同分享。
眼前一亮的赛车手游
当人们还在对移动端赛车游戏的品质或体验怀有疑问的时候，《巅峰极速》的研发团队在项目技术选型的早期就通过大量的内部测试和验证，明确了多款游戏引擎的美术效果及上限，最终虚幻引擎因其卓越的实时效果，开放性，和移动端的性能表现脱颖而出，并通过与Codemasters公司研发的 EGO 物理引擎的完美结合 ，给整体游戏的品质提供了广阔的可能性，在移动端表现出了高品质赛车游戏的画质和操控体验。
1：1还原的真实赛车
赛车游戏品质的首要元素肯定是赛车。《巅峰极速》在全球范围通过与车企的官方合作取得了包括法拉利、兰博基尼、科尼塞克、迈凯伦等40 多个主流车厂超过150多款超跑和性能跑车的正版授权。但是只有这些品牌和车型的identify还不够，开发团队需要把每台车在游戏中还原成媲美真实的赛车，来满足挑剔的玩家和匹配真实的赛车历史和文化。因此，在赛车制作的第一阶段，游戏里的每一台车都需要先经过对实车的激光扫描后再通过重新拓扑的方式还原出多边形的模型。在3D扫描的过程中不放过任何细节，比如车门铰链，内饰接缝和倒角这些蛛丝马迹统统都要考虑在内，底盘数据也是通过扫描的方式获取，有助于团队准确地了解车辆的底盘结构，在游戏里真实地复刻出每台车的底盘和悬挂结构及动态效果，还原出每台车原有的操控和驾驶手感。
独具巧思的赛道设计
赛车游戏的另一个重要元素：赛道。为了还原全球各地的真实赛道，开发团队使用地图加照片实景结合的方式，配合使用360度相机+无人机进行实景扫描，希望玩家能足不出户，便可尽享世界之美！比如，广州的白云山赛道展现出祖国岭南地区特有的地貌和风土人情，芝加哥赛道林立的高楼与密布的铁桥，让人仿佛置身在那繁华的钢铁森林中，而阿姆斯特丹的赛道上纵身飞跃大片郁金香种植地的画面更是让人赏心悦目。
图为白云山赛道
图为芝加哥赛道
一个好的赛道应该像一首歌，具有一个统一的风格、一个好的节奏，当然还有一个高潮作为点睛之笔。团队在设计时先对赛道进行分类，确定基本的赛道维度，难度、总体节奏、是否偏向漂移，以及位置和美学特征。定好整体节奏和风格后先在引擎内使用 Landscape tool快速生成地形，后期塌陷成200*200区块的多边形，通过顶点编辑来生成更多模型细节满足不同的场景需求。
还需要根据赛车游戏的特点，将以游戏玩家为中心的默认圆形范围streaming，修改成为一个椭圆形（长轴沿着赛车前后向）的区域来进行level streaming的判断，从而改善了streaming的效率，实现了runtime下大规模赛道关卡的无缝拼接。
制作赛道不仅考验团队的艺术设计能力，也同样检测团队对玩家心理的理解程度。为了更好地帮助玩家完成每场比赛，除了在赛道上设置一些常规的方向标，车墩等具有明示作用的标识，还会在赛道设计中还添加一些对玩家心理产生暗示作用的元素，透过可视化心理学，空间轮廓，眼动仪追踪验证等手段对赛道风格，不同空间组合，节奏和氛围等方面做细节的心理学规划设计，帮助玩家快速做出正确的决策，获得更顺畅的赛车体验。这样的设计可以有效管理玩家的紧张感，提供玩家恰到好处的兴奋感，充分考虑了赛道环境与难度之间的平衡性，保持了艺术设计与游戏难度的一致性。
媲美真车的驾驭操控
为了让玩家尽可能体验到驾驶豪车的刺激和真实感，开发团队使用了业内领先的EGO移动物理引擎给玩家带来符合物理真实的手感操控。严格遵照车辆动力、底盘、转向调校等原始数据，致力于还原出每台车物理真实的手感，让玩家在游戏过程中感受到来自原车的那种真实的加速，刹车和过弯漂移时的车身倾斜姿态，以适应标准比赛、计时赛、漂移和挑战等不同竞赛模式。
驾控的操作界面则完全使用虚幻引擎的UMG 蓝图开发，提供了玩家追尾、主驾驶位、车前盖等多种驾驶视角切换功能和左右按键、方向盘、重力等多种UI操作来满足不同玩家的操作偏好，通过蓝图接口配合LUA脚本高效地实现了从UI层到车辆蓝图的快速精准的控制，甚至还贴心地开发了线性按键功能让玩家精准控制油门和刹车的开合度大小，感受深度驾控和追求极限操作的乐趣！
身临其境的实时光影
众所周知，赛车游戏在高速运行时对整体场景的实时光照和环境反射的质量要求非常高。巅峰极速的光影在虚幻引擎的dynamic/static lights, skylight, fog, atmosphere， 以及post processing等技术的强力支撑下，无论是自然环境下风和日丽的白昼还是月色如银的夜晚，或者是各种复杂人工照明环境下车水马龙，灯红酒绿的氛围都表现得真实自然。从车漆、轮毂到赛道上的建筑、树木，每一个细节都被捕捉呈现。
然而，在开发过程中，想要在移动渲染管线上让高速疾驰的车身捕捉到细节丰富的多光源和实时环境反射其实是两个很大的挑战。渲染技术团队通过反复地探索和尝试，先是改进了 forward渲染管线并使用 Grid shading的方案实现了多光源的支持。
之后采用在引擎内通过使用双抛物面的方法将环境先映射到两张Render Targets上，然后合成为一张环境贴图，并在计算IBL光照时实时采样环境贴图，最终在光影流转之间巧妙实现了对移动端渲染来说颇具挑战的全动态车身环境反射。
为了追求车身材质和光照细节，在车身的材质中使用了预烘培的AO贴图, 通过 vertex color作用到直接光和IBL光照，有效增加了模型体积感的同时也避免了漏光的情况。同时，在最大程度地保留官方clearcoat的原有效果的前提下简化了 shader 的复杂度来降低渲染成本，并配合 reflection capture 和全动态捕捉复杂的灯光，特效及环境反射来达到最佳的车体表现。阴影部分是全动态阴影，为了兼顾品质和性能，使用了3级的 1K尺寸的 CSM 阴影贴图，根据动态范围的变化采用每级递减的方式，计算出自适应的 CSM 范围来提高阴影贴图的利用率。车内的光照使用了两套不同的 lightmap来表现开/关门的不同光照效果，并通过使用蓝图+material function的方法实现了动态的效果切换。
有了高品质赛车的材质和光影，仍需要有同等品质的特效来配合。研发团队使用Niagara制作了一套能够接受环境光照的半透明烟雾效果，实现了使用同一套烟尘特效来满足不同光照环境下的赛道，在兼有真实感的同时也最大化了特效的利用率。除了这些高效实用的实时技术，自然也少不了更高品质的cutting-edge technology。比如片头，场景动画预演和赛车奖励等多处都使用了UE4高品质的raytracing的方式来渲染出更真实的光照，阴影和反射。
随心定制的自由改装
丰富的爱车定制改装系统的设计是为了满足玩家打造个人专属的梦幻座驾追求极速的另一亮点。研发团队使用引擎的蓝图工具在更高级的层面实现交互逻辑，配合LOD 来配置上百辆车和管理海量的车辆组件，结合灵活便捷的Decal贴花等功能开发出一套通用的配置器来实现汽车的外观和零部件切换，甚至更换整车的性能调校系统升级比如更换发动机、悬挂、制动器和其他性能组件。
车辆的配置和交互的UI也完全通过UMG来开发实现，通过底层UMG和车辆蓝图之间的实时通信，玩家只需要根据自己的偏好点击UI就能简单快速的更换爱车的喷漆涂装、车身套件、车轮、等多种选项进行个性化设置，甚至可以深入了解车辆性能去更换底盘悬架、动力、电气系统，以适应不同的加速度、转向灵敏度、稳定性、制动和漂移的需求。此外，还有高性能零部件升级选项，让玩家驾驶自己精心设计改装后的爱车在光影交错的转瞬之间一骑绝尘。
丝滑流畅的性能体验
对于任何赛车游戏来说，在精美的画面品质和苛求严谨的性能这两个天生的矛盾体之间循环往复的追求那种微妙的平衡关系一直都很具挑战性，对移动端开发赛车游戏来说尤其奢侈。为了尽可能达到这种平衡，开发团队需要分别对赛车和赛道场景做大量的优化。
首先，对于赛车来说，不同赛车上应用的材质类型数量较多，且有不少主要材质比如carpaint, clearcoat等渲染成本较高，团队基于对UE的车漆材质实现和相关光照效果了解的基础上，重新制作了一套极简化的车漆材质，并简化了clearcoat shader的代码复杂度，在有效降低渲染成本的同时尽可能的保持了原有材质的渲染品质。并使用vertex color， object ID多种优化手段，最终把具有庞大材质数目和较高复杂度的整车材质渲染优化到只占用一个drawcall, 保证大量较中低端设备也能流畅游玩。
场景部分的优化主要采用 detail mode来控制LOD和区分庞大数量的组件，结合自研的Atlas 系统使整体Drawcall 数量降低60%， 并且根据高低端手机硬件的不同性能设置合理的推荐配置，选择高配的硬件设置系统会加载LOD 0-1级，低配则会使用 2-3级，贴心的高低配设置兼顾了那些使用低端硬件手机的玩家，在画面的表现和流畅的性能之间达到了很好的平衡性。
游戏中即使在一些场景复杂度较高的赛道上高速行驶时也保证了画面的流畅度，没有出现明显的卡顿或者掉帧。玩家可以尽享游戏的乐趣，不会因为性能而影响体验。
图为高速模式下的效果
玩家与开发者的双重满足
在赛车游戏玩家看来，《巅峰极速》是一款集齐了创新、画质、技术、还原真实等多个亮点且让玩家真实感受到一种久违的赛车情怀和文化的诚意之作，是一款经过厂商精心打磨与雕琢让人眼前一亮的作品。其卓越的画质和追求真实的操控体验为玩家营造出一种手机上的赛车游戏难得一见的真实感。在经历了漫长的等待和盼望后，玩家可以有机会在手机上去体验和感受赛车游戏应有的爽快感和满足感。
而对于开发者而言，网易互娱的开发团队植根于汽车文化，秉承品质为先的原则选用虚幻引擎倾力打造出《巅峰极速》这样的作品，填补了行业内缺乏移动端高品质赛车游戏的缺憾。通过艺术设计团队和开发团队之间的默契配合和合理有效地运用引擎技术，最终在曲折蜿蜒又风光无限的赛道上充分发挥出UE移动端渲染管线的性能，表现出令人赞叹的视觉质量，并且结合EGO物理引擎实现真实的车身动态，带给玩家具有真实感的轮对轮的操控体验。
写在结尾，人生如同游戏，无论身处现实生活还是虚拟世界，都是在不同的宇宙空间遵循近乎相同的规律法则，在充满诱惑和险阻的赛道上同周围的人一起去体验和感受这一路的高低曲折和喜怒哀乐。有加速，也有减速，有超越，也有避让，有登顶，也有退出。人生又不同于游戏，现实之中没有 restart, 必须演好不同角色，上坡要努力，下坡要开心！追逐梦想的路上不忘欣赏沿途的美景，收获快乐和满足的同时找到存在的价值和意义。还等什么？开启你的专属 Dream car，奔赴你心驰神往的赛场，任虚幻缔造真实，凭极速制胜巅峰！
文/纪大伟
来源：虚幻引擎
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发表于 2023-6-25 09:36:17
