上篇文章中，我們從地形、崖壁、植被、河流、道路五個(gè)方面介紹了NExT Studios 在使用虛幻引擎4開(kāi)發(fā)《重生邊緣》的過(guò)程中，過(guò)程化內(nèi)容生成的一些嘗試。

本篇將針對(duì)工具加入場(chǎng)景制作后，如何解決新的工具在實(shí)際工作中遇到的各種問(wèn)題，以及分享一些試驗(yàn)性工作。

直達(dá)現(xiàn)場(chǎng)

? 視頻來(lái)自Unreal Open Day2021虛幻引擎技術(shù)開(kāi)放日現(xiàn)場(chǎng)演講：《重生邊緣》中的過(guò)程化內(nèi)容生成

00:32 過(guò)程化內(nèi)容生成中容易遇到哪些流程問(wèn)題？

比如生成的效果達(dá)不到美術(shù)的要求；工具的使用門(mén)檻太高，他們不想用；工具不夠穩(wěn)定，他們覺(jué)得折騰的成本太高；或者涉及多人協(xié)作的問(wèn)題，這個(gè)事情到底是程序員做、TA做、還是關(guān)卡美術(shù)做？多個(gè)關(guān)卡美術(shù)的協(xié)作需求如何解決？等等。只有解決了這些問(wèn)題才算是一個(gè)合格可用的工具鏈。

基于前面的分享，相信大家也能看出，我們的目的是：并不追求全地圖自動(dòng)化生成，而是根據(jù)需求做一些定制，提高制作效率。

01:44 自動(dòng)生成內(nèi)容和人工編輯內(nèi)容之間的沖突問(wèn)題如何解決？生成內(nèi)容之間的關(guān)卡切分問(wèn)題如何考慮？不同子關(guān)卡的生成限制如何保證結(jié)果的穩(wěn)定性？

我們總結(jié)出來(lái)兩個(gè)原則，第一是生成的內(nèi)容不能覆蓋人工編輯的內(nèi)容。第二是各個(gè)子關(guān)卡之間盡量地獨(dú)立地編輯和生成。就像 Unreal 大世界里的地圖，通常會(huì)編輯成多個(gè)子關(guān)卡，方便多個(gè)美術(shù)協(xié)作，然而對(duì)于過(guò)程化生成的內(nèi)容，也需要去做這樣的支持。比如可以對(duì)world composite做一個(gè)支持，支持地形自動(dòng)切分到子關(guān)卡。

關(guān)于生成的內(nèi)容（大量貼花、崖壁、河流等）之間，也都需要切到子關(guān)卡。只有切分了子關(guān)卡，才能做獨(dú)立地剔除和 level streaming，同時(shí)也能支持不同的人來(lái)編輯和生成不同的子關(guān)卡。

對(duì)于不同的子關(guān)卡，我們生成的限制是需要保證結(jié)果的穩(wěn)定性：不管是多塊一起計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，還是單塊單獨(dú)計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，應(yīng)該是一致的。這樣才能夠保證按照子關(guān)卡的方式去工作。

03:30 地形和建筑的穩(wěn)定性如何解決？

對(duì)于地形來(lái)說(shuō)，我們沒(méi)辦法很好地解決。因?yàn)殛P(guān)卡與關(guān)卡之間會(huì)有一道必然的交界，如果只更新了其中的一塊，另外一塊就接不上了。

雖然可以對(duì)整個(gè)地形做整體的侵蝕或美化，做一次全量更新，但這對(duì)于整個(gè)開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)是非常不友好的行為，因?yàn)樾枰獏f(xié)調(diào)所有人，把所有的關(guān)卡文件都解鎖。我覺(jué)得更實(shí)用的做法是做局部的更新，比如只更新刷過(guò)mask的區(qū)域。

對(duì)于有些建筑區(qū)域，比如某處建了一棟房子，要求地基是平的，我們不想在生成地形的時(shí)候改變地表，很可能房子就懸空了。我們可以使用volume把區(qū)域框起來(lái)，跳過(guò)這個(gè)區(qū)域的侵蝕生成。

04:42 跟美術(shù)編輯的沖突問(wèn)題如何解決？

有時(shí)候過(guò)程化生成的內(nèi)容跟美術(shù)編輯的內(nèi)容在同一個(gè)數(shù)據(jù)集里面，就會(huì)產(chǎn)生沖突問(wèn)題。到底用誰(shuí)的呢？Unreal提供了Edit Layer的功能，它跟Photoshop的圖層一樣，可以把生成的單獨(dú)放一層，人工編輯的單獨(dú)放一層，甚至還可以開(kāi)更多的層，這樣就可以混合人工編輯和我們生成的數(shù)據(jù)，得到想要的效果。但有的時(shí)候可能并不想要混合效果，而想要替換效果（比如說(shuō)河流河道可以替換掉原有的地形）。我們又開(kāi)發(fā)了一個(gè)Edit Layer的覆蓋混合模式，用來(lái)支持這樣的需求，同時(shí)也擴(kuò)展了Unreal權(quán)重繪制的工具，用來(lái)繪制mask，支持這種覆蓋混合和很多層的表現(xiàn)。

還有一種沖突比較常見(jiàn)，比如說(shuō)美術(shù)在某處放棵樹(shù)，只是用來(lái)做裝飾的，但是我們生成植被的時(shí)候很可能就把這棵樹(shù)給生成沒(méi)了，那這不是他們想看到的。所以我們針對(duì)生成的樹(shù)都會(huì)打標(biāo)記，每個(gè)instance上都會(huì)有一個(gè)特殊的屬性，這樣就能夠區(qū)分出來(lái)到底哪些樹(shù)是我們生成的，哪些樹(shù)是美術(shù)編輯的。再重新生成的時(shí)候，就可以把原來(lái)生成的樹(shù)全部刪掉，做一次全量更新，但美術(shù)擺的樹(shù)并不會(huì)被刪掉，而且也可以選擇避開(kāi)他們。

06:23 數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的問(wèn)題如何處理？

我們沿用了Unreal Landscape Spline曲線生成，這些數(shù)據(jù)需要導(dǎo)出到Houdini當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)算，其實(shí)這也是為編輯的操作習(xí)慣而做的妥協(xié)，也避免了再開(kāi)發(fā)全新的一套曲線編輯工具。

我們把Unreal Landscape Spline重新做了算法量化，導(dǎo)出成一個(gè) JSON，然后在Houdini當(dāng)中提取這些關(guān)鍵點(diǎn)做重建，這樣就可以基于這條曲線去做算法實(shí)現(xiàn)。我們也加了各種各樣的自定義屬性，比如說(shuō)曲線的類(lèi)型，因?yàn)樗鼤?huì)有不同的內(nèi)容（路、護(hù)欄、河等），他們是屬于不同曲線的。曲線的寬度還有優(yōu)先級(jí)也都是通過(guò)這種方式添加到 JSON 文件里。

針對(duì)生成的內(nèi)容。我們也做了一個(gè)簡(jiǎn)單的熱力圖掃描工具，可以選擇任意一個(gè)Unreal當(dāng)中的某個(gè)stat，比如針對(duì)面數(shù)去做統(tǒng)計(jì)，生成可視化的表現(xiàn)，方便美術(shù)在生成完或者關(guān)卡編輯完后去做性能自查。

08:05 一些試驗(yàn)性的探索

如果只是針對(duì)之前提的那幾個(gè)功能的話，可能整個(gè)工作流是大同小異的，但是每個(gè)項(xiàng)目其實(shí)需求都不一樣。比如說(shuō)有的項(xiàng)目完全不用Houdini，生成算法全在Unreal里程序員自己實(shí)現(xiàn)。還有的項(xiàng)目可能因?yàn)椴幌矚g數(shù)據(jù)互相導(dǎo)來(lái)導(dǎo)去，選擇整個(gè)的關(guān)卡布局是在Houdini當(dāng)中進(jìn)行制作，然后再導(dǎo)入U(xiǎn)nreal，這個(gè)時(shí)候就不能改了。還有的像我們一樣，頻繁導(dǎo)入導(dǎo)出，需要很多數(shù)據(jù)交換，那我們需要程序員不斷地處理這些特殊的需求。

所以我們?cè)诎堰@種工具推廣到不同項(xiàng)目的時(shí)候，就需要重構(gòu)整個(gè)管線。我們支持了藍(lán)圖節(jié)點(diǎn)編輯，讓原來(lái)Houdini的HDA文件生成一個(gè)藍(lán)圖的異步節(jié)點(diǎn)，其所需要的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是通過(guò)藍(lán)圖來(lái)進(jìn)行的（包括數(shù)據(jù)輸出的后處理），這樣就具備了非常高的靈活性，能滿足很多奇奇怪怪的需求。

我們生成完，可以給它打個(gè) tag 或者設(shè)置一些類(lèi)似 virtual texture的屬性，然后生成一個(gè)actor，甚至改變它的材質(zhì)。在這套機(jī)制下，解放了程序員的生產(chǎn)力，不用他們專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)特性。因?yàn)橛械臅r(shí)候我發(fā)現(xiàn)不是這些功能實(shí)現(xiàn)不了，而是美術(shù)等不了，或者用戶等不了，反復(fù)折騰的時(shí)候他們就不想用了。

另外，我們把數(shù)據(jù)的輸入輸出做了抽象，比如抽象成圖，或者曲線，或是一些點(diǎn)，然后把這些數(shù)據(jù)做了抽象之后，甚至可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸這些數(shù)據(jù)，把生成的服務(wù)放到一臺(tái)更強(qiáng)健的GPU工作站上。而且把數(shù)據(jù)做完抽象之后，也不限于只用Houdini來(lái)做，可以搭建一些自己的服務(wù)，用 Maya或Blender也都可以，因?yàn)閿?shù)據(jù)的交換變得非常簡(jiǎn)單。

我們也做了些機(jī)器學(xué)習(xí)的一些嘗試，比如說(shuō)基于GAN算法的現(xiàn)實(shí)世界生成，或者是地表地形的風(fēng)格化遷移等。還有一個(gè)很常見(jiàn)的問(wèn)題是在用Houdini做這些工作的時(shí)候，數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出和計(jì)算都需要非常長(zhǎng)的等待，有些團(tuán)隊(duì)會(huì)傾向于在引擎中自己實(shí)現(xiàn)生成算法，我們?cè)谶@方面也做了一些簡(jiǎn)單的嘗試，參考了《地平線：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。

過(guò)程化內(nèi)容生成的技術(shù)除了應(yīng)用在游戲開(kāi)發(fā)中，還有其他應(yīng)用場(chǎng)景。例如NExT跟新華社合作的數(shù)字航天員小諍的火星視頻中，我們使用了過(guò)程化內(nèi)容生成的技術(shù)模擬火星的地貌。UE5的Nanite可以在不限制三角形數(shù)量的情況下做大量的幾何細(xì)節(jié)，這應(yīng)該也是后續(xù)游戲制作的趨勢(shì)之一。

小諍在火星