更美,更快,更普适——我们和开发者聊了聊《王者荣耀》破晓版本背后的技术故事

用更好的技术,讲更美的中国故事。

1月14日,《王者荣耀》“破晓”版本正式发布。

新版本的变化覆盖了游戏的方方面面:全局如游戏机制与规则的进化,细节如局内玩法的优化与英雄、装备的升级,乃至UI视觉、峡谷风格等等,都焕然一新。

在蔚为可观的诸多“大更新”中,让我们产生兴趣的,则是看似不怎么打眼的一处细节表述——“战场呈现优化”。

须知,《王者荣耀》迄今已有五年,其标准的王者峡谷在众多玩家心目中已成定势,我们很难想象它会有怎样新颖的改头换面,这是其一;其二,作为一款五年的游戏,涉及到呈现上的优化,往往牵扯到伤筋动骨的诸多底层架构,远非肉眼所能感受到的“锦上添花”那么简单;其三,移动端的技术迭代,受限于硬件带来的短板,想要追求画面与性能的双赢,无异于向支撑着自己身体的枷锁发起挑战。破晓版本究竟能做到怎样的程度?

怀着这样的好奇,我们将重心放在画质与性能两大维度上,对破晓版本展开力求客观的“验兵”级试玩。同时辗转联系到幕后开发人员,详细咨询与之相关的技术细节。

魔鬼的确潜藏在细节中。本文将引领读者,深入感受与复盘王者新峡谷是如何“炼成”的。

一、较之旧版本,王者破晓版本画质有哪些不同?

体验之后,我们总结出了破晓版本的四点画面升级特质:

整体而言,破晓版本的画质得到了大幅度提升。开启极致画质后,细节充盈饱满、色泽鲜明与柔和兼具。

特别值得一提的是,新峡谷独具匠心地糅合了写实的细节与写意的光影,创造出了极具中国园林风情的“国风峡谷”:路边劲松、水畔睡莲、石上青苔……一草一木,处处含情,一步一景,山水相映。为此,我们特别引入“美学气质”这一点评维度,为其打出惊喜分。

而更令我们惊喜和意外的是,在采访中,王者技术团队表示,他们正是以“中国美学”为内核,经历了重重摸索,才最终完成了系统性的美术技术革新。

以下是我们特邀的王者团队揭秘时间:

1、PBR2.0——从确立风格到寻求突破

PBR(基于物理的光照技术)对于游戏业界而言,并不是一个陌生的名词。近些年来,它被广泛应用在各种高质量的实时渲染中,用以描述光与物体的互动,从而呈现出更精准的材质形态与质感。

循着PBR的惯性路径往前,身为开发者,需要思考PBR对我们而言,能发挥出怎样更好的作用,或者说,我们能如何利用PBR,展开更为独特的“表达”。

技术必须走向表达。唯有勇于表达的技术,才能筑造艺术,而非僵化成工具。

也因此,王者团队并没有遵循常规的“技术驱动”原则,凭借生硬推出高端技术来秀肌肉。而是首先停下来去思考——我们想要表达的是什么?

一直以来,《王者荣耀》都立足于中国文化,希望以国创为内核,打造属于中国的文化符号。此前,王者团队在世界观搭建、英雄打造等维度,都做出了相应设计,但想要让这个中国世界更为浑然一体,显然还需要做到更多。

比如,在画面风格上,同样做出真正属于中国的美学传达。

这是条没有人走过的路。王者团队需要思考的是,如何在技术层面展开突破,挖掘出中国美学更为隽永的风情。

中国美学追求禅意,善于用含蓄柔和的渐变色彩展开叙事。摆脱明暗对比,以颜色渐变讲故事,不仅蕴含了千年的文化底蕴,还有另一个好处——让人的视觉摆脱冲突,得以放松。比如王者荣耀中并不会出现以下这种较为赤裸的,纯金属质感的表达。

光影表现——正是PBR技术。但正如上所述,即便是同样应用PBR技术,基于美学理念的差异,其实施方向和挖掘细节也迥然不同。基于中国美学的PBR,显然比常规的PBR应用,更为复杂精深和难以把控。

如果将其翻译成技术性语言,那么就是:过往的解决技术方案而言,烈日当头,只需要计算一个影子即可;但想要表达出中国美学的禅意,则需要成千上万个弱光源影子的堆叠,在渐变的过程中,才能逐步打造出一个有意境且柔和的图像。

经过长时间的摸索,团队终于抓住了过往技术的空白点。例如,在过去,往往更多追求两个物体之间的光影交互,而忽略了物体对其自身产生的相互遮挡散射传播产生的细节光影——也即是高纬度信号,但如果抓住这部分信号,那么光影的传达会更为细腻幽微,也更贴近中国美学。

围绕中国美学,对数据的信号进行分析——分解——重建,从而打造出高质量全局光,让光线在物体内外部完成充分的折射、散射,达成更为通透、立体、柔和的意境,这样全新的PBR2.0方案,自此正式成为团队方案。

2、五项关键技术——步步为营,打造中国美学

王者荣耀的PBR2.0技术,只是一个总程。

以往大部分的PBR移动设备优化和设计,往往是针对程序员心中的数学近似,并没有考虑艺术层面的重要性鲜艳数据,所以对PBR的光照模型重新建模,探索出更适合项目本身的渲染模型十分重要。

王者荣耀新版本在这方面做了巨大的努力,王者荣耀根据中国美术风格对基于物理的光照模型进行改造,尤其是数学近似的重要性调整,比如对遮蔽项和局部GI项进行特殊定制,以适应项目风格和发布平台硬件限制等现实问题。

在不断的拆解与整合中,王者团队将五项关键技术缠绕在一起,最终实现了高质量的中国美学表达。它们分别是:体积光场系统、预计算局部高纬度遮挡、预计算局部散射、预计算全局光照及反走样算法。

通俗而言,我们可以把这五项技术比作一个绘画的过程:

第一步,体积光场系统:输入光源。可以理解为,预先铺设出一张光线充分的画纸;

第二步,预计算局部高纬度遮挡:模拟更准确真实的物理光照。可以理解为,为物体勾勒出鲜明的轮廓;

第三步,预计算局部散射:模拟光线的局部散射和环境全局光照。可以理解为,为物体内部描绘出更多的细节;

第四步,预计算全局光照系统:模拟光线的反弹折射,让光影的表现更为精确。可以理解为,进一步增加物体内部细节的质感;

第五步,再次应用体积光照系统:记录空间中的光照数据,并在渲染时还原,从而大幅提升光照色彩的表现力。可以理解为,为物体描绘出更为鲜艳的色泽;

第六步,反走样算法,通过高效MSAA抗锯齿方案,消除锯齿,让渲染效果细腻柔和。可以理解为,最后完成一遍轮廓勾勒,让物体整体看起来更为圆润精致。

五项技术,看似简单,真正实施起来却十分复杂。一方面,一个柔和的图像本身,便需要记录极为繁多和庞大的光源数据;另一方面,为这个柔和的图像进一步打造过往被忽略的高频光照,则需要处理更多方向的光源。

最终整个王者峡谷的光照,被压缩储存进了2M的数据空间中,在2.0版本的时候,该数据约为4.5M。

如果将王者团队所处理的物体,理解成一块月光下的羊脂玉,也许能够更好地理解团队的追求所在——既要透光,也要有质感,既要把能量保住,磨平光影带来的冲突,让人感觉更舒适,又要能提供信息,增强视觉的立体感。

为此,团队应用了相对独立的技术,即反走样算法,从而最大程度地减少了视觉噪声。可以理解为东方的禅意给人的感觉是闹中取静,所以要在表达上剔除噪点,而在技术上就是剔除噪声,映射至游戏当中,噪声就是锯齿,反走样算法就是减少锯齿。

值得一提的是,极致状态的王者峡谷,还采用了8K纹理的地表贴图,从而让地表细节极为丰富自然,中国园林的风情更为浓厚。

最终的呈现效果,没有让团队失望。重构复杂的全局光之后,复建庞大的数据,兼之更为细致的贴图,这样“定制化”的PBR2.0的物理渲染最终输出了游戏所需要的国风质感。

3、HDR空间特效与渲染——进一步的极致化追求

为配合PBR2.0的画质升级,团队做出了一个更为激进的选择:将游戏内特效以HDR技术(高动态光照渲染)进行全面升级。

王者团队的HDR技术,同样并非一道简单的渲染程序了事。其中不仅包括增加泛光技术(BLOOM),还有线性空间渲染、色调映射(tone-mapping)等一系列技术,前者能够防止HDR产生过曝效果,后者则能让不具备HDR功能的传统硬件也能呈现出HDR效果。

实际上,对于王者团队而言,这不仅是个技术活,也是个体力活。《王者荣耀》运营多年,其中累积了数以万计个特效。要将这些特效转移到HDR空间渲染重做,且要保持和以前几乎一致的画面,以免玩家丧失手感,这需要花费极大的精力。

但幸运的是,在HDR的加持之下,特效的表现力,仍有巨大的上升空间,未来可期。

二、伴随着庞大的技术和资源升级,王者新版本的性能表现又如何?

同样在体验后,我们总结出了破晓版本的三维度的性能表现:

碍于机型问题,此次我们未能体验到超高帧率的破晓版本。但60帧下的体验已相当顺滑舒适,有些出乎意料的是,基于场景复杂度和画面大幅提升的破晓版本,体感其帧率甚至比2.0版本还略有提升。

与此同时,我们也使用几台低配手机进行了压力测试。破晓版本虽在低端机上无法开启极致,但中高效画面已相当精细。团队甚至给我们当场演示了用智能手表运行HD画质《王者荣耀》——毫无压力。

以下同样是我们特邀的王者团队揭秘时间:

1、超高帧率与软硬结合的优化设计

超高帧率一直是能耗和性能的平衡问题。为达到超高帧率,往往会造成能耗上升太快。例如,帧率的提升虽然只多50%的计算需求,但是需要多付出150%的计算能力,而可能需要225%的电量消耗。

这自然是王者团队不希望看到的事。与此同时,团队的诉求还更为复杂一些,超高帧率的同时,还要兼具极致画面,并且希望降低能耗。这就必须要求大量的数据在更低的时间里并行处理,以压低总时间。这个要求看上去有些无理,因为打个通俗的比方,它就像是希望一个满身金银装饰的人,能跑得快、跑得久。

但团队又一次拿出了独特的应对方案。

一方面,在CPU和GPU的优化上,从版本最开始设计时预留从30%,提升到50%以上。这就相当于留出了更充分的“氧气”,从而防止设备因为超高帧率过热掉帧影响体验;

另一方面,团队还结合芯片的性能和功耗,进行了针对性的设计优化,针对适配设备提供全新超高帧率选项。

2、前置预计算,强效减负

在此之前,我们曾讲到王者团队为追求极致的中国美学,建立起了极为庞大复杂的光源数据。那么为什么如此庞大的资源,却并未成为破晓版本的负担呢?答案就在于前置的预计算技术。

这支追求完美的团队,在探索挑战中国美学时,发现过往的技术解决方案无法达到要求的原因,是其对移动设备的硬件要求太高。最终,团队索性放弃纯粹数据上的“减负”,而先行用技术去论证中国美学的表达。

这样的论证,建立在跳过硬件限制的假设上(使用预计算烘焙等技术)——假设用户都有超级计算机,用极大的算力去模拟技术手段,是否可以达到艺术的本质?经过探索,这个答案是肯定的。

进而得到了电影级的画面,这一运算画面,又经由信号编码,选择其最核心的数据,传输给移动设备,继而进行解码重构,最终不仅展现出了团队想要表达的东方美学艺术画面,也解决了手机硬件的上限问题。

预计算烘焙等相关技术,把整个画面从实时渲染,更改为信号处理和编码的思路来看待。通过对GPU这枚“解码器”的实际情况和运行设备的内存性能,将复杂计算结果写回贴图,或者将部分复杂计算的中间结果写回贴图,从而生成具备不同配置和精度数据量与编码的“王者峡谷”分版本。

以往的低配优化,往往都是对渲染结果做删减,这样的方式简单高效,但是代价往往是大量的低端机型用户享受不到正确的艺术呈现。

通过预计算烘焙技术,在优化的同时,既可以合并储存数据,做到降低计算和储存,也不会减少信号,最终所有人都能得到相同的色彩构成和艺术设计目标。只是清晰度有区别。这样的技术,也尽可能地保证了艺术呈现。

如此大费周章的目的,则源于——“我们认为的好游戏,是所有人都可以玩,为每一个用户提供他们的硬件所能达到的最好呈现。所以整个技术迭代的逻辑是,既不是只服务最顶级的硬件用户,抛弃低端用户,也不是服务好最广大的用户,让高端硬件用户的性能白白的空着。(我们希望)将数据转化和资源适配交给计算机,以数据分析的方式落到每一台设备上,让每一台设备都达到能承受的最佳效果。”

三、后记:当技术回归价值

PBR资源的制作执行问题在大部分团队普遍存在,所以充分落实流程也非常关键。伴随着特殊定制的出现,王者荣耀配套开发出一整套流程化工具,使整个团队协作起来,只有让团队协作起来,渲染以及制作方案才能真正被执行起来,最终呈现再玩家面前。

PBR也好,HDR也罢,超高帧率、抗锯齿,都并非多么超前的技术。不过,在移动端将这些技术综合起来加以应用,难度依然相当之大。更何况,满五周岁的《王者荣耀》,对于自我的重塑,势必要困难和艰辛得多,而庞大的用户体量,决定了它只要有所动作,就会激荡起巨大的涟漪。

那么为什么还要坚持做这么多看上去仅仅只是“锦上添花”的苦功呢?

纵观整个王者团队,我们认为,这样的选择,立足于一种“技术正义”。在摒弃了传统的技术工具理念后,这支顶尖的团队,选择以技术拥抱人文——表达和传递中国美学;选择以技术拥抱公平——让每个人都可以拥有最佳的游戏体验;选择以技术拥抱理想——让王者世界散发出更多的美和善意。

采访期间,我们也曾数次追问团队在开发过程中,面临的难点和痛点是什么。团队成员们数次提及的则是,对“工程能力”的考验,以及对“文化理念”的表达。

但或许,王者团队所面临的难点,正是他们的优势所在——他们因之在思索,在推进,在努力成为值得所有人尊敬的团队。

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