來自Disruptor Beam的圖形和客戶端架構(gòu)師Jason Booth，擁有超過25年創(chuàng)作游戲的豐富經(jīng)驗。本文將分享他參與開發(fā)《行尸走肉：行軍作戰(zhàn)》所積累的，一些讓大型游戲在低端移動設(shè)備上也能擁有優(yōu)秀運行體驗的經(jīng)驗技巧。

　　如果需要《行尸走肉：行軍作戰(zhàn)》這款游戲高品質(zhì)的運行，需要移動設(shè)備支持OpenGLES 2.0且RAM至少1GB，這樣的配置約占所有Android設(shè)備的40%。這款游戲中有細節(jié)豐富的美術(shù)資源、完整的晝夜和天氣循環(huán)，還有上千個對象，但它的容量卻不到100MB。這是如何達到的呢？

　　游戲介紹

　　《行尸走肉：行軍作戰(zhàn)》是一款緊張刺激的多人策略移動游戲，游戲背景設(shè)定是基于Robert Kirkman的長期連載漫畫系列《行尸走肉》。該游戲能支持5萬玩家夠同時在線游玩。游戲發(fā)生于弗吉尼亞州和華盛頓特區(qū)，是一個龐大、復(fù)雜且可自由探索的世界，成千上萬個喪尸、僵尸橫行于此，到處都會傳來爆炸聲。

　　世界由多個區(qū)域組成，載入和渲染大小為32x64，游戲平鋪大小為2048x1024，單位為米。在給定時間內(nèi)，每次會渲染4～6個區(qū)域。游戲中的地圖是通過結(jié)合手動放置內(nèi)容和程序化內(nèi)容來創(chuàng)建的。

　　手動放置內(nèi)容和程序化系統(tǒng)都在地圖編譯器（Map Compiler）中進行編譯。每塊32x64區(qū)域都會生成程序化內(nèi)容，然后使用手動放置的數(shù)據(jù)來生成布爾值。地圖編譯器還會編譯地形數(shù)據(jù)和AI系統(tǒng)的導(dǎo)航信息。將完整的結(jié)果保存為預(yù)制件流格式，這是工作室自己的預(yù)制件系統(tǒng)。最后，所有內(nèi)容都會通過Asset Bundle資源包流式傳輸給用戶。

　　大型空間節(jié)省工具：自定義預(yù)制件流

　　Disruptor Beam的自定義預(yù)制件解決方案或稱為預(yù)制件流，在設(shè)計和運行時使用，并支持嵌套。它存儲InstanceEntry的數(shù)組，用于構(gòu)建和傳輸。

　　在編輯時，預(yù)制件流的額外代碼支持隨機處理等操作。對于特定部分，預(yù)制件流可以隨機生成多個元素，并在這些元素上創(chuàng)建簡單的變體。例如：房子和車子這類物品是從小型部件組成的，這些部件可以互相組合并匹配，從而在同樣的對象上產(chǎn)生不同變體。

　　在編譯時，預(yù)制件流會分為三個細節(jié)層級（LOD）：對象可以被指定為高、中、低三個層級，以便可以在低端設(shè)備上刪除某些對象。當(dāng)所有內(nèi)容都編譯好后，會進行扁平化處理，所以在傳輸給用戶的時候不存在任何層次結(jié)構(gòu)。

　　在運行時，預(yù)制件流的功能類似圖形引擎的底層繪圖列表，它會指定要用什么材質(zhì)在哪個位置繪制哪些網(wǎng)格，以及存放Transform位置的列表，該列表指定要放置特定預(yù)制件的位置。

　　預(yù)制件流會打包Transform，由于現(xiàn)在部件大小已知，約占160平方米，它可以將Transform打包為七個部分：三個用于存儲位置，三個用于存儲旋轉(zhuǎn)，還有一個存儲縮放。

　　這會減小流式傳輸給用戶的場景數(shù)據(jù)大小。如果一塊區(qū)域被保存為場景，它的大小約為3.6 MB；如果被保存為預(yù)制件，大小約為2.1 MB，而如果是預(yù)制件流，則只有41KB。

　　使用網(wǎng)格圖像序列為角色制作動畫

　　《行尸走肉：行軍作戰(zhàn)》中的角色不會被近距離觀察。它們僅有60像素高，動畫設(shè)置有限。團隊必須對角色批量處理，因為低端設(shè)備上的繪圖調(diào)用效果不好。正常的處理流程是將角色放入紋理中，在頂點著色器采樣，然后在著色器中處理所有動畫。但由于OpenGLES 2.0不支持在頂點著色器上采樣，所以需要另一種解決方案。

　　于是，他們將動畫轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格圖像序列（Mesh Flipbook）。載入時，圖像序列接收每個動畫，然后將所有幀都烘焙為獨特的網(wǎng)格，其中1幀 = 1個網(wǎng)格。然后在每個角色上交換網(wǎng)格，制作動畫。不過這個方法需要大量內(nèi)存。

　　緊密打包的導(dǎo)航系統(tǒng)

　　導(dǎo)航數(shù)據(jù)通過地圖編譯器計算得出。該系統(tǒng)會把光線投射用于確定范圍內(nèi)角色將要進入的開放空間。它會考慮像天橋這類對象，因此角色可以在它們下面行走。

　　最終結(jié)果是每個區(qū)域有64x64位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)都被緊密地打包起來，因此整個世界大約有1MB的數(shù)據(jù)。

　　類似粒子系統(tǒng)的架構(gòu)更新循環(huán)

　　為了編寫出快速而緊湊的更新循環(huán)代碼，請避免使用Update()、虛函數(shù)和面向?qū)ο蟮拈_銷。實際上，你也許想通過內(nèi)嵌大量函數(shù)來減少開銷。這就像模仿粒子系統(tǒng)來編寫或構(gòu)造代碼。

　　在粒子系統(tǒng)中有粒子數(shù)組，你可以通過數(shù)組壓縮粒子，一次更新所有內(nèi)容。通常如果你將要擁有數(shù)千個對象，例如：僵尸。這正是正確的代碼塑造方式。

　　善待緩存

　　CPU很擅長通過內(nèi)存按線性順序來壓縮并處理數(shù)據(jù)。所以可以設(shè)置一個大型區(qū)域，合理安排里面的對象，給它們運行相同的例程，這樣的做法類似著色器：著色器會接收并處理一整塊像素。如果你在設(shè)計時盡可能保持較小的數(shù)據(jù)量，這些數(shù)據(jù)會被高效地緩存，從而盡可能縮短CPU處理時間。

　　在《行尸走肉：行軍作戰(zhàn)》中，64x64位數(shù)據(jù)網(wǎng)格上的光線投射幾乎是沒有任何消耗的，因為這些數(shù)據(jù)都在緩存中，并且整個導(dǎo)航數(shù)據(jù)區(qū)域小于1KB。

　　慎用線程

　　不管是通過多處理器還是單處理器進行處理，慢代碼還是慢代碼。如果不確保數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，你只需將低效結(jié)構(gòu)復(fù)制到多處理器中。

　　請考慮使用攤銷，因為這個方法比線程處理更簡單。然而，如果確實需要用線程處理代碼，代碼高效且能夠攤銷處理，該過程可以變得更簡單。

　　如何獲得漂亮的地形

　　為了在游戲中展現(xiàn)漂亮的地形，該團隊使用JPEG中的yCbCR顏色空間。在JPEG壓縮格式中，這種顏色空間提供了高分辨率亮度值和低分辨率色度（CbCR）值。

　　他們將四個亮度紋理壓縮到一個紋理中，從而得到四種通用地形類型，可以根據(jù)其顏色生成多個地形。例如：棕色使地形看起來像泥土，綠色像草地。

　　他們通過頂點RGBA顏色通道（RGBA）添加Splat權(quán)重遮罩。通過將亮度通道用于高度映射和基于高度的混合效果，從而產(chǎn)生漂亮的過渡效果。最后將低分辨率色度層應(yīng)用于亮度高度圖，實現(xiàn)出美觀的地形效果。

　　總體結(jié)果是一個用于亮度數(shù)據(jù)的1024x1024紋理，整個世界和所有Splat映射一共使用了3.1MB數(shù)據(jù)。

　　重用地形網(wǎng)格制作水的網(wǎng)格

　　水的網(wǎng)格是克隆地形網(wǎng)格得到的。沒有使用深度圖，而是選擇通過移動頂點到水面高度(vertexHeight=waterHeight)得到了“免費的”深度緩沖區(qū)。

　　處理結(jié)果的差異是讓高度變成了深度。這樣做大大節(jié)省了資源，只用了一個紋理采樣/地形繪圖調(diào)用和一個紋理采樣/水繪圖調(diào)用就制作出了水的效果。

　　快速光照解決方案

　　對移動設(shè)備來說，渲染完整的PBR消耗的資源太多，所以他們使用了一種名為球面光照近似處理（Spherical Lighting Approximation）的方法。

　　通過這種方法將完整的PBR光照環(huán)境渲染為球面映射紋理，用于漫反射和鏡面反射效果。對于后續(xù)的mip等級，將平滑度數(shù)值的1/2存儲為之前的mip等級，然后使用對數(shù)空間編碼來實現(xiàn)4x強度的HDR。

　　然后在運行時，可以選擇一個mip等級并在紋理中查看。而不是進行光照計算。通過使用text2Dlod以適當(dāng)?shù)墓饣鹊燃墝庹占y理進行采樣。

　　該方法的優(yōu)點是可以使用任意數(shù)量的光線，只需要照亮球面并渲染即可。這樣能夠得到任意復(fù)雜的光照環(huán)境，里面帶有無數(shù)的光線、天空盒等。這是一個定制的完整PBR工作流程，比標(biāo)準(zhǔn)PBR工作流程快20％。

　　陰影

　　針對高性能陰影，該團隊提出了一種解決方案，他們將陰影從上到下進行渲染，高度在陰影平面之上。這樣會高效地創(chuàng)建距離場并支持基于高度的模糊效果，用于制作柔和陰影和自身陰影。

　　此外，由于存儲了對象的高度，因此它們可以將數(shù)值固定到接近陰影平面的位置，使陰影模糊，從而創(chuàng)造出適當(dāng)?shù)沫h(huán)境遮蔽近似效果。

　　多分辨率渲染

　　通過使用多分辨率渲染功能，使UI保持在高分辨率，同時讓3D世界從降低的填充率獲益。他們通過使用DPI來在多種設(shè)備尺寸上得到一致的效果，根據(jù)目標(biāo)DPI，范圍從200 DPI到400 DPI）來設(shè)置分辨率。

　　關(guān)于Asset Bundle資源包自定義構(gòu)建的一些小技巧：

　　1、只標(biāo)記要從代碼載入資源包的數(shù)據(jù)

　　2、解析依賴關(guān)系

　　將大型資源（如紋理和音效）放入指定資源包中

　　將共享資源放入指定資源包中

　　獨特的資源包含在父資源包之中

　　通過路徑命名資源包

　　3、不要使用資源包變體

　　為每個變體級別構(gòu)建唯一的清單

　　用Perforce檢查，預(yù)處理所有紋理和音效，構(gòu)建資源包，用Perforce恢復(fù)。