來(lái)自Disruptor Beam的圖形和客戶(hù)端架構(gòu)師Jason Booth，擁有超過(guò)25年創(chuàng)作游戲的豐富經(jīng)驗(yàn),。本文將分享他參與開(kāi)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(dòng)設(shè)備上也能擁有優(yōu)秀運(yùn)行體驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)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(yùn)行,，需要移動(dòng)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(xì)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(gè)對(duì)象，但它的容量卻不到100MB,。這是如何達(dá)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(dòng)游戲，游戲背景設(shè)定是基于Robert Kirkman的長(zhǎng)期連載漫畫(huà)系列《行尸走肉》,。該游戲能支持5萬(wàn)玩家夠同時(shí)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(gè)龐大,、復(fù)雜且可自由探索的世界,，成千上萬(wàn)個(gè)喪尸,、僵尸橫行于此,，到處都會(huì)傳來(lái)爆炸聲。

　　世界由多個(gè)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(shí)間內(nèi),，每次會(huì)渲染4～6個(gè)區(qū)域。游戲中的地圖是通過(guò)結(jié)合手動(dòng)放置內(nèi)容和程序化內(nèi)容來(lái)創(chuàng)建的,。

　　手動(dòng)放置內(nèi)容和程序化系統(tǒng)都在地圖編譯器（Map Compiler）中進(jìn)行編譯,。每塊32x64區(qū)域都會(huì)生成程序化內(nèi)容,，然后使用手動(dòng)放置的數(shù)據(jù)來(lái)生成布爾值。地圖編譯器還會(huì)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(huì)通過(guò)Asset Bundle資源包流式傳輸給用戶(hù),。

　　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(chēng)為預(yù)制件流，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)使用,，并支持嵌套,。它存儲(chǔ)InstanceEntry的數(shù)組，用于構(gòu)建和傳輸,。

　　在編輯時(shí),，預(yù)制件流的額外代碼支持隨機(jī)處理等操作。對(duì)于特定部分,，預(yù)制件流可以隨機(jī)生成多個(gè)元素,，并在這些元素上創(chuàng)建簡(jiǎn)單的變體。例如：房子和車(chē)子這類(lèi)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(duì)象上產(chǎn)生不同變體。

　　在編譯時(shí),，預(yù)制件流會(huì)分為三個(gè)細(xì)節(jié)層級(jí)（LOD）：對(duì)象可以被指定為高,、中、低三個(gè)層級(jí),，以便可以在低端設(shè)備上刪除某些對(duì)象,。當(dāng)所有內(nèi)容都編譯好后，會(huì)進(jìn)行扁平化處理,，所以在傳輸給用戶(hù)的時(shí)候不存在任何層次結(jié)構(gòu),。

　　在運(yùn)行時(shí)，預(yù)制件流的功能類(lèi)似圖形引擎的底層繪圖列表,，它會(huì)指定要用什么材質(zhì)在哪個(gè)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(huì)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(gè)部分：三個(gè)用于存儲(chǔ)位置,，三個(gè)用于存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)，還有一個(gè)存儲(chǔ)縮放。

　　這會(huì)減小流式傳輸給用戶(hù)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)大小,。如果一塊區(qū)域被保存為場(chǎng)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(dòng)畫(huà)

　　《行尸走肉：行軍作戰(zhàn)》中的角色不會(huì)被近距離觀察,。它們僅有60像素高，動(dòng)畫(huà)設(shè)置有限,。團(tuán)隊(duì)必須對(duì)角色批量處理,，因?yàn)榈投嗽O(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(diǎn)著色器采樣,，然后在著色器中處理所有動(dòng)畫(huà)。但由于OpenGLES 2.0不支持在頂點(diǎn)著色器上采樣,，所以需要另一種解決方案,。

　　于是，他們將動(dòng)畫(huà)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格圖像序列（Mesh Flipbook）,。載入時(shí),，圖像序列接收每個(gè)動(dòng)畫(huà)，然后將所有幀都烘焙為獨(dú)特的網(wǎng)格,，其中1幀 = 1個(gè)網(wǎng)格,。然后在每個(gè)角色上交換網(wǎng)格，制作動(dòng)畫(huà),。不過(guò)這個(gè)方法需要大量?jī)?nèi)存,。

　　緊密打包的導(dǎo)航系統(tǒng)

　　導(dǎo)航數(shù)據(jù)通過(guò)地圖編譯器計(jì)算得出。該系統(tǒng)會(huì)把光線投射用于確定范圍內(nèi)角色將要進(jìn)入的開(kāi)放空間,。它會(huì)考慮像天橋這類(lèi)對(duì)象,，因此角色可以在它們下面行走。

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

　　類(lèi)似粒子系統(tǒng)的架構(gòu)更新循環(huán)

　　為了編寫(xiě)出快速而緊湊的更新循環(huán)代碼,，請(qǐng)避免使用Update(),、虛函數(shù)和面向?qū)ο蟮拈_(kāi)銷(xiāo)。實(shí)際上,，你也許想通過(guò)內(nèi)嵌大量函數(shù)來(lái)減少開(kāi)銷(xiāo)。這就像模仿粒子系統(tǒng)來(lái)編寫(xiě)或構(gòu)造代碼。

　　在粒子系統(tǒng)中有粒子數(shù)組,，你可以通過(guò)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(gè)對(duì)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(zhǎng)通過(guò)內(nèi)存按線性順序來(lái)壓縮并處理數(shù)據(jù),。所以可以設(shè)置一個(gè)大型區(qū)域,，合理安排里面的對(duì)象，給它們運(yùn)行相同的例程,，這樣的做法類(lèi)似著色器：著色器會(huì)接收并處理一整塊像素,。如果你在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能保持較小的數(shù)據(jù)量，這些數(shù)據(jù)會(huì)被高效地緩存,，從而盡可能縮短CPU處理時(shí)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(méi)有任何消耗的,，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)都在緩存中,，并且整個(gè)導(dǎo)航數(shù)據(jù)區(qū)域小于1KB。

　　慎用線程

　　不管是通過(guò)多處理器還是單處理器進(jìn)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(qǐng)考慮使用攤銷(xiāo),，因?yàn)檫@個(gè)方法比線程處理更簡(jiǎn)單。然而,，如果確實(shí)需要用線程處理代碼,，代碼高效且能夠攤銷(xiāo)處理，該過(guò)程可以變得更簡(jiǎn)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(tuán)隊(duì)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(gè)亮度紋理壓縮到一個(gè)紋理中，從而得到四種通用地形類(lèi)型,，可以根據(jù)其顏色生成多個(gè)地形,。例如：棕色使地形看起來(lái)像泥土，綠色像草地,。

　　他們通過(guò)頂點(diǎn)RGBA顏色通道（RGBA）添加Splat權(quán)重遮罩,。通過(guò)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(guò)渡效果。最后將低分辨率色度層應(yīng)用于亮度高度圖,，實(shí)現(xiàn)出美觀的地形效果,。

　　總體結(jié)果是一個(gè)用于亮度數(shù)據(jù)的1024x1024紋理，整個(gè)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(méi)有使用深度圖，而是選擇通過(guò)移動(dòng)頂點(diǎn)到水面高度(vertexHeight=waterHeight)得到了“免費(fèi)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(gè)紋理采樣/地形繪圖調(diào)用和一個(gè)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(duì)移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō),，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(guò)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(duì)于后續(xù)的mip等級(jí),，將平滑度數(shù)值的1/2存儲(chǔ)為之前的mip等級(jí),，然后使用對(duì)數(shù)空間編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)4x強(qiáng)度的HDR。

　　然后在運(yùn)行時(shí),，可以選擇一個(gè)mip等級(jí)并在紋理中查看,。而不是進(jìn)行光照計(jì)算。通過(guò)使用text2Dlod以適當(dāng)?shù)墓饣鹊燃?jí)對(duì)光照紋理進(jìn)行采樣,。

　　該方法的優(yōu)點(diǎn)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(wú)數(shù)的光線,、天空盒等。這是一個(gè)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(duì)高性能陰影，該團(tuán)隊(duì)提出了一種解決方案,，他們將陰影從上到下進(jìn)行渲染,，高度在陰影平面之上。這樣會(huì)高效地創(chuàng)建距離場(chǎng)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(chǔ)了對(duì)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(guò)使用多分辨率渲染功能,，使UI保持在高分辨率,，同時(shí)讓3D世界從降低的填充率獲益,。他們通過(guò)使用DPI來(lái)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(lái)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(lài)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(dú)特的資源包含在父資源包之中

　　通過(guò)路徑命名資源包

　　3,、不要使用資源包變體

　　為每個(gè)變體級(jí)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),。