PlanetSide 2：技術何以驅動創新

Mark Ramshaw

十年前，索尼公司推出了具有突破性的戰爭史詩游戲《PlanetSide》（中文名“行星邊際”）。十年后，索尼重新繼續大規模多人戰游戲的研發并采用一款名為“Forgelight”的全新游戲引擎。這期間，索尼在線娛樂經歷了一系列的變化。

時間就是一切。早在2003年索尼在線娛樂公司就推出了《PlanetSide》——一款大型多人在線游戲（MOO），這款游戲把玩家推到在一個人口稠密的戰區進行連續和持久的戰斗。但當時互聯網還沒有準備好去應對這個變化。雖然可以將那些頂級的網絡連接用在各種游戲上，但《PlanetSide》保持了一種有待開發其潛力的游戲概念。直到現在，依然如此。

盡管在實時3D中發現到飛躍性的變化很容易——從20世紀80年代的粗線框和剖面圖，發展到由PC和游戲機作為動力支持的渲染器和多邊形的圖像——可是互聯網的變革和它對游戲的影響反倒不太被關注。1996年出現了3D圖形和在線游戲，這在多人第一人稱射擊游戲（FPS）《Quake》（《雷神之錘》）和多人游戲《Meridian 59》（《子午線59》）中也埋下了種子。然而直到四五年前，游戲開發商才有能力把錢投到大多數玩家身上，這些玩家的電腦既擁有強大的顯卡和處理器性能，同時也連入到高速寬帶網絡上。

因此，二維《PlanetSide 2》于去年十一月推向市場，這款游戲與《PlanetSide 1》有很大的不同。

研發團隊渴望充分利用游戲。這款游戲的研發者具有極大的野心，將游戲的規模制作得相當驚人。超過2000名玩家并肩作戰，相互對抗，同時跨越一個巨大的持續的在線環境作戰，無需人為邊界。為了進一步順應當今電子游戲的發展趨勢，索尼選擇將《PlanetSide 2》做成一個免費游戲。

構建更好的MMOFPS

雖然開發這款游戲耗時18個月左右，不過早在五年前研發人員就為ForgeLight成為大型多人動作的引擎打好了基礎。“事實上，我們的第一個計劃是采用《PlanetSide》原來的引擎并將其升級為這一代的規格”，《PlanetSide 2》的高級藝術總監特拉梅爾·伊薩克（Tramell Isaac）透露說：“但我們很快意識到采用為《自由國度》和《克隆戰爭冒險游戲》而開發的技術更有意義，而增添各種花哨的效果可能會構建一種強大的MMOFPS（大型多人在線第一人稱射擊游戲）體驗，這跟你今天看到和體驗ForgeLight引擎的感覺差不多。”

最重要的是，ForgeLight不僅為《PlanetSide 2》奠定了基石，也為所有索尼在線娛樂公司即將推出的MMO項目奠定了基礎。高效的游戲引擎和游戲同時被創造出來，而且后者是前者發展的必然要求。伊薩克對此表示認同，但也承認這不容易：“對我們來說，研發在線功能是對開發團隊最大的挑戰。我們進行了許多次反復實驗和嘗試，許多人都持觀望態度，也有許多人對最后成功的到來做了不切實際的假設。但我們做到了，主要是因為我們想設計一個引擎，它能滿足最苛刻的游戲要求，相當于一個功能持久的MMOFPS。我們發現，如果ForgeLight可以使《PlanetSide 2》每分鐘運行60幀，那么我們就可以使所有游戲都達到每分鐘運行60幀。”

從本質上講，ForgeLight是針對下一代的游戲引擎，目的在于把最新的實時光照和渲染技術引入到開放世界的環境中，使成百乃至上千的玩家都可以一起玩。很明顯，這基于以下幾個原因。首先，因為開放的世界意味著圖形設計師不能限制玩家移動或使用簡單的搏殺技巧。這就需要該引擎渲染場景，并使該場景在任何情況下從任何角度看都不錯。其次，數以百計的角色和交通工具等同于成千上萬的多邊形。要在一個場景中渲染這么多游戲道具，還要看起來好看，確實是項很大的任務。第三，除了要用渲染技術制作與高密度人口和開放式環境相關的所有游戲道具外，將眾多在線玩家之間的大量數據同步化也是一個挑戰。玩家想在任意一個時刻看到相同的游戲世界迭代，這個要求對于作戰類游戲顯得尤為必要。

美麗的游戲世界

在圖形方面，這一切轉化為一個可擴展的引擎，以Direct X9為基礎，并結合最新版本的NVIDIA的PhysX技術。使用延遲渲染的方法，具有大氣散射效果和容積迷霧，采用環境光遮蔽的形式，進行動作模糊處理和動態的日夜循環。在《PlanetSide 2》游戲中，這些因素都被用來襯托出巨大的游戲世界的美麗。這個世界的特征是：有三個不同的大洲，有植被，有室內和室外環境，有時是數百名士兵、飛機和陸基戰斗車輛大型戰役。面部動畫也是一個關鍵因素，將更多使用在未來的ForgeLight游戲《EverQuest Next》上。

免費構思的背后

把《PlanetSide 2》作為一個免費游戲發行可能看起來是個令人好奇的事情，尤其是當前在《PlanetSide 2》還背著一定程度惡名的階段。索尼在線娛樂公司之前在該領域制作過一些游戲產品，首先創造出一些免費的虛擬世界。索尼費盡心思想出了一個盈利模型，據此，玩家把錢（目前估計大約10%的《PlanetSide》玩家這樣做）花在贏取額外獎勵和通關獎勵上，要么是自己喜歡的物品（如VISUAL MODS），要么是游戲中不太占優勢的物品。

“研發團隊創建了免費游戲《PlanetSide 2》，這并沒有對團隊成員的數量產生任何影響”，伊薩克說：“我們的目標是重新想象原來的MMOFPS，從而創造一個非常棒的游戲世界，具有多樣的射擊游戲玩法和可以跟市場上最知名的FPS游戲進行PK的功能。我們竭盡全力去做到這一點。”

事實上，伊薩克的設計團隊包括了約45名概念藝術家、3D造型師和動畫師等創作人員，這個團隊的人數與其他制作優質零售版游戲的工作室的人數差不多。“我們的商業模式是創造高品質游戲體驗的一個因素。與之前研發的游戲相比，對我們研發《PlanetSide》的過程真正有很大影響的是開發的整個過程中，我們想從頭到尾都能大量參與到我們研發的社區游戲中。游戲玩家的反饋一直是創作的基石。我們確信，事實上他們全程參與了我們的開發流程，并從一開始就提出意見和建議。”

設計風格與策略

雖說顧名思義，可是《PlanetSide 2》這個名字與其說是游戲續集，不如說實際上是對于之前游戲產品的再想象，就連游戲世界（《Auraxis》）也是一樣的。正如游戲中共有三個交戰的帝國：獨裁地球共和國、新聯邦、瓦努主權國（通過使用外星科技致力于人類進化的一個派別）。基于首先對十年前的概念和設計的探討，游戲設計師和藝術團隊已經有能力按照再想象的方式去創造這個游戲項目了。

“當開始研發時，我們要注意與原來的形狀、顏色和輪廓相匹配，同時確定一個研發的方向，這將進一步加強各帝國間的差異”，曾任《PlanetSide》第一版的藝術總監伊薩克說：“除了Nanite Systems公司能研發出產品《武器和車輛制造商》外，我們現在也能制作具有特定背景的武器、車輛和設備。”

伊薩克說，針對新游戲的每個藝術功能進行的審查是為了確保它與游戲中對象的精細形狀和每個帝國的語言表達方式相貼合。簡單說，不同帝國用不同圖形表示。圓圈表示地球共和國，方形表示新聯邦，三角形表示瓦努帝國。

“這些形狀都是獨一無二的，不容易混淆”，伊薩克說：“這些都是基本規則，創作人員知道后就需要很好地實施上述規則。結果你會看到自己的作品很棒，很有視覺吸引力和凝聚力。要達到上述效果，創作人員的堅持和勤奮是必不可少的，這樣就能使游戲無論外觀還是體驗都具有你想表現的風格。”

研發小組發現將高科技用在游戲中的設計靈感存在于常見的媒介物，如電影、電視、漫畫、概念藝術和概念車等。但伊薩克說凡是在科幻流派中濫用的技巧，他們努力避免使用在自己研發的游戲產中。然而，對環境設計來說是有點麻煩。

“當創建科幻環境時，研發人員必須將自己熟悉的東西放進游戲作為創作的開始，然后再按照自己的方式工作”，他說： “人們會認同本地化的事物，但是如果你創建的東西源于外來文化或有新奇感，讓本地人覺得理解不了，就會造成一部分受眾無法跟你達成共鳴。”

植物是游戲場景中熟悉而基本的道具。伊薩克指出：“在每一個以植物為基礎的科幻電影中草是最基本的。玩家很容易就認出來是草，并且相信草也存在于虛構的行星上。如果想改變草的樣子讓玩家認不出來，那么他們就會覺得‘整容后的草辨別不出來。”

時尚的游戲角色

地面部隊的角色創作以客制化的方式來設計。每個角色的基本造型采用模數化的方式，在此基礎上進一步構建。這樣不僅能讓玩家選擇每個角色的級別，而且還能改換不同武器，增加貼圖，改變頭盔樣式、裝甲和制服。伊薩克認為游戲的形式和功能是考慮的關鍵因素，特別是對那些為地球族共和國而戰的軍人，他們的外在形象上傳達了該國豐富的軍事歷史。“你可以看到，他們在基地穿的服裝都很合身，是用特殊的、耐穿的材料制成的。”他們在盔甲合適的部位增加了填充物。衣服的穿著方式很細節化，細致到了背帶、腰帶和扣子等，這樣游戲角色穿的制服就顯得真實可信。

更出色的表面效果

伊薩克本人對已經上市的強大的“引擎渲染系統”感到尤為驕傲。這個系統使研發人員能應用多種特殊技術，對單個原材料進行處理后獲得想要的外觀。“我喜歡使用‘車體效果渲染器。采用ForgeLight及其渲染器系統，我們能夠模仿‘引擎渲染系統對單個對象進行處理。對于大多數游戲而言，其表現為色彩質感，高鏡面反射和環境貼圖。但在現實生活中，汽車是一個金屬片，稍后車身會涂滿底漆，以便保護金屬材質并使油漆粘得更牢。正如剛才所說，接下來把涂料刷在車身上。最后，再上一個透明涂層。

“聽起來復雜多了，對不對？但ForgeLight引擎不屬于這種情況。有了ForgeLight，我們就能夠把它作為模仿的對象。每層底漆都有鏡面質量，但無法只被一張高光貼圖處理，于是我們有三個對應的貼圖。除了漫反射和法線貼圖，我們也有一個詳細的地圖，詳細選擇地圖，平鋪色調地圖，貼花層，疊加漫地圖，以及覆蓋鏡面地圖。基于上述各個層面，我們能夠創建出表面特征和現實屬性類似的產品。當然肯定會受到限制，但我們仍然希望了解這款引擎的基本功能。”伊薩克對于游戲引擎的動態日夜循環表現出同樣的熱情。“ForgeLight有大量的功能可選，基于時間因素和環境因素，這些功能是可以被調整的”，他說：“這些因素包括霧、霧湍流、云模式、云密度、云形狀、云映射、衛星、星域、朦朧感、綻放狀態、景深和環境光照等這樣的例子不勝枚舉。所有這些和更多相關因素可以在任何時間被調整，不分白天和黑夜。最難的部分是研發人員要好好自控的問題，是真的。”

展望未來

雖然2012年底《PlanetSide 2》就面市了，但研發團隊的任務并沒有就此結束。不同于標準的盒裝游戲，盒裝游戲有偶爾的修補程序和其他下載程序，通常是可選的且有附加功能。《PlanetSide 2》這款游戲本質上是將玩家、研發者和游戲內容連接起來的中介。當在漫長的游戲測試階段聽取了玩家的反饋后，索尼在線娛樂公司計劃繼續這樣做，原因在于它推出的游戲和底層引擎得到了進一步更新。

索尼已經制定了一個為期三年的計劃，有一些關鍵的想法正在醞釀中，包括增加車輛和武器，NPC（非玩家角色）的到來，創建由電腦控制的敵人和軍隊，以及制作涉水行進。上述這些因素無疑都會改變游戲的本質，同時給予設計團隊更多思考空間。而《PlanetSide 2》藝術團隊能夠制作視覺上最令人印象深刻的3D游戲之一得歸功于ForgeLight。直到今天，研發團隊正在討論圖形更新，包括動態天氣，“碰撞物理系統”和更好的視覺保真度等。

“ForgeLight的創建是為了面向未來”，伊薩克說：“目前，《PlanetSide 2》還沒有運行最高紋理分辨率，因為用來處理那些規格的顯卡在當前市面上還找不到。ForgeLight引擎的研發還處于起步階段，要創建完成還有很多功能沒有加進去。我們才剛剛開始呢。”

一支槍的創建

特萊姆·伊薩克透露了《PlanetSide 2》中典型道具的研發過程。

“當設計師傳達信息并告訴我們其設計的物體是什么，該物體的用途和目的是什么，這就表明他們的設計工作開始了。假設這個物體是槍，在這種情況下我們擁有的一個固定的模板就能創建出槍來。同時，能幫助動畫師快速制作動畫，并且用我們創造的武器道具來安裝。

這個概念來源于Maya的3D模塊。通過增加邊緣環路和確保所有活動部件的運作把該模型進行幾何細化，之后再完成建模。一旦模型完成，就建模解開網格UV1和UV2。第一UV集用于基本的質感，第二UV通道為色調遮罩、“detail normal”和覆蓋值。而模型完成后，動畫師會專注于動畫proxy流程。當動畫完成后，研發人員對槍進行調諧設計，然后進入QA測試。通過QA后就成為免費發布的現場游戲。”

對話與采訪

索尼在線娛樂公司的技術總監萊恩·伊萊姆就網游《PlanetSide 2》的尖端游戲引擎ForgeLight和索尼其他即將推出的MMO游戲透露了一些內幕消息。

A=萊恩·伊萊姆

Q：設計用于多款MMO游戲的引擎，對于索尼來說是多大的挑戰？尤其是《PlanetSide 2》和《EverQuest Next》這兩款最早的游戲是否有不同尋常的要求？

A：你把額外的編程放進某款游戲一次，那么對于相似的一些游戲都可以經常用到這個功能。現在，我們能夠在不同游戲中進行代碼分叉，原因就在于快節奏的環境推進了科技發展的速度。顯然，肯定不是從頭開始那么辛苦，要省力得多。

Q：能夠為游戲中復雜的環境提供照明，主要是因為ForgeLight強大的功能。這款引擎是通過什么方法實現的？

A：由于環境照明系統隨時間而持續演變，所以無法將游戲對象進行“烘培”。游戲中有一個特殊的環境地圖，該地圖用來接收來自太陽和天空的光線，并且發射出間接光線，然后間接光線被卷積成MIP金字塔，接著通過使用預卷積環境的映射技術采取間接光線的樣本。盡管對于如何獲得局部表面產生的間接光照還沒有解決方案，但是動態環境地圖可以使玩家在室外玩游戲時獲得十分給力的照明。

Q：那么，其中的映射系統又是怎樣的？

A：引擎本身是支持PCF技術和ESM技術進行映射的，但《PlanetSide 2》只使用PCF以獲得最佳性能。而CSM用來渲染太陽。針對《PlanetSide 2》的渲染器和流水線則采用傳統的延遲渲染技術。該項技術受限于用戶設置，最多可達到4G緩沖。

《PlanetSide》游戲設計的美術亮點

技術總監兼高級藝術總監特拉梅爾·伊薩克講解索尼在線娛樂公司如何應用最新推出的ForgeLight引擎，將照明、poly counts技術、渲染器和物理定律融合在一起。

在渲染方面

“我們所有的渲染器都是在Maya中設置的。我們把常見的紋理跟游戲中的道具聯系在一起”，伊薩克說：“渲染系統非常強大，使我們可以用多種技術實現試圖模仿的游戲角色形象。”

光線下的盲區

伊萊姆說：“《PlanetSide 2》通常每幀渲染100多盞燈光，有三次左右覆蓋每個像素”，“離散光線是無限的，但是每個像素不會被一叢不同的光線所覆蓋。隨著渲染像素總量的增加，渲染時間相應呈線性增長。”

真實色彩

“ForgeLight的照明系統是真實的”，伊薩克說：“由于現實世界中色彩混合在一起，所以我們也讓這些色彩在ForgeLight里混合。如果我穿一件黃色T恤，走進一個有藍色光線的房間，那么襯衫會顯得偏綠。同樣道理也適用于ForgeLight里的各種色彩。

物理加速

雖然這款游戲還沒有采用“碰撞物理系統”，但是NVIDIA的PhysX技術已經深深融入到《PlanetSide 2》的整個研發過程。“游戲中幾乎所有的角色和道具都是這樣的”，伊萊姆說：“通過PhysX技術在數以千計的客戶間進行協調是個巨大的挑戰。”

動態捕捉

制作每個全副武裝的角色需要15000個左右的多邊形。“我們運用‘動態捕捉獲得標準移動，用手工動畫獲得以第一人稱出現的角色動畫”，伊薩克說：“研發人員進行手工動畫和動作捕捉動畫時，都能從IK系統得到一些幫助，包括將手放在把手上，握持武器，并確保腳接觸地面等。”

開闊視野

ForgeLight使用了大量的技巧和優化技術，對單一、無縫和高細節的環境渲染。“ForgeLight利用實例化幾何體解決方案，使我們能夠快速地渲染所有同類別的道具”，伊薩克解釋說：“讓我們連同細節水平系統在游戲世界Auraxis做出令人驚嘆的事情吧。”