一体式 VR 性能艺术指导
一体式硬件为 VR 提供了沉浸式体验和临场感受的革命性优势,但也要求开发模式重新将性能作为设计的核心考量。在桌面游戏或主机游戏中,帧率的短暂下降可能不易察觉,但在 VR 中,这种帧率下降会削弱沉浸式体验,甚至引发玩家的不适感。
在应对一体式 VR 的严苛计算、散热和功耗限制时,性能是所有人都需要关注的问题。尽管在开发过程中依靠工程和技术美术团队对产品进行优化无可厚非,但在初期阶段全面考虑各学科性能的开发者往往最易获得成功。尽管性能通常涉及复杂的技术细节,但本主题旨在避开代码和数学,重点探讨能够塑造后续性能结果高层次创意决策。您在初期的艺术和设计策越越合理,工程师与技术美术团队就越能充分达成作品的性能目标。
虽然恐怖谷理论通常用于讨论和研究动画领域的影响,但它也能作为探讨视觉风格选择对性能影响的实用框架。尽管在一体式 VR 中完全有可能实现照片级真实感的游戏,但开发者在试图兼顾性能目标的同时,更容易遭遇恐怖谷理论的挑战。举个实例,设想一个高度逼真的角色,他的移动、形态转变和阴影投射都如真人般生动。如果为了提升性能而过度简化这些元素,您很容易就会遇到恐怖谷效应。从另一个角度看,致力于风格化视觉效果的游戏已经摆脱了恐怖谷效应。若因性能或制作上的需求,您必须采取某些措施来降低真实感(如减少动态阴影,简化着色器或降低骨骼数量等),玩家的感知度和享受程度或许不会受到显著影响。
很多开发者在实际操作中,或有意或无意地运用了这一思路。尽管许多风格化的作品本质上呈现卡通风格,但这绝非唯一的非真实感风格选择。无论选择何种风格,都要慎重使用那些由于技术限制而可能无法实现的方案。考虑选择鲜明的非真实感风格,将您的应用锚定在远离恐怖谷效应的安全范围内。
这并不代表所有现实主义风格都有缺点,不适合采用。在一体式 VR 游戏中,确实存在某些风格极为逼真,视觉效果极具冲击力的成功案例。核心在于,理解更加逼真的风格所涉及的性能和技术问题,并且如果这种风格是不可或缺的,就要在整个开发过程中积极应对这些问题。同样,倘若照片级的真实感并非您的产品所必需的,那么采用更具风格化的设计可减轻技术负担,同时让您能够将开发资源投入到其他可能更有利于提升客户享受度的功能中。
无论您最终选择何种风格,在算力有限的情况下,明确重点非常关键。这一原则同样适用于世界设计、角色构建,乃至最终素材的创建。开发初期,最重要的是要明确您的产品定位,并识别对其成功至关重要的因素。这是设计师经常采用的做法,但将同样的做法应用于艺术创作,可能会带来深远的影响。
例如,如果您的游戏重点在于角色和情感叙事,那么就需要在面部表情和变形上加大细节力度,可能还需牺牲环境的复杂性,并将研发时间投入到分层角色 LOD 系统上。相反,如果您的游戏侧重于快速动作和特效,那么可能就会优先考虑粒子系统、屏幕上的额外实体和动态光影,而不是面部表现。将时间和细节投入到您希望观众注意的重点上。对不重要的背景元素进行过多细节描绘,反而可能削弱,而不是增强体验。在面对难以优化的素材或效果时,务必思考这些技术难题是否真正对您的产品至关重要。如果答案是否定的,不要犹豫,果断做出大幅精简。
确定如何分配资源本身已经足够复杂,但如果您无法预估初期的成本,问题往往会更加棘手。
接下来的内容将为您提供在一体式 VR 设计中需要注意事项的一个清单。正如所有设计决策一样,该清单并非硬性规定,也并不表示您在任何情况下都不能尝试这些事项。相反,这份清单中罗列的项目涉及诸多权衡方面的考量,因此您应仔细考虑其对产品的实际价值,以及您是否具备实现这些项目所需的技术和资金。
由于一体式 VR 头戴设备采用
图块渲染管线,因此在一体式 VR 中,三角形数量可能比桌面或主机开发更容易成为限制因素。要了解预计的三角形数量预算,请参考
Meta Quest 上的三角形数文档。请注意,这些数字表示每帧的总数,而非每个角色的总数。关卡几何、角色、粒子效果,甚至用户界面元素,所有这些均应符合您的三角形数量预算要求。要掌握每个素材的预算,应尽早与技术团队进行沟通。
因此,在概念和设计阶段,考虑素材的最终拓扑方式至关重要。设想一下,当几何细节被转化为法线贴图时,设计会呈现出何种效果。在去除部分边缘后,轮廓是否仍然足够显著,便于识别?否值得为一只长满触手的六臂怪物承担其几乎肯定会带来的技术和性能开销?虽然许多游戏美术师都很擅长为复杂角色创建低多边形拓扑,但如果初始设计没有考虑到优化,其工作也会受到制约。
面部动画可以显著提升应用的功能性,但具体实现时,它可能会导致高昂的成本。简单的、基于骨骼的系统(或者如果预算允许增加内存成本的情况下,使用基于混合形状的系统)通常非常稳妥。随着骨架、混合形状或混合法线贴图的复杂性增加,成本也会迅速攀升。如果面部表现的高细节和微妙性对您的作品至关重要,则您可能需要在其他领域做出必要的妥协,同时应对增加的技术复杂度。在这种情况下,或者当屏幕上需要显示多个角色,而每次只有少数角色具有完整面部细节时,分层骨骼 LOD 设计的变形骨架将非常有用。
尽管开放世界很有吸引力,但要在一体式 VR 硬件上实现可能非常困难。要实现一个真正开放的世界,需要大量的美术和工程投入,以优化性能并开发流式处理系统,以应对大规模开放世界的持续加载。构建此类系统面临技术挑战,可能会对游戏的各个方面造成影响。比如,玩家的移动速度将受到世界数据进出内存速度的限制。鉴于所面临的挑战,在对此类项目进行大规模投资之前,建议先在目标硬件上运行一个工作原型,明确界定并这些限制。
对于角色的布料设计,即使是微小的决定,也会对性能产生深远的影响。实时布料物理性能的实现成本非常高,且在低分辨率的几何体上的显示效果往往不理想。虽然某些物品(带子、斗篷、腰带等)可以用简易的连接链弹簧来大致模拟,但需要真实布料动力学的元素应慎重考虑。除非绝对必要,否则最好避免穿戴飘动的长斗篷或长裙。
头发和毛皮同样适用这一原则。短发、马尾辫以及中长波波头等发型可通过简单的顶点运动(非碰撞)来模拟。飘动的长发在渲染和动态效果上往往会带来不小的挑战。头发是另一个真实感与风格化选择会产生深远影响的领域。逼真的头发通常依赖于自定义头发着色器(对一体式 VR 硬件而言,往往过于复杂),或通过多层 alpha 卡制作(对一体式 VR 硬件而言,成本也可能过高)。采用略带风格化的设计,使用雕刻或纹理化的头发框架可有效提升效果。有时为了达到特定效果,在需要时有针对性地使用 alpha 卡并无不妥。但需要注意的是,这会增加最终成本。
动态阴影是一个常被低估的功能,但它对性能的影响不可小觑。本质上,动态阴影需要逐帧进行计算,这对 CPU 和 GPU 是一大负担,并且往往需要在同一帧内多次渲染场景。
借助可被烘焙至光照贴图、光照探针,或在某些情况下可被烘焙到静态物体漫反射纹理的静态环境光照,您可以获得极大的性能提升。虽然闪烁和缓慢摆动的灯泡可营造奇妙的氛围,但这并非没有代价。
类似于运动模糊、逐像素描边、实时环境光遮蔽、色调映射和光晕等全屏效果会消耗大量像素吞吐量,而这对于一体式 VR 硬件来说是一个不小的挑战。这些效果会显著增加填充率开销,因此通常应该避免。尽管某些效果可以用其他方式实现,但全屏效果对一体式 VR 硬件构成了独特挑战,必须谨慎处理。
树叶在处理上与头发和毛皮有着诸多相似的先天挑战。树木构建中大量使用 alpha 卡可能会带来严重的过度绘制问题。大型树叶和树枝需要响应角色和玩家动作,而这会产生大量额外的动态顶点。使树木和植物保持静止,并采用简单粗糙的几何形状非常有用。但最简单的优化方式是,除非确实需要,否则避免在环境设计中使用茂密的枝叶,或者将其置于自然遮挡物后方,以防引起不必要的互动期望。
尽管一体式 VR 硬件在算力上可能不如游戏主机和桌面系统,但只要在设计中充分考虑硬件的优势与局限性,仍可打造出业内最令人叹为观止的沉浸式游戏世界。即便规划周密,几乎所有作品最终都需经过后期优化以达到性能要求,但经过周密规划的作品在后期处理时所需的改动将会大幅减少。通过从美术和设计角度简要概述这些挑战,希望能在时机成熟时使这一过程变得更加容易接受。