PlanetSide 2：技术何以驱动创新

Mark Ramshaw

十年前，索尼公司推出了具有突破性的战争史诗游戏《PlanetSide》（中文名“行星边际”）。十年后，索尼重新继续大规模多人战游戏的研发并采用一款名为“Forgelight”的全新游戏引擎。这期间，索尼在线娱乐经历了一系列的变化。

时间就是一切。早在2003年索尼在线娱乐公司就推出了《PlanetSide》——一款大型多人在线游戏（MOO），这款游戏把玩家推到在一个人口稠密的战区进行连续和持久的战斗。但当时互联网还没有准备好去应对这个变化。虽然可以将那些顶级的网络连接用在各种游戏上，但《PlanetSide》保持了一种有待开发其潜力的游戏概念。直到现在，依然如此。

尽管在实时3D中发现到飞跃性的变化很容易——从20世纪80年代的粗线框和剖面图，发展到由PC和游戏机作为动力支持的渲染器和多边形的图像——可是互联网的变革和它对游戏的影响反倒不太被关注。1996年出现了3D图形和在线游戏，这在多人第一人称射击游戏（FPS）《Quake》（《雷神之锤》）和多人游戏《Meridian 59》（《子午线59》）中也埋下了种子。然而直到四五年前，游戏开发商才有能力把钱投到大多数玩家身上，这些玩家的电脑既拥有强大的显卡和处理器性能，同时也连入到高速宽带网络上。

因此，二维《PlanetSide 2》于去年十一月推向市场，这款游戏与《PlanetSide 1》有很大的不同。

研发团队渴望充分利用游戏。这款游戏的研发者具有极大的野心，将游戏的规模制作得相当惊人。超过2000名玩家并肩作战，相互对抗，同时跨越一个巨大的持续的在线环境作战，无需人为边界。为了进一步顺应当今电子游戏的发展趋势，索尼选择将《PlanetSide 2》做成一个免费游戏。

构建更好的MMOFPS

虽然开发这款游戏耗时18个月左右，不过早在五年前研发人员就为ForgeLight成为大型多人动作的引擎打好了基础。“事实上，我们的第一个计划是采用《PlanetSide》原来的引擎并将其升级为这一代的规格”，《PlanetSide 2》的高级艺术总监特拉梅尔·伊萨克（Tramell Isaac）透露说：“但我们很快意识到采用为《自由国度》和《克隆战争冒险游戏》而开发的技术更有意义，而增添各种花哨的效果可能会构建一种强大的MMOFPS（大型多人在线第一人称射击游戏）体验，这跟你今天看到和体验ForgeLight引擎的感觉差不多。”

最重要的是，ForgeLight不仅为《PlanetSide 2》奠定了基石，也为所有索尼在线娱乐公司即将推出的MMO项目奠定了基础。高效的游戏引擎和游戏同时被创造出来，而且后者是前者发展的必然要求。伊萨克对此表示认同，但也承认这不容易：“对我们来说，研发在线功能是对开发团队最大的挑战。我们进行了许多次反复实验和尝试，许多人都持观望态度，也有许多人对最后成功的到来做了不切实际的假设。但我们做到了，主要是因为我们想设计一个引擎，它能满足最苛刻的游戏要求，相当于一个功能持久的MMOFPS。我们发现，如果ForgeLight可以使《PlanetSide 2》每分钟运行60帧，那么我们就可以使所有游戏都达到每分钟运行60帧。”

从本质上讲，ForgeLight是针对下一代的游戏引擎，目的在于把最新的实时光照和渲染技术引入到开放世界的环境中，使成百乃至上千的玩家都可以一起玩。很明显，这基于以下几个原因。首先，因为开放的世界意味着图形设计师不能限制玩家移动或使用简单的搏杀技巧。这就需要该引擎渲染场景，并使该场景在任何情况下从任何角度看都不错。其次，数以百计的角色和交通工具等同于成千上万的多边形。要在一个场景中渲染这么多游戏道具，还要看起来好看，确实是项很大的任务。第三，除了要用渲染技术制作与高密度人口和开放式环境相关的所有游戏道具外，将众多在线玩家之间的大量数据同步化也是一个挑战。玩家想在任意一个时刻看到相同的游戏世界迭代，这个要求对于作战类游戏显得尤为必要。

美丽的游戏世界

在图形方面，这一切转化为一个可扩展的引擎，以Direct X9为基础，并结合最新版本的NVIDIA的PhysX技术。使用延迟渲染的方法，具有大气散射效果和容积迷雾，采用环境光遮蔽的形式，进行动作模糊处理和动态的日夜循环。在《PlanetSide 2》游戏中，这些因素都被用来衬托出巨大的游戏世界的美丽。这个世界的特征是：有三个不同的大洲，有植被，有室内和室外环境，有时是数百名士兵、飞机和陆基战斗车辆大型战役。面部动画也是一个关键因素，将更多使用在未来的ForgeLight游戏《EverQuest Next》上。

免费构思的背后

把《PlanetSide 2》作为一个免费游戏发行可能看起来是个令人好奇的事情，尤其是当前在《PlanetSide 2》还背着一定程度恶名的阶段。索尼在线娱乐公司之前在该领域制作过一些游戏产品，首先创造出一些免费的虚拟世界。索尼费尽心思想出了一个盈利模型，据此，玩家把钱（目前估计大约10%的《PlanetSide》玩家这样做）花在赢取额外奖励和通关奖励上，要么是自己喜欢的物品（如VISUAL MODS），要么是游戏中不太占优势的物品。

“研发团队创建了免费游戏《PlanetSide 2》，这并没有对团队成员的数量产生任何影响”，伊萨克说：“我们的目标是重新想象原来的MMOFPS，从而创造一个非常棒的游戏世界，具有多样的射击游戏玩法和可以跟市场上最知名的FPS游戏进行PK的功能。我们竭尽全力去做到这一点。”

事实上，伊萨克的设计团队包括了约45名概念艺术家、3D造型师和动画师等创作人员，这个团队的人数与其他制作优质零售版游戏的工作室的人数差不多。“我们的商业模式是创造高品质游戏体验的一个因素。与之前研发的游戏相比，对我们研发《PlanetSide》的过程真正有很大影响的是开发的整个过程中，我们想从头到尾都能大量参与到我们研发的社区游戏中。游戏玩家的反馈一直是创作的基石。我们确信，事实上他们全程参与了我们的开发流程，并从一开始就提出意见和建议。”

设计风格与策略

虽说顾名思义，可是《PlanetSide 2》这个名字与其说是游戏续集，不如说实际上是对于之前游戏产品的再想象，就连游戏世界（《Auraxis》）也是一样的。正如游戏中共有三个交战的帝国：独裁地球共和国、新联邦、瓦努主权国（通过使用外星科技致力于人类进化的一个派别）。基于首先对十年前的概念和设计的探讨，游戏设计师和艺术团队已经有能力按照再想象的方式去创造这个游戏项目了。

“当开始研发时，我们要注意与原来的形状、颜色和轮廓相匹配，同时确定一个研发的方向，这将进一步加强各帝国间的差异”，曾任《PlanetSide》第一版的艺术总监伊萨克说：“除了Nanite Systems公司能研发出产品《武器和车辆制造商》外，我们现在也能制作具有特定背景的武器、车辆和设备。”

伊萨克说，针对新游戏的每个艺术功能进行的审查是为了确保它与游戏中对象的精细形状和每个帝国的语言表达方式相贴合。简单说，不同帝国用不同图形表示。圆圈表示地球共和国，方形表示新联邦，三角形表示瓦努帝国。

“这些形状都是独一无二的，不容易混淆”，伊萨克说：“这些都是基本规则，创作人员知道后就需要很好地实施上述规则。结果你会看到自己的作品很棒，很有视觉吸引力和凝聚力。要达到上述效果，创作人员的坚持和勤奋是必不可少的，这样就能使游戏无论外观还是体验都具有你想表现的风格。”

研发小组发现将高科技用在游戏中的设计灵感存在于常见的媒介物，如电影、电视、漫画、概念艺术和概念车等。但伊萨克说凡是在科幻流派中滥用的技巧，他们努力避免使用在自己研发的游戏产中。然而，对环境设计来说是有点麻烦。

“当创建科幻环境时，研发人员必须将自己熟悉的东西放进游戏作为创作的开始，然后再按照自己的方式工作”，他说： “人们会认同本地化的事物，但是如果你创建的东西源于外来文化或有新奇感，让本地人觉得理解不了，就会造成一部分受众无法跟你达成共鸣。”

植物是游戏场景中熟悉而基本的道具。伊萨克指出：“在每一个以植物为基础的科幻电影中草是最基本的。玩家很容易就认出来是草，并且相信草也存在于虚构的行星上。如果想改变草的样子让玩家认不出来，那么他们就会觉得‘整容后的草辨别不出来。”

时尚的游戏角色

地面部队的角色创作以客制化的方式来设计。每个角色的基本造型采用模数化的方式，在此基础上进一步构建。这样不仅能让玩家选择每个角色的级别，而且还能改换不同武器，增加贴图，改变头盔样式、装甲和制服。伊萨克认为游戏的形式和功能是考虑的关键因素，特别是对那些为地球族共和国而战的军人，他们的外在形象上传达了该国丰富的军事历史。“你可以看到，他们在基地穿的服装都很合身，是用特殊的、耐穿的材料制成的。”他们在盔甲合适的部位增加了填充物。衣服的穿着方式很细节化，细致到了背带、腰带和扣子等，这样游戏角色穿的制服就显得真实可信。

更出色的表面效果

伊萨克本人对已经上市的强大的“引擎渲染系统”感到尤为骄傲。这个系统使研发人员能应用多种特殊技术，对单个原材料进行处理后获得想要的外观。“我喜欢使用‘车体效果渲染器。采用ForgeLight及其渲染器系统，我们能够模仿‘引擎渲染系统对单个对象进行处理。对于大多数游戏而言，其表现为色彩质感，高镜面反射和环境贴图。但在现实生活中，汽车是一个金属片，稍后车身会涂满底漆，以便保护金属材质并使油漆粘得更牢。正如刚才所说，接下来把涂料刷在车身上。最后，再上一个透明涂层。

“听起来复杂多了，对不对？但ForgeLight引擎不属于这种情况。有了ForgeLight，我们就能够把它作为模仿的对象。每层底漆都有镜面质量，但无法只被一张高光贴图处理，于是我们有三个对应的贴图。除了漫反射和法线贴图，我们也有一个详细的地图，详细选择地图，平铺色调地图，贴花层，叠加漫地图，以及覆盖镜面地图。基于上述各个层面，我们能够创建出表面特征和现实属性类似的产品。当然肯定会受到限制，但我们仍然希望了解这款引擎的基本功能。”伊萨克对于游戏引擎的动态日夜循环表现出同样的热情。“ForgeLight有大量的功能可选，基于时间因素和环境因素，这些功能是可以被调整的”，他说：“这些因素包括雾、雾湍流、云模式、云密度、云形状、云映射、卫星、星域、朦胧感、绽放状态、景深和环境光照等这样的例子不胜枚举。所有这些和更多相关因素可以在任何时间被调整，不分白天和黑夜。最难的部分是研发人员要好好自控的问题，是真的。”

展望未来

虽然2012年底《PlanetSide 2》就面市了，但研发团队的任务并没有就此结束。不同于标准的盒装游戏，盒装游戏有偶尔的修补程序和其他下载程序，通常是可选的且有附加功能。《PlanetSide 2》这款游戏本质上是将玩家、研发者和游戏内容连接起来的中介。当在漫长的游戏测试阶段听取了玩家的反馈后，索尼在线娱乐公司计划继续这样做，原因在于它推出的游戏和底层引擎得到了进一步更新。

索尼已经制定了一个为期三年的计划，有一些关键的想法正在酝酿中，包括增加车辆和武器，NPC（非玩家角色）的到来，创建由电脑控制的敌人和军队，以及制作涉水行进。上述这些因素无疑都会改变游戏的本质，同时给予设计团队更多思考空间。而《PlanetSide 2》艺术团队能够制作视觉上最令人印象深刻的3D游戏之一得归功于ForgeLight。直到今天，研发团队正在讨论图形更新，包括动态天气，“碰撞物理系统”和更好的视觉保真度等。

“ForgeLight的创建是为了面向未来”，伊萨克说：“目前，《PlanetSide 2》还没有运行最高纹理分辨率，因为用来处理那些规格的显卡在当前市面上还找不到。ForgeLight引擎的研发还处于起步阶段，要创建完成还有很多功能没有加进去。我们才刚刚开始呢。”

一支枪的创建

特莱姆·伊萨克透露了《PlanetSide 2》中典型道具的研发过程。

“当设计师传达信息并告诉我们其设计的物体是什么，该物体的用途和目的是什么，这就表明他们的设计工作开始了。假设这个物体是枪，在这种情况下我们拥有的一个固定的模板就能创建出枪来。同时，能帮助动画师快速制作动画，并且用我们创造的武器道具来安装。

这个概念来源于Maya的3D模块。通过增加边缘环路和确保所有活动部件的运作把该模型进行几何细化，之后再完成建模。一旦模型完成，就建模解开网格UV1和UV2。第一UV集用于基本的质感，第二UV通道为色调遮罩、“detail normal”和覆盖值。而模型完成后，动画师会专注于动画proxy流程。当动画完成后，研发人员对枪进行调谐设计，然后进入QA测试。通过QA后就成为免费发布的现场游戏。”

对话与采访

索尼在线娱乐公司的技术总监莱恩·伊莱姆就网游《PlanetSide 2》的尖端游戏引擎ForgeLight和索尼其他即将推出的MMO游戏透露了一些内幕消息。

A=莱恩·伊莱姆

Q：设计用于多款MMO游戏的引擎，对于索尼来说是多大的挑战？尤其是《PlanetSide 2》和《EverQuest Next》这两款最早的游戏是否有不同寻常的要求？

A：你把额外的编程放进某款游戏一次，那么对于相似的一些游戏都可以经常用到这个功能。现在，我们能够在不同游戏中进行代码分叉，原因就在于快节奏的环境推进了科技发展的速度。显然，肯定不是从头开始那么辛苦，要省力得多。

Q：能够为游戏中复杂的环境提供照明，主要是因为ForgeLight强大的功能。这款引擎是通过什么方法实现的？

A：由于环境照明系统随时间而持续演变，所以无法将游戏对象进行“烘培”。游戏中有一个特殊的环境地图，该地图用来接收来自太阳和天空的光线，并且发射出间接光线，然后间接光线被卷积成MIP金字塔，接着通过使用预卷积环境的映射技术采取间接光线的样本。尽管对于如何获得局部表面产生的间接光照还没有解决方案，但是动态环境地图可以使玩家在室外玩游戏时获得十分给力的照明。

Q：那么，其中的映射系统又是怎样的？

A：引擎本身是支持PCF技术和ESM技术进行映射的，但《PlanetSide 2》只使用PCF以获得最佳性能。而CSM用来渲染太阳。针对《PlanetSide 2》的渲染器和流水线则采用传统的延迟渲染技术。该项技术受限于用户设置，最多可达到4G缓冲。

《PlanetSide》游戏设计的美术亮点

技术总监兼高级艺术总监特拉梅尔·伊萨克讲解索尼在线娱乐公司如何应用最新推出的ForgeLight引擎，将照明、poly counts技术、渲染器和物理定律融合在一起。

在渲染方面

“我们所有的渲染器都是在Maya中设置的。我们把常见的纹理跟游戏中的道具联系在一起”，伊萨克说：“渲染系统非常强大，使我们可以用多种技术实现试图模仿的游戏角色形象。”

光线下的盲区

伊莱姆说：“《PlanetSide 2》通常每帧渲染100多盏灯光，有三次左右覆盖每个像素”，“离散光线是无限的，但是每个像素不会被一丛不同的光线所覆盖。随着渲染像素总量的增加，渲染时间相应呈线性增长。”

真实色彩

“ForgeLight的照明系统是真实的”，伊萨克说：“由于现实世界中色彩混合在一起，所以我们也让这些色彩在ForgeLight里混合。如果我穿一件黄色T恤，走进一个有蓝色光线的房间，那么衬衫会显得偏绿。同样道理也适用于ForgeLight里的各种色彩。

物理加速

虽然这款游戏还没有采用“碰撞物理系统”，但是NVIDIA的PhysX技术已经深深融入到《PlanetSide 2》的整个研发过程。“游戏中几乎所有的角色和道具都是这样的”，伊莱姆说：“通过PhysX技术在数以千计的客户间进行协调是个巨大的挑战。”

动态捕捉

制作每个全副武装的角色需要15000个左右的多边形。“我们运用‘动态捕捉获得标准移动，用手工动画获得以第一人称出现的角色动画”，伊萨克说：“研发人员进行手工动画和动作捕捉动画时，都能从IK系统得到一些帮助，包括将手放在把手上，握持武器，并确保脚接触地面等。”

开阔视野

ForgeLight使用了大量的技巧和优化技术，对单一、无缝和高细节的环境渲染。“ForgeLight利用实例化几何体解决方案，使我们能够快速地渲染所有同类别的道具”，伊萨克解释说：“让我们连同细节水平系统在游戏世界Auraxis做出令人惊叹的事情吧。”