游戏为什么吃硬件解读游戏引擎

技术宅

现在游戏已经成为很多朋友的消遣方式，但是平时在玩很多网络游戏的时候，很多人都会发现现在的游戏越来越吃硬件。比如最近很火的《绝地求生》这款游戏，最低配置是i3+6GB内存+NVIDIA GTX 660（2GB），但是经实际测试，实际显卡则至少需要GTX 1060才能达到基本画质要求（否则即使开最低特效，在GTX 660、1080P下也无法上到60帧，而且此时游戏画面惨不忍睹，见图1）。不过和这款游戏效果类似的《H1Z1》的最低配置是i3+4GB内存+NVIDIA GTX 275系列或更高显卡即可。为什么同样引擎制作的游戏对电脑配置的要求差别却如此之大？这种差别的背后原因又是什么？今天就让我们来一探究竟。

画质渲染 你不知道的背后功臣

随着电脑配置的提升，现在大型网游对电脑硬件的要求也越来越高。一款游戏要让玩家感兴趣，首先游戏画面就必须“养眼”。那么怎么才能提升游戏画质？答案是使用针对画质渲染优异的游戏引擎。

游戏引擎就类似汽车发动机，一款外观豪华的汽车，如果发动机不行，那么在汽车上路后就基本是个摆设。因此一款可以让大多数玩家养眼的游戏，其背后必然有个优秀的游戏引擎。游戏引擎也有些类似手机行业里的“SoC”（系统级芯片），它可以让开发者们在一定程度上远离复杂的底层代码，进行所见即所得的建模，以及编辑地图事件等各种工作，从而可以让开发者快速完成游戏的开发。目前主流的第三方游戏引擎主要有两家，分别是Unity和Unreal Engine（中文翻译为“虚幻”），采用这些引擎开发的游戏，在载入游戏时常可以在游戏界面看到他们的Logo，比如在《奥里与黑暗森林》就可以看到“Unity Technologies”的字样（图2）。

优异画质的背后 游戏引擎是怎么占用资源的

如上所述，游戏优化画质和效果提升的关键是其背后的游戏引擎。那么游戏引擎又怎么会导致游戏对硬件性能的要求提高？

以《绝地求生》这款游戏为例，这款游戏使用的是虚幻引擎4。虚幻引擎对画质的渲染是非常优秀的，比如使用虚幻3打造的《桃园》，其画面渲染水平就非常优异，强大的光影特效及贴图技术让整个游戏画面非常精美（图3）。

现在虚幻已经升级到“虚幻4”，在虚幻4中为了提高渲染品质，Unreal Engine加入了大量和画质相关的特性，比如SSAO、体积光、PBR材质等特性，但是这些特性的发挥需要强大硬件性能的支撑（图4）。

虚幻引擎一直以来也都是侧重于高性能和高画质的开发工具，这样利用虚幻引擎开发的游戏对配置要求高就顺理成章了。举个例子，比如在《绝对求生》开启“极致画质”测试，在1080P极致画质下，内存占用在4.5GB左右，显存占用最高达到了5.3GB左右，这个显然一般玩家的显卡都是吃不消的。即使是在低畫质下，内存占用基本不变，但是显存占用仍然达到2.8GB。也就是说，现在主流玩家的GTX 1060 3G在低画质下才勉强不会出现爆显存的现象。游戏高画质、高占用系统资源的特性直接导致卡顿、掉帧的情况出现，给玩家带来极其不好的游戏体验（图5）。

另一方面，游戏场景不同也会导致资源占用大小不同。比如《绝对求生》是一款大场景和视野宽阔的游戏，这样必然需要更多的渲染细节。作为一款对战游戏，为了公平，如此宽广的视野中，某些特效是不能因为优化而关掉的。如果降低特效就大幅缩减树木、草丛、阴影等模型/特效的渲染，那对于开了高画质的玩家来说就不公平。因此这也是导致游戏占用资源过高的一个原因（图6）。

写在最后 要画质也要流畅

如上所述，对于一款游戏所需的硬件配置不同，一方面原因是使用不同的游戏引擎（比如一般使用Unity引擎的游戏就比Unreal Engine更节省资源，因为Unreal Engine对画质渲染要求更高），另一方面则是由于游戏场景设计不同所致。

作为游戏开发厂商，在已经使用某种引擎开发的前提下，他们就应该结合自己的游戏做更多的优化，保证玩家在享受高画质下更流畅地运行游戏，否则优化不当就会给用户很差的游戏体验。比如在实际测试中，《绝对求生》并不是只有户外大量植被场景下会出现高显存占用，即使是室内场景，显存的占用仍旧居高不下，这也意味着游戏的渲染策略仍然优化不到位。而即使是使用资源占用较低的Unity引擎开发的《仙剑 6》，由于开发者对点光源等特效的滥用，以及把贴图塞进内存而不是显存等错误用法，这也导致游戏极占资源。

作为玩家我们当然希望能够在享受高画质情况下有更流畅的应用体验，因此游戏厂商在开发游戏时就要选择合适的游戏引擎，同时在后续应该针对游戏流畅性做更多的优化操作。endprint