游戏开发是否正在变得越来越跨学科?

作者:Freddy 腾讯游戏学堂 2022-06-08 18.6k
前言:随着游戏品质不断提升,无论是大型游戏开发者,还是独立游戏人,都需要成为“多面手”。美术要懂技术,技术要懂策划,做关卡的要懂建筑学,做生态系统的要懂天气动物植被知识......在你的游戏专业领域里,都有哪些“跨学科”的例子?近期,腾讯游戏学堂联合天美工作室群在知乎举办“游戏是门技术活”主题圆桌,邀请游戏从业者探讨前沿技术发展趋势,分享职业思考和日常。以下为圆桌议题“游戏开发是否正在变得越来越「跨学科」?”中的部分讨论,欢迎感兴趣的同学通过阅读原文进入圆桌页面参与作答和了解更多内容。

游戏开发是否正在变得越来越「跨学科」?

#01

答者:wujun

腾讯天美技术中心技术美术专家

游戏是比电影更新的一种可交互媒体形式,是艺术和技术的融合。游戏开发团队一直是跨学科合作的,游戏品质不断提升更加强化了多学科融合的需求,高品质的游戏需要高质量地还原真实世界的部分特征,因此更加需要多个学科的知识帮助我们研究真实世界的现象和原理,应用到游戏开发过程中。

我想从两个方面来具体阐述游戏开发中跨学科知识的应用。

第一是内容创意方面。内容创作源于现实高于现实,能让玩家沉浸其中的游戏世界必须基于可信的世界观。

游戏项目开发的早期Concept阶段,内容创意团队会大量调研游戏主题相关的历史背景和风土人情,常见的方式例如邀请历史学教授做针对性的专题讲座;通过各种网站如维基百科、Google Earth、OpenStreetMap,或者专业书籍和论文,研究当地的地理环境和建筑风格、人的服饰特征和生活习性、动植物生态、大气环境等;从纪录片、电影、电视剧从提取美术素材;如果是基于现实世界题材,还可以去当地采风拍摄照片和视频素材。通过这些研究,主创人员从中提炼出支撑游戏世界观的支柱Pillars,作为整个游戏内容创作的指导原则,确保大团队在后续的内容创作中不会偏离这些指导原则,保证整个游戏世界观统一可信。

Pre-Alpha和Alpha阶段制作游戏原型时,会用到GIS地理测绘数据例如地形高程图,OSM城市街道布局和建筑数据来制作初始的模板,这些制作流程都需要其他学科的知识作为支撑。

[ OpenStreetMap网站经常作为游戏地图设计制作的参考来源 ]

第二是工具开发方面。我们需要更加深入地学习和应用其他学科的技术原理,开发出科学高效的工具,帮助内容创意团队创作高品质的游戏内容。

要模拟真实世界里丰富多彩的材质以及环境中的光照效果,需要计算机图形学。游戏角色的动作、衣服和裙摆的运动、水和云朵的流动,需要物理学中刚体、软体、流体动力学的技术,地形的生成需要流水侵蚀和热力侵蚀模拟的方法。光照和物理模拟的运算量巨大往往非常费时,而要提高这些工具的效率和性能则需要数学算法的不断优化。植被分布需要生态学知识分析温度、湿度、海拔与植被生长的关系,城市建筑的生成需要建筑学和城市规划的知识,游戏NPC的行为逻辑跟心理学有密切的关系。

此外,为了提高制作效率,通过Photogrammetry摄影测量学快速还原真实世界,生成高精度模型贴图。诸如模型减面、UV拆分等传统数字内容创建流程中非常费时费力的环节,通过AI机器学习的手段加速。我们也在尝试使用AI机器学习和计算机视觉的技术来辅助城市建筑的生成。

以上只是部分列举了游戏开发中可能涉及到的跨学科知识,随着品质的提高,游戏开发中所需的跨学科技术只会越来越多。通过融合多学科的知识和技术,产生新颖的内容创意,开发高效工具,制作高质量内容,是AAA游戏研发的趋势和方向。

#02


答者:FreddyHu


腾讯天美L2工作室高级技术美术

岱尔菲神殿的阿波罗神殿的女祭司,曾经对苏格拉底说,在雅典没有人比你更聪明了。

苏格拉底说,所有人都非常无知,只有我知道自己无知,其他人连自己无知都不知道,所以神说我最聪明。


在苏格拉底之前,一百年前孔子说过:

吾有知乎哉?无知也。有鄙夫问于我,空空如也。我叩其两端而竭焉。——论语 – 子罕篇


其内容是,译文:

孔子说:“我有知识吗?其实没有知识。有一个乡下人问我,我对他谈的问题本来一点也不知道。我只是从问题的两端去问,这样对此问题就可以全部搞清楚了。”

[ 看门狗:军团 ]

目前,游戏开发的内容越来越庞大,对于现实世界的仿真程度也越来越高。

跨学科深入研究变成了非常重要的一点。比如游戏结合生物,游戏结合地理,游戏结合物理,等等。

[ 地平线:零之曙光 ]

游戏开发是一个综合类方向的职业,之前的大部分开发人员都是基于“常识”在进行游戏设计。一旦开始深入研究后,如果和其它跨专业的专职研究人员对比的话,可能我们废了很大劲研究的一项技术,其实是原本专业最基础的东西。

[ 植物学家 by gettyimages ]

这不免显得班门弄斧,关公面前耍大刀。

对此,我深感自己的无知。

[ 意识不到自己无知的状态 ]

解构游戏世界

游戏世界再怎么变,也都是对于现实世界的仿真。不同风格的游戏,对于现实世界的仿真度不同。

那么判断游戏对于世界的仿真度,实际上最直观的表现就是对于人的五感(形/视觉、声/听觉、闻/嗅觉、味/味觉、触/触觉)影响。

[ 听觉和触觉 ]

在以往的游戏中,最主要的核心体验就是视觉和听觉。

其中的视觉就是包含了我们在游戏开发过程中的大量的开发过程,最终以光栅化渲染的方式呈现到玩家的屏幕上。

我们对于光照,着色模型,三角形变换等等技术的研究,都是其中的一部分。

我们所谓的渲染就是为了满足五感中的视觉对于现实世界的仿真。

如果是风格化的画面,也就是艺术抽象了一下。


渲染出来的每一帧的图像通过显示器,以电磁波的形式发射到人眼,形成一个感觉。一帧帧连续不断的画面会让人感觉到游戏中的时间是流动的。

而不同帧率对人眼的影响是不一样的,理论上来说就是帧率越高越好。但由于人类的视觉暂留现象,25 帧/秒以上的连续画面,就会让人不会觉得画面出现卡顿,这个 25 帧/秒就可以当作视觉方向研究的 BaseLine。

为了硬件成本考虑,帧率只要能满足玩家需要即可,并不追求无限帧率。当帧率一定的情况下,可以支付更多的性能消耗用于画面提升。


然后就是听觉,听觉可以营造气氛,增加打击感,并且带有叙事性。在游戏中基本是以 BGM, 音效,旁白,对话等形式呈现在玩家面前的。

听觉对玩家玩游戏时候的代入感有至关重要的影响,甚至人们在出生还没有睁开眼睛的时候就开始接收听觉信号。

这种感觉比视觉那样刺激的感觉稍微抽象一些,但就像音乐一样,更值得品味。

[ 幽灵:遗忘 ]

嗅觉和味觉目前在游戏领域发挥的空间很少,只有少量游戏会让玩家 闻到不同的气味 或者 品尝到不同味道。

最后是触觉。随着游戏的发展和游戏运行终端的硬件更新,人们可以在游戏中获得更多的触觉反馈。

在玩 PC 终端游戏的时候最普通的触觉交互就是玩家使用鼠标和键盘对游戏进行输入操作,操作后会给玩家带来视觉反馈。以前的街机游戏的摇杆触感会更加强烈,刺激。

[ 高分少女 ]

人类的大脑是很擅长联想的,比如在某些玩家玩儿射击游戏的时候,在鼠标移动时,身体会不自觉地跟着游戏画面一起晃动。点击鼠标开火的时候,会自然联想到自己像是真的在扣动枪械的扳机。

玩儿主机游戏的时候,大多会使用游戏手柄,由于游戏手柄的人体工程学设计更加合理,尤其是在玩儿射击类游戏时候,扣动手柄的 L2, R2 键,真的就像是扣动枪械的手感。而且玩家受到攻击时手柄的震动效果,会让人产生触觉联想。

在 Wii/Switch 等体感游戏设备中,对于触觉的发挥空间越来越大。甚至有真实的仿真枪,仿真弓箭模型来让游戏更加真实。

[ SwitchSports ]

以上触觉方面的,整个过程就是让玩家在游戏的输入和反馈时,由联想触感逐渐变为现实触感的过程。

视觉感知

让我们回到视觉层面。人们自从出生到这个世界,第一次睁开眼睛,就开始通过视觉来理解这个世界。这种对人眼感光细胞的刺激来地是最直接的。

在现实中,人类看到的物体是物体吸收光线后反弹出的电磁波的一个波段,这个波段中不同的波长刺激人眼中不同的视锥/视杆细胞,使人可以感觉到不同的颜色。

人们对物体的视觉感知是电磁波投射到物体上,反射到人们眼睛中后的感觉。


Electromagnetic Waves Seeing Objects and Color Essential Question

在游戏中是不存在物体的实物的,3D 游戏通过对计算机对 3D 几何形体的模拟,并且模拟光的吸收/反射/折射,最后光栅化到屏幕上,投射到人眼中,让人看起来相对真实。

那么目前游戏开发中,大部分开发人员,尤其是游戏美术和渲染工程师,主要做的都是制作视觉层面上的东西。

[ 游戏视觉开发 ]

在 3D 游戏开发当中,以视觉层面为维度的开发流程大致是这样的(不同的工作室会有一些区别):

场景:世界观设计 -> 剧情设计 -> 气氛图 -> 概念设计 -> 原画 -> 3D 建模 -> 纹理绘制 -> 材质调节 -> 渲染

角色: 世界观设计 -> 剧情设计 -> 概念设计 -> 原画 -> 3D 建模 -> 蒙皮 -> 动画制作 -> 纹理绘制 -> 材质调节 -> 渲染

其它:AAAA -> BBBB

[ Have a look inside the pipeline of Aesir Interactive! ]

技术美术主要负责区域涵盖了从 3D 建模 到 渲染 串联起来的过程。

这实际上就是我们视觉上能够看到的世界万物。

如果我们要通过程序化的手段自动生成一个星球,那么生成这个星球中的万物模型的前提就是我们要掌握世界万物的规律。

[ 无人深空游戏内截图 ]

世界万物的规律

人类通过语言和文字为载体,不断地迭代学习,形成了现代的知识体系架构。

由于人的精力是有限的,不同人通过自己掌握到的不同的知识体系,来对整个世界有着自己的认知。


很多年前,制作游戏是不区分专业的,各行各业都有。很多人基于兴趣进入到这个行业。

前些年,进入游戏行业比较对口的大多是计算机和艺术设计相关专业。很多游戏公司也进入到校园中进行校招。

近些年,国内外各大高校都纷纷成立了游戏类相关专业的教学。尤其是数字媒体技术与数字媒体艺术专业这些综合类学科。开始有了跨专业学习的苗头,其目的是跨越技术,艺术,创意之间的鸿沟。技术美术方向就招聘了很多这两个专业的毕业生。

游戏开发随着不断地发展,专业化程度越来越高,事物越来越真实。简单的对于现实世界的常识性模仿已经不够用了,对于数字化世界的描述越来越具象和深入。

[ 黑客帝国 – 觉醒 ]

比如我们从天是蓝的,草是绿的常识的了解,进化到了开始研究天空中的体积云,大气散射的原理。地表植物的生态关系与植物造景。

[ Simulating Tropical Weather in FRACRY6 ]

假如不进行跨学科深入学习的话,得到的结果就是原本从事游戏开发的综合人才,想要短期内速成,花费大量时间查找各类资料对于某一学科进行跨学科学习的内容,是该学科专业研究人员的常识性的知识。

而且会很容易由于知识的局限性,进入觉得自己非常懂,但实际上没有真懂的尴尬境地。

[ Dunning – Kruger Effect ]

这就是研究深度不够所导致的问题,也是我国大量游戏无法达到 AAA 标准的重要原因。

浮于表面的研究,构造的游戏世界,会得到很多错误的内容,并且潜移默化的让玩家认为游戏世界不是很合理,但又不知道为什么。这是因为普通玩家对于这些知识的了解更少。

举个例子就是,比如某个游戏需要开发一个茂密丛林的野外场景,很可能从概念设计开始,绘制的植物内容就是错误的。

因为从艺术的角度上来看,只要把整体效果画出来就好了,不需要完全懂得这个环境的生态,这样就面临着某些植物可能出现在了不该出现的地方,但是毫无察觉。

[ Three major types of vegetation in Nigeria ]

这从美术画面构成上来说,没有任何问题,树干是树干的颜色,草是绿色,河流是蓝色。最终一条龙制作下来,经过 3D 美术建模,关卡设计师摆放,到游戏上线,都不知道植物是错的,游戏就这样上线了。

很多情况下都是这样的表面思维,比如沙漠中出现的蜥蜴和仙人掌,地球是圆的。


假如我们以这种理念进行开发,来制作最近几年非常流行的 PCG 程序化开放世界生成,我们确实会得到一个看起来好像正确的,实际上又非常不严谨的开放世界场景。

目前国内的游戏开放世界 PCG 生成领域中,很少有真正能达到很多年前的 AAA 游戏对于真实世界研究的深度水平,浮于表面的简单功能就点到为止了。

很少有团队能够容忍长期的跨学科沉淀。在一个精细方面深入研究几十年的中老年人才,很有可能绩效不会很好。

那么如何进行:游戏+某学科 的研究呢?

技术美术属于最适合进行各个学科专业与游戏领域的一个入口。

由于其同时具备程序和美术专业的跨学科属性,可以把游戏开发中视觉相关的流程贯穿起来。

比如目前流行的过程化生成相关的:地形生成,植被生成,道路生成,建筑生成等等。这些内容在目前大多数的游戏开发团队中,都是由技术美术负责的。

[ FarCry 6 | Biomes | Wetlands ]

比如我们同样要开发一个茂密丛林的野外场景。

这里面就覆盖了几点能力:

过程化生成的技术能力:比如 Houdini 或其它工具。

任务拆解能力:把复杂的大块任务拆解为可实现落地方案的能力。

材质制作能力:制作各种不同植物的材质效果。

模型/纹理制作能力:这部分可由 3D 美术进行制作。

植物学专业的深入能力。

景观/环境艺术设计能力:游戏世界中,不仅要把植被生成出来,而且要美观。

[ Landscape Design ]

把这 6 点综合起来应用后,会得出一个相对比较完美的结果。

这里 1,2,3,4 都是技术美术本身具有的能力。

5 和 6 就涉及到了深入研究的专业能力,单独拆出来都是专业学科。靠短时间是无法达到很高的高度的。

那么假设我们招聘的这位技术美术本身就是景观设计专业或植物学专业的,那么就只要学习另外一科(景观设计/植物学)就好了,并且这两个专业本身又有一部分交叉性。这也是一种跨学科招聘和培养的一个过程。

所以技术和美术结合是入门级技术美术的最基础的必备要求。

中级技术美术会在技术与美术综合之后,再进行细分。比如 PCG 方向,工具链方向,动画方向等等。

高级技术美术会继续细分。比如 PCG 方向中的植物方向,建筑方向,地理地形方向。

它是一个从广泛,越来越细分的过程。就像是低分辨率走向高分辨率的过程。

但要注意一点又不是直接上来就细分,那样不如直接去原行业去做深入研究就好了。

先触类旁通,然后找准方向,深耕下去。

长期的跨学科精细化技术美术发展,结合大量的项目落地和优化经验,会使你变成越老越吃香的角色。这个过程可能是十几年,或几十年。

[ Lfelong Learning: Going Beyond the Neo-Liberal Tenets ]

否则会随着技术发展,工具越来越便捷,轻易被其它的高级美术/程序从业人员替代掉。

以上只是针对于技术美术方面进行了一些跨学科的思考。包括 ConceptArtist,LevelArtist,LevelDesigner 等等都可以进行跨学科研究。

小结

跨学科发展是游戏开发领域,尤其是向高品质游戏方向发展的必经之路。

没有这方面积累的团队,追求快速追赶上世界上成功的高品质游戏开发工作室是不切合实际的。积累下来的知识和人才,是靠大量的资本和物料所无法取代的。

#03


答者:腾讯游戏学堂

游戏作为一种具有互动性、沉浸感的数字内容,对技术与艺术等相关专业领域有非常高的要求,在游戏研发的过程当中就催生出了大量高水平、跨学科人才。

1)在内容创意方面,游戏包含了美术、音乐、剧情等多种要素,每个要素又由许多不同的内容组成,需要对应细分领域的专业人员进行协作,例如美术就包括人物设定、场景设计、动效动画、UI等等。

2)在研发制作方面,也需要深入应用其他学科的技术原理,以更好地实现创意表达。例如,模拟真实世界的材质或光照效果,需要计算机图形学;城市与建筑的生成需要建筑学和城市规划的知识;游戏角色的动作、衣服和裙摆的运动、水滴的流动,需要物理学中动力学的技术;而游戏NPC的行为逻辑也跟心理学有密切的关系。

- 以腾讯与清华大学深圳研究生院合作共建的互动媒体设计与技术中心为例,作为国内首个以培养游戏制作人为目标的研究生项目,每年招收的学生但对其综合能力要求非常高,同时这些学生的专业背景也非常多元,来自数字媒体技术、电子信息工程、动画、传媒、戏剧、心理学、化学工程等等不同专业。

- 就腾讯游戏而言,各个研发团队也汇聚了游戏引擎、人工智能、动作捕捉、技术美术等前沿科技领域的人才,以及非常多拥有基础科学专业背景的人才。

除了游戏内部的跨学科以外,电子游戏还深度融入在全球的科技产业链条中,并一直与关键前沿科技共生发展。近年来,得益于用户体验需求的不断提升,游戏已经成为AI、云计算、AR/VR、数字人等众多新兴技术的“先导性”应用场景,产业在承接大量专业人才就业的同时,也在不断培育高新技术人才创新的机遇。 可结合案例:

- 在AI领域,一方面,人工智能技术正不断融入到游戏策划、制作、运营等各个环节;另一方面,游戏也已经成为AI算法的训练场和数据来源,助力通用人工智能的研发。腾讯基于《王者荣耀》研发AI“绝悟”,构建AI多智能体与复杂决策开放研究平台“开悟”、并举办MOBA多智能体强化学习大赛,帮助行业沉淀AI人才,促进人工智能教育与科研探索。

- 虚拟“数字人”作为一个新兴领域,其市场正在快速升温,对专业人才的需求逐年增加。腾讯游戏内部已建立相对成熟的生产管线,并有多个研发项目为行业储备关键人才。今年,腾讯互娱的3个虚拟人登上央视五四晚会,与真人同台演出,代表着虚拟人作为一项游戏技术,可以承载更多的社会功能。未来,虚拟人也将在多种现实的场景中发挥更大作用。

- 在机器人领域,目前,游戏产品研发团队为提升NPC动作表现,而积累的智能体生成技术,也正在腾讯Robotics X实验室的机器人研发中应用,能够帮助机器人实现多人协作、精准控制、适应复杂的环境变化。该项目可以促进游戏与机器人领域的科技人才交流与协作,助力核心技术攻关。


来源:腾讯游戏学堂
原文:https://mp.weixin.qq.com/s/1Mp27lJsfCh-zThFGOROCA


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