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Web3畫質天花板？ Fusionist如何使用Unity引擎新技術打造3A級鏈遊

閱讀本文需 29 分鐘

Fusionist打造了一個基於機甲題材、星球探索的宏觀宇宙

原文標題：《還在觀望 Unity 的新技術？這家團隊已經用它們開發 3A 級遊戲了》

原文來源：Unity 官方平台

去年 11 月，一款融合了模擬經營、回合製戰鬥、SLG 玩法等元素的遊戲正式對外公佈，憑藉 3A 級的遊戲體驗，該遊戲迅速賺足了眼球，官方 Discord 社群用戶已累計至 94 萬，Twitter 粉絲數已累計至 84 萬，可謂萬眾矚目。

這款遊戲，就是《Fusionist》。

《Fusionist》打造了一個基於機甲題材、星球探索的宏觀宇宙，玩家將扮演機甲指揮官，管理自己的星球，收集稀有資源，升級技術，掃描藍圖來製造機甲，並建立生產管道。遊戲計劃於 2023 年底，正式登錄 Steam 平台。《Fusionist》項目組共有 47 名全職成員，均是遊戲行業的資深從業者，他們大膽使用 Unity 最新的前沿技術，如 DOTS、六面光照貼圖等，創作出了逼真的水體、雲層、爆炸等極盡精美的畫面。本文中，我們邀請到了開發者團隊，從技術層面講解 Unity 引擎在畫面表現方面的無限潛力。

HDRP - 打造物理真實的遊戲世界

Unity 高清渲染管線 (High Definition Render Pipeline，縮寫 HDRP) 採用了基於物理的渲染 (Physically Based Rendering，PBR) 框架，通過精確計算物體表面材質、紋理以及反射參數，可以生成更加真實的畫面效果。

HDRP 支持更豐富的視覺特效和後期處理效果，這使得畫面效果更加絢麗。例如，屏幕空間反射 (Screen Space Reflection，SSR) 和體積霧 (Volumetric Fog) 等效果可以賦予畫面更豐富的立體感和層次感。

此外，HDRP 還內置了色彩分級 (Color Grading) 和泛光 (Bloom) 等後期處理效果，這使得最終的視覺效果更加豐富多彩。

在《Fusionist》中，使用到了 HDRP 管線的許多技術，包括 Layered Lit Material，PBR 物理渲染、SSR、SSAO、體積霧、後處理、HDR 等。

關於 ScreenSpaceReflection，ScreenSpaceAmbientOcclusion，HDRISky:

通過使用少量的光線模擬反射，使場景中的物件即使接受較少的環境光照，被遮蔽處也會呈現出明顯的局部自陰影，進而提升物體的體積感和場景整體的光影真實感。啟用後可以大幅度的提升圖形品質，打開和關閉的差距對比參考：

Path Tracing

Path Tracing 的算法會從相機射出射線，當射線遇到物體表面時，會發生反射或者折射，它會一直重複這個過程，直到射線到達光源。開發者只要在 Volume 中添加 Path Tracing 重載即可。

Maximum Samples 最大採樣值，可用於控制組成最終圖像的幀數。這裡的數值越大，形成最終圖像所需渲染的幀數越多，當然所需的時間也越長，畫面效果也越好。

Path Tracing 會使畫面渲染效果變的更加逼真。遊戲中的機甲展示，宣傳展示圖均有使用

Layered Lit Material

HDRP Layered Lit，是 Unity 的高清渲染管線 (High Definition Render Pipeline，HDRP) 之一，它可以用於創建高質量的 PBR 材質。

由於《Fusionist》項目的機甲模型需要一套不同材質和顏色變化的 Avatar 系統，開發團隊在經過測試和討論後決定採用 HDRP 獨有的分層 Lit 材質，該材質球雖然是系統自帶材質球，但是依然可以很好地滿足遊戲需要的效果。

Layered Lit Material 中的同一對像上最多堆疊四種材質，這樣可以輕鬆地在 HDRP 中創建逼真且多樣化的材質。 Main Layer 是最底層，可以影響具有反照率、法線和高度的上層。 HDRP 在 Main Layer 之上依次渲染 Layer 1、Layer 2 和 Layer 3。

在《Fusionist》項目中，每個 layer 分別控制著一種材質效果和顏色變化。然後通過增加材質球的數量，把機甲外觀的豐富度可以無限擴充。

《Fusionist》的每個模型會屬於一個 RGBA 通道的 Mask 貼圖作為材質區域的分割，每一個分割區域的材質都可以賦予正常 Lit 材質的 PBR 屬性：

《Fusionist》採用通用的 PBRmask 貼圖來決定材質的表面物理屬性以及磨損等細節。

材質強化助力角色形像多樣化

HDRP/Lit 的 Type 中有更多的材質類型可以選擇，但是 layered Lit 中並沒有，於是開發團隊進行了改進和集成。

從而實現了非常特殊的材質效果：

基於上述材質參數，調製出了一系列相當出彩的材質樣本使機甲多樣化。

Unity 豐富的插件支持

KWS water System

KWS water System 系統是一個基於模塊的組件，模擬海洋/海洋/河流/湖泊/水池等水面。針對 PC/控制台平台和 HDRP 渲染的水系統，在《Fusionist》遊戲中實現逼真的水面效果。

Caustic 效果是一種實現部分淹沒的水下效應的方法。它可用於模擬光線在水中的折射和反射，從而營造出非常逼真的水下光影效果。

浪花製作：

製作具有海浪形狀的粒子效果；

將製作好的粒子效果應用到海岸線上；

為粒子效果添加泡沫粒子渲染效果；

KWS Water System 的 Flowing 功能可以模擬自然流動的河流、瀑布等水體，讓遊戲中的水體看起來更加逼真。此外，Flowing 功能還可以自動生成雜波、漣漪等效果，使得水體的表現更加真實且具有動態感，通過自定義流速、流向、水紋等參數，可以進一步增強水體表現的多樣性和真實感。

MicroSplat

MicroSplat 是一個 Unity 著色器插件，它可以用於創建細節豐富的地形材質，同時具有非常好的性能，幫助《Fusionist》在 Unity 中創建出更加逼真的地形效果。

MicroSplat 的地形混合模塊可以平滑地將對象與地形混合。

MicroSplat 支持多種貼圖控件，包括高度混合、紋理混合和細節貼圖。這些控件可以讓地形看起來更加細緻和逼真。

Expanse

Expanse 是 Unity HDRP 的一個實驗性功能插件，用於創建逼真的天空、雲和大氣效果。方便製作者很快速選擇一個任意時間段可調節的氣候天氣。

Expanse 提供了一些高質量的材質和著色器，可以用於創建逼真的天空、雲和大氣效果。開發者可以根據自⼰的需求調整這些材質和著色器的參數，從而創造出各種不同的效果。

Unity 強大的特效工具

使用六面光照貼圖製作爆炸和煙霧效果

在遊戲中實時渲染煙霧和爆炸效果一直是個難題，因為算出複雜的光線在煙霧中的反射和散射需要很高的計算成本。為了在遊戲中實現，開發團隊常用貼圖精靈來模擬煙霧。但是用貼圖精靈難以實現煙霧與環境光照的互動，看起來不太真實。

六面光照技術是一個比貼圖精靈更好的方法。它使用 6 個方向的光照貼圖，記錄從 6 個方向射入煙霧時，光線在煙霧中的反射和散射效果。在遊戲運行時，開發團隊根據當前場景的光照環境，選擇使用 6 個光照貼圖中的某一個或某幾個結合，來渲染煙霧精靈。這樣煙霧就可以根據真實的光照環境而變化其外觀，看起來更加真實。

Unity 2022.2 版本推出了一整套端到端的工作流程 (從 DCC 到 Unity)，可以逼真地渲染從烘培模擬中獲得的煙霧。此解決方案還包括一套現成可用的貼圖庫，旨在使任何人都可以輕鬆將煙霧效果提升到新的視覺保真度水平。

VFX Graph

VFX Graph 資產通常作為子圖提供，開發者可以直接將其拖入 VFX Graph 場景中使用。只需要調整簡單的屬性，如顏色、大小、動畫速度等，就可以有顯著的效果變化。

由於 VFX Graph 資產可以高度定制，同一個資產通過參數調整可以產生截然不同的效果。 一個資產就可以滿⾜多變的效果需求，大大提高工作效率。

此外開發者可以輕鬆地與其他 VFX 如火焰、碎片等組合，創作出更加複雜完備的視覺效果。不同 VFX 間通過參數鏈接可以實現協同變化，交互效果更加豐富。

ShaderGraph

Shader Graph 是 Unity 官方推出的，專門為 HDRP 量⾝定制的 Shader 編輯工具，它可以更加深度地集成 HDRP 的各項功能，與 HDRP Materials 和 VFX Graph 無縫鏈接，同時也提供了非常高效的工作流程。這使得在 HDRP 中使用 Shader Graph 創作 Shader 會更加簡單高效。

Cinemachine & Timeline

Cinemachine 提供多種 Camera Shake 模式，以及各種虛擬攝像機，如目標攝像機、軌跡攝像機、旋轉攝像機等，這使開發者可以輕鬆實現酷炫技能特寫。通過 Timeline 驅動，整個技能特寫的實現過程大幅簡化，開發者只需要在時間軸上設置好關鍵幀，選擇合適的虛擬攝像機。

配合 Post-Processing Volume 的 Depth of Field，Motion Blur，Chromatic Aberration 等效果實現極具電影感和戲劇張力的技能特寫，拓寬了技能特寫的創意空間與表現力。

Unity DOTS 動態維護性能提升

DOTS 在遊戲表現上具有高性能和可擴展性。

《Fusionist》最後將是一款全球同服的太空 MMO-SLG，高峰時服務器需要實時動態維護幾十萬個 Entity。 通過 Netcode for Entities 實現前後端實時同步，客戶端編譯至「Windows Target」，服務端編譯至「Dedicated Server Target」，在 Entity 狀態維護層面統一了前後端的技術棧，實現同程序員用同代碼倉庫。

在內部性能評測中，一台 AWS c6a.xlarge 服務器，可支撐近百個 System，幾十萬個 Entity 規模的宇宙模擬。服務器的 Logic Ticket 始終維持在 10 FPS 以上。

Unity 引擎在同一套工作流，同一個技術棧可支持多個平台。在官網的製作中，需要用到卡牌展示。卡牌僅需在 Unity Editor 中編輯，實現渲染效果後導出網頁格式即可整合至 Web 端。

Unity 第三方工具

Unity 的 World Creator 2022 可以幫助開發者快速創建高質量的地形，包括山脈、河流、湖泊和森林等。它支持多種地形生成算法和多種地形材質，可以創建出非常豐富的地形效果。

World Creator 2022 支持多種地形編輯工具和多種地形變形功能，可以讓開發者更加靈活地控制地形的形態和質感。

《Fusionist》是一個非常好的例子，詳細說明了 Unity 引擎的最新功能在實踐中的技術應用。憑藉其令人印象深刻的視覺效果和遊戲性，《Fusionist》揭開了 Unity 在 3A 遊戲方面的無限可能。團隊希望本篇技術文章提供了有價值的見解，並可以激勵更多的開發者去探索 Unity 引擎的最新功能。