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《黑神话：悟空》的大火，让它背后功臣之一的UE5狠狠刷了一波存在感(虽然之前就已经充满存在感
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)。
眼看着UE5势头越来越旺，隔壁的Unity坐不住了。这不，在不久前的Unite2024大会上，拉出了自家最新版本游戏引擎Unity6来炸场。
整场大会干货满满，最炸裂的极大场面之一，就是Unity6的技术能力展示。一段名为《
Time Ghost
》的4分钟短片，呈现的是一名貌似从蒸汽朋克风格的一战战壕中逃脱出来的士兵，在一个看起来巨大且空旷的山地中探险的情景。
《Time Ghost》是由
《铁匠》、《亚当》、《死亡之书》、《叛教者》和《敌人》等项目背后的团队开发的最新 Unity 原创实时电影演示，
使用了Unity6早些时候发布的预览版中引入的一些新特性。
这段影片当天是实时运行在一个
GeForce RTX 4090显卡上，重点突出了Unity6在视觉质量、项目复杂度方面的进步以及机器学习工作流程的实际应用。
全方位展示了Unity 6引擎在光照、毛发处理以及大规模环境方面的强大实力。
除了展示这段名为《
Time Ghost
》的短片，当天幕后团队还从如何
创建大型环境、高保真视觉特效、灯光设计以及构建角色等几个大方面做了技术分享。
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废话不多说，赶快跟着编编一起来看下吧：
首先从地形生成开始，这里提到的地形，指主要的水平和垂直地标，也就是角色站立、奔跑、垂死或执行其他动作的地方，如山脉、巨石、甚至是洞穴等大的垂直元素。
这里使用了两种不同的方式进行地形创建：完全从零开始创造环境和基于现实世界地点建造环境。
第一种情况下，团队决定使用
Houdini
来从零开始建立地形，选择Houdini的原因是它不仅是一个地形生成工具，用户同时还能使用其中的任何其他工具。另外Houdini与Unity交互得很好，可以
在两者之间轻松切换，进行创作和修改，整个迭代无比灵活。
整个短片中，大约有一个半的环境是从零开始创建的。比如下面我们看到的非常平坦的战争场景环境，团队从零开始，创建了一个2*2公里的环境。首先确定环境中的主要建筑地标，加入一些地形变化以增加环境的层次感。然后将创建的地形导入Unity，继续进行微调。
在Unity中，团队会对地形进行基础的纹理测试，并通过摄像机检查效果。如果战壕的高度不对，就再进行调整，继续添加更多细节(如处理着色器)，使用
Shader Graph
确保从近景到远景的视觉效果都令人满意。
确定了地形和基础纹理后，团队从资产库中选取适合环境的道具(如建筑物、车辆等)进行布置，继续不断通过摄像机视角检查效果。
最后一步，是散布植被、鹅卵石等小元素，增加环境的真实感，当然这一过程也是通过摄像机视角反复测试，确保视觉效果最佳。
而对于那些基于现实世界位置构建的环境，方法略有不同，但流程基本相似。首先选定一个适合故事发展的地方，然后带着无人机进行现场勘景，
用无人机进行摄影测量，通过软件处理分析无人机从不同角度拍摄的照片，获取真实世界地形的数据，以便创建更逼真的环境。
另一方面，团队还大量依赖于
LiDAR数据来创建地形，LiDAR数据提供了高精度的高度信息，这对于创建真实的地形至关重要。
每个环境块包含五千万个点，这样的大数据量使得处理起来非常困难。处理如此庞大数据集几乎不可能，为了简化处理，团队选择将数据“平面化”：存储每个点的高度信息，并重新投影成体素
（voxel）形式，以便更容易处理数据。在这一形势下，可以执行清理、修改数据等任何操作。
为确保数据可以在软件之间顺畅传输，团队建立了从Houdini到Unity的高效工作流，将处理后的体素（voxel）数据导入Unity的地形系统，直接在编辑器中进行进一步的调整和迭代。
在Unity中，团队可以通过放置摄像机来预览环境，并在此基础上进行迭代。还能够从点云数据中导出颜色信息、法线贴图等，用于增加地形的高频细节。同时使用拼贴图来增强纹理，或者用于散布等任务。
在创建虚拟环境时，可以根据项目的具体需求进行选择，无论是从零开始创建还是基于现实世界数据创建环境，关键是建立一个灵活且允许迭代的稳健工作流程。
另外的一大挑战是资产构建，团队没有使用任何在线资产库，从一片草叶到一块石头，再到一座山、一处悬崖，都是专门为了这个项目从零开始构建的。
摄影测量
：使用标准的
交叉极化设备来扫描小型到中型资产；
SpeedTree
:创建草、植物、树木和一般植被；
手工建模
：用于创建建筑物等非程序化资产。
处理完这些工作之后，导入Unity，根据环境分类(每个环境有一个资产库)，
另外团队还建立了一个庞大的植被库，
方便艺术家在工作时可以快速选择资产使用。
团队使用了程序化建模工具
SpeedTree来创建了短片中的树木，将附带纹理的树木资产导入到
Unity，再用基于扫描的材质来增强树木的纹理。稍微远一点的背景树木，则可以
一键生成假象（imposters）资产。
最后，团队还制作了一个程序化工具来布置根系系统。
通过在地形上分布各种资产（如植被、岩石等），可以提升环境的真实感和生动性。
团队在Houdini中进行分布规则的设置，同时开发了一个用户界面，暴露了一些参数给用户，以便艺术家可以轻松调整资产分布规则。从Houdini导出含点信息的数据集，由于点云
（point cloud）数据非常轻量，可以轻松传入Unity。
在Unity中，每个点携带有关放置何种资产的信息，点云数据转换为实际资产，每个点包含资产应放置的位置及其属性信息。Unity
会根据点云数据在指定位置放置预置体，并转换为点实体。不仅提高了效率，还可以与风系统以及角色互动结合起来，使环境更具动态性。
具体示例如下，使用Houdini中的工具来分析环境，创建分布规则。自动生成遮罩，根据规则散布点云数据，当然也可以手动绘制遮罩。
至于植被资产，可以将相关信息输入到Houdini中，设置比例、旋转等变化来增加自然感。这里提供了如密度、聚类等多种控制选项(
但大多数时候保持简单的随机化设置),可以选择使用一个或多个散布系统来增加灵活性。
通过使用Unity的实例化功能，可以高效渲染许多相同资产的副本。
LOD(
Level of Detail)
系统，还能确保远处的资产以较低的细节级别渲染，减轻GPU的压力。
在创建短片中的战争场景时，团队使用了大量视效。
团队利用了Unity的VFX Graph和粒子系统，以及Houdini/Blender中的六向光照和Flipbooks等技术，创造了大量视觉效果。在增强场景真实性的同时，也注意到了性能的平衡。
地面模拟
：
RBD模拟：用于模拟刚体动力学，如地形破坏、建筑物倒塌等。
虚拟动画纹理：用于模拟动态效果，如燃烧的余烬、闪烁的火焰等。
爆炸效果
：
六向光照：虽然不是完全的体积光，但在调整和与光照互动方面表现良好。
Flipbooks：用于模拟火焰、烟雾组件。
点光源：添加在每个爆炸上，以控制爆炸的冲击波及互动光照。
碎片和脚印
：
粒子系统：用于模拟碎片喷射，如土壤、灰尘和鹅卵石飞散。
视觉效果图（VFX Graph）：用于创建脚印，使角色与环境互动更加自然。
烟雾和雾气
：
视觉效果图、
Flipbooks
：用于模拟背景中的火焰。
其他次要视觉效果
：
RBD模拟：低分辨率模拟，但通过纹理和二级视觉效果（如碎片、尘土等）增强了真实感。
团队创建了多个可以随意调整和组合的子组件，虽然在短片中有些细节可能不是很容易被看到，但这些特效确实为增加最终画面的真实感做出了很大贡献。
在实时渲染的战争场景时，团队使用了自适应探针体积（APVs）以及其他照明技术来达到所需的视觉质量，同时保持实时性能。
1.
自适应探针体积(APVs):
在场景内多个点和方向采样照明环境(样本用于插值采样点间的照明)，提供了一种近似全局光照的自然高效场景照明。
能够在性能和质量之间提供良好的平衡，同时允许在没有完整光线追踪
计算开销的情况下进行动态照明变化。
自动化的设置过程，只需要点击按钮，Unity就会完成配置；当自动设置不起作用，也可手动调节。
流式传输对性能友好，不需要额外的光照贴图、UBO或纹理。
2.屏幕空间反射(SSR):
SSR可以为特定反射表面提供反射，但在处理遮挡时表现不佳，缺乏APVs提供的全局光照效果。团队选择性地在某些反射表面使用了SSR，在不影响性能的情况下增强真实性。
主照明：
点光源
：用于爆炸等特定效果。
APVs
：用于模拟主光源引起的间接照明，增添场景的整体氛围和真实性。
交互式的照明设置，允许光照效果
随着场景中角色/物体等动态因素与环境的互动而实时调整，看起来更加真实自然。
在爆炸中的照明还要考虑到光和粒子的相互作用。爆炸中的粒子系统不仅要模拟碎片和烟雾，还需要与爆炸产生的光源互动。此外，爆炸发生时，动态生成的光照也需要与场景中的其他光源协调，以确保光照的一致性和自然性。这里团队还通过六向光照(
Hexagonal Light)来实现近似的体积效果，以增强爆炸的视觉冲击力。
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