天美高级TA：浅谈大世界场景自动生成技术

腾讯天美J2工作室高级技术美术

本人是一名负责程序化生成方向的 TA，个人兴趣领域主要在大世界场景自动生成方向。

以往的场景生产基本都依赖于美术自由发挥，这样虽然可以更好地发挥美术的艺术创造力，但需要大量的人工来堆砌资源，而且一旦场景设计做了修改，整个场景的美术资源基本都需要推倒重做，因此传统场景生产的开发效率和修改成本都比较高。

为了能够加速场景的生产效率，程序化生成技术就成了不二的选择，这也是我目前最关注的新兴技术之一。

在程序化生成的流程搭建中，程序化 TA 主要负责模块拆分的设计，生成规则的抽样，生成算法的实现，以及程序化生成工具流的搭建。

基于数据源，很多东西都是可以通过程序化生成来制作的，如地形地貌的生成，河流的生成，植被的生成，基建的生成（道路，桥梁，建筑，街区），氛围的生成（如材质受酸雨的腐蚀，建筑从上自下的脏迹）等。

简而言之，程序化生成技术可以在仅需提供少量曲线数据，以及模块资源的情况下，自动化地将整个场景生成出来。

程序化生成具体是如何实现的？主要分为几个步骤。

01、获取数据源

如河流的分布，湖泊的范围轮廓，道路的分布信息，建筑的轮廓信息等，这部分一般可以使用曲线+属性的方式来表述。

由真实地图的 OSM 数据导入 Houdini 中形成的路 ，河流数据

生成方法分为两种，一种是通过算法生成独立的模型，这种方法比较适用于游戏中特殊模型的生成，如不规则的交汇路口，弧度比较大的护栏等。

另一种是使用预先准备好的资产，根据一定的规则，将模型分布在对应的点云数据上。比如草，树木，路灯这种一个点云代表一个物体的。又或者是类似于建筑模块这种，一组点云数据代表一个物体的，如图：

《黑客帝国觉醒：虚幻引擎 5 体验》建筑模块拆分示意图

大型建筑立面的墙可以用几种模块拼接生成。这种拼接方式的好处是能够节省模型、贴图的资源量，并且在游戏中可以使用 Instance Draw 的方式进行绘制，从而降低实时渲染的开销。

04、场景装饰物的填充和环境氛围的填充

比如建筑的挂件，街道上的路灯，护栏等。这些都可以通过抽样一些分布规则，通过自动撒点的方式进行生成。

比如如果设计师希望表达一种偏末世的场景，可以根据地势的走向，对场景生成一些环境氛围元素，例如：被水淹过的道路上可以生成一些青苔，建筑上可以生成藤蔓，根据不同季节，植被颜色，茂密程度可以有所调整，被海啸袭击过的区域植被，地形损毁程度的模拟等。

在大世界的程序化生成方向，最近令我印象比较深刻的内容是由 Epic Games 推出的《黑客帝国觉醒：虚幻引擎 5 体验》。

《黑客帝国觉醒：虚幻引擎 5 体验》

这款技术 Demo 介绍了一套完善的、基于 Houdini 的现代城市的程序化生成方案，它不仅考虑了如何对真实物件效果的还原，还考虑到了如何使用更省的方式实现效果，从而减少性能及资源量方面的压力。