愛伊米

遊戲技術這麼厲害?看完這個紀錄片,一大波B站使用者驚到了

去年8月份,《黑神話:悟空》時隔一年釋出的實機演示再次贏得了全網好評。遊戲中美輪美奐的場景和光影,可謂圓了無數玩家多年的西遊夢。而在好評背後,其實是基於Epic Games研發的虛幻引擎5、NVIDIA的DLSS技術等Gametech(遊戲技術)。

說起來也是奇怪,似乎每一次技術浪潮湧起,最終總會匯入遊戲領域,並由遊戲反哺和驅動現實升級,就像半導體(晶片)行業在遊戲的帶動下搭上了從理論到應用的“快車”,成為今天電子消費升級的驅動力、人工智慧等前沿技術探索的算力來源那樣。

在電子遊戲誕生的這半個世紀裡,始終有一個問題縈繞在許多人腦海裡:遊戲在世界的發展中究竟扮演著什麼角色,而它存在的意義又是什麼?這問題及令人好奇,但由於太泛又不知從何談起。而在今天逛B站的時候,一則影片讓GameLook找到了切入方向。

遊戲技術這麼厲害?看完這個紀錄片,一大波B站使用者驚到了

影片名為《遊戲技術給我們的現實世界帶來了什麼?》,作者是騰訊旗下的紀錄片工作室“青年理工工作者生活研究所(青工所)”。儘管影片只有短短半個小時,但作者卻透過深入淺出的方式,對遊戲技術的發展和應用做了很好的梳理和科普。

原本裝滿生澀難懂的專業知識的影片,在青工所有策略的引導下硬生生吸引了超過50萬的播放量,罕見地讓大量普通玩家靜下心來,去思考遊戲的本質和意義。

window。DATA。videoArr。push({“title”:“第3集:遊戲技術給我們的現實世界帶來了什麼?”,“vid”:“b0043twsnmx”,“img”:“http://puui。qpic。cn/vpic_cover/b0043twsnmx/b0043twsnmx_hz。jpg/640”,“desc”:“”})

偉大而隱秘的遊戲技術

實際上,從人類歷史上第一款電子遊戲誕生以來,遊戲行業的先驅們就從未停止過對虛擬世界的探索。從最初的示波器到畫素點,再到簡單的2D空間,發展到如今龐大開放的3D世界,在一次次邁向真實的變革中,困難總是不期而遇,同時也催生了足以影響世界的遊戲技術。

“光柵化”是一個典型代表。為了讓虛擬世界能夠呈現在玩家螢幕前,光柵化是必備的一種技術,主要是把物體的數學描述以及與物體相關的顏色資訊轉換為螢幕上用於對應位置的畫素及用於填充畫素的顏色。

遊戲技術這麼厲害?看完這個紀錄片,一大波B站使用者驚到了

簡單來說,就是把三維物體的資訊投射到二維螢幕上,並透過區分不同維度,如光暗、顏色等的光柵化影象並進行疊加,以求在螢幕上儘可能地呈現三維物體的樣子,這便構成了計算機圖形學的基礎。

若要使投射的資訊更加準確,呈現的效果更加真實,進階方法並不是拼命疊加更多影象,而是“光線追蹤”,即讓螢幕上的每一個畫素都能發射光線,並且繼續追蹤光線,讓反射的資訊每個像素髮出的光線越多,畫面就越清晰。把光線追蹤也作為一層圖疊在光柵化的場景下,在UE5新引擎的加持下,虛擬世界的樣子更加真是了。

遊戲技術這麼厲害?看完這個紀錄片,一大波B站使用者驚到了

現在,光線追蹤已經被廣泛用於動畫、電視、電影產品中,儘管其最先應用的場景是電影而非遊戲,但遊戲由於“實時渲染”的特性以及廣泛的影響力,應用在其中意味著光線追蹤在技術和應用範疇上又擴大了不少,推動了技術民用的過程。

除了要呈現虛擬世界,遊戲還需要另外一個重要的因素——虛擬人物。

如何能更真實地呈現虛擬人物?顯然,神態和形態都要一個不落。為此,最常用的技術是動作捕捉和麵部捕捉,前者旨在讓虛擬人物的動作更加擬真,避免違和感;後者則為了讓人物的表情不再僵硬。

舉個例子。在面部捕捉中,為了呈現人物豐富的表情,遊戲通常使用FACS系統(面部表情編碼系統),將人臉劃分為70個左右的獨立運動單元,透過不同編碼的組合產生不同表情。

遊戲技術這麼厲害?看完這個紀錄片,一大波B站使用者驚到了

這種方式也應用到了手機裡的emoji表情中,只要讓設計師完成52個來自FACS的表情建模,再透過攝影頭採集自己的表情,拆分成不同的表情權重,就可以再組合模擬各種自己的表情,實現情緒控制。

如今,對虛擬人物的建造已經取得了突飛猛進的發展,甚至可以複製一個現實世界的真人,比如那個著名的數字人siren,其原型就是中國女演員姜冰潔。而在剛剛結束的騰訊年度釋出會上,馬曉軼也以假亂真,以數字人的形象現身。

遊戲技術這麼厲害?看完這個紀錄片,一大波B站使用者驚到了

為了讓虛擬人物更真實,還需要它能對不同情況做出自發反應。為此,強化AI的深度學習演算法開始展現威力。用深度學習演算法訓練遊戲AI的本質,其實是設定清晰目標讓機器自動求解,隨時間推移就可以從完全隨機的動作中湧現出智慧,比如像人一樣走路。下一步,AI也可能培養出自主思考的能力。

虛擬世界和人物都有了,但這堆砌在一起還遠遠不夠,還缺了更關鍵的一步——人和虛擬世界的互動。典型如箱子能被推動,瓶子能被打爛,就像現實中發生的一樣。

這種互動被歸為剛性模擬,簡單說就是利用物理引擎模擬物體之間的碰撞情況。解決的方法是每隔0。01秒,物理引擎會檢測所有方塊的接觸,基於質量、體積、摩擦力等各種引數來計算受力情況,進而得到0。01秒後它們的位置和速度。

遊戲技術這麼厲害?看完這個紀錄片,一大波B站使用者驚到了

但虛擬的物體是不會因碰撞而爆炸分裂的,若想做出給效果,就需要把大物體拆分為無數個小物體(粒子),對每個小物體進行受力和運動計算。如此一來,就能模擬液體流動或爆炸分裂的效果,人與世界也隨即開始產生互動。

遊戲技術這麼厲害?看完這個紀錄片,一大波B站使用者驚到了

可能許多人沒注意到,以上這些遊戲技術正在不斷影響世界,應用到無論是駕駛練習、科研試驗,還是訓練一隻機器狗各個領域。騰訊roboticsx實驗室智慧體中心就致力於用虛擬技術來賦能實體的機器人,比如機器狗。

過去30年,遊戲推動、開拓和積累下來的技術正在不斷打破邊界,開拓新的可能,讓現實世界出現越來越多嶄新的面貌。而這些新面貌,背後都源於一個最基本的慾望,那就是玩家對遊戲的喜愛。

玩與學,遊戲的一體兩面

作為在市場上流通的商品,遊戲天然帶有逐利的屬性,因而大多數時候都會盡可能擴大娛樂性來博得市場關注。這個看似所有人都能懂的市場經濟邏輯,卻因遊戲本身的特殊性而被選擇性地忽視,乃至安上罵名。

除了娛樂性,遊戲還有許多價值。B站一位網友表示,優秀的遊戲其實不亞於文學作品。如果能不帶偏見地看待遊戲,那麼許多玩家亦或是普通人都會在這一虛擬的世界中得到陶冶,有所感悟。

在前年《黑悟空》第一次釋出實機演示影片時,他甚至幻想過能否有人把魯迅筆下的魯鎮做成開放世界。畢竟,若一個學生能以玩遊戲作為驅動力進行學習,過程中游戲技術所給予的立體反饋,相比單純拿起書棒讀會讓知識記得更牢固。

或許是遊戲的綜合屬性過於突出,從文化表現上看,有網友斷言作為“第九藝術”的遊戲很可能會逐漸取代影視,成為受眾最多的、最為主要的娛樂方式和文化載體。一些單機大作,相較影視,其內容承載更多,更具探索性、互動性、視覺效果更震撼,甚至在商業上更掙錢,當遊戲的開發愈加成熟完美時,影視會逐漸迎來陌路。

某種意義上,遊戲的過程其實也是學習的過程。一些人發現,無論是人還是動物,都會透過遊戲的方式進行學習。實際上,動物學家也曾解釋,貓之所以愛玩球,是因為它把球想象成了老鼠,在“玩”中模擬捕捉老鼠的過程,這其實是典型的、最早意義上的遊戲。

其他人也觀察到,遊戲自誕生之初,從僅僅娛樂放鬆的目的,已經逐漸演變為還原一整個現實世界的終極目標,而這個過程其實就是遊戲技術的不斷迭代和進步的最好映證。當遊戲行業力爭去用數字技術模擬現實的時候,其早已不是對一個遊戲的簡單追求了。

“很多企業為了現實和虛擬的連通不斷學習開發新的技術,也有更多的人從事這個方向。對建模、光影、渲染、動作、AI、物理等全領域的開拓,是足以在各個領域造福全人類的偉大研究。”他感慨道。

向著星辰與深淵

相比起遊戲所帶來的貢獻,它如今所揹負的罵名可能要更被人熟知。

從“電子海洛因”到“精神鴉片”,遊戲的正面價值沒有被放大,反而最基本的娛樂價值成為了替罪羔羊。一面是千億產值、可能改變未來的朝陽行業,一面是家長呼籲關閉、禍害下代的電子毒品,再加上整個社會普遍對遊戲抱有偏見,遊戲行業從來沒有如此矛盾過。

從客觀事實出發,一個能創造整個龐大虛擬世界的行業,並不應該遭受如此非議,併成為現在人人喊打的頭號嫌犯。要知道,遊戲凝聚的並不僅僅是遊戲人的智慧結晶,還有計算機專家以及其它一大片相關聯的跨學科專業。而遊戲也成為了新的前沿技術最快落地的領域之一,某種意義上是人類科技進步的見證者和探索者。

對遊戲的探索,其實就是科技樹點亮的過程。儘管每一個領域往深處的枝葉深入探索一下,都會愈發感到繁密到窒息和幽長得絕望。但如果想到,這只是順著枝往前爬,在遙不可及的枝葉最深處的新枝上,那些望向虛空,試圖讓枝葉繼續往前伸長的人,理應偉大。

····· End ·····

GameLook每日遊戲產業報道

全球視野 / 深度有料