提高游戏开发效率必知：程序自动生成场景应用

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　　procedural generation，也就是程序化生成。广义来说，就是将原来人手制作的东西，交给程序算法去自动生成。

　　严格来说不能算新技术，但是近年却因为3A游戏的内容制作量爆炸性地提高，加上open world游戏的流行，而开始真正发扬光大。

　　其中又以Ubi最为精通，开放世界类游戏高产大王（也最常被人吐槽内容重复）

　　自动生成的范畴很多，涉及美术资源甚至音乐音效，但是以场景生成应用最为广泛，所以也集中讲讲这块。

　　（评论里有很多同学反馈，这里强调一下：通常大厂open world用的procedural generation，只是用来做辅助生成，不是100%从头到尾的自动化（下文也提到），毕竟这是不可能达到高品质的。而即使狭义上100%的自动生成，例如minecraft， no man‘s sky，也往往有一部分基础部分是人先摆好，然后再随机像零件一样拼装的）

　　+ 自动生成场景有多大意义？

　　传统的场景制作流程，都是人手工往场景内添加物件，对于2000年代的游戏来说，当时的地图不算大，细节也没今天那么丰富，所以人手制作尚且能够支撑。

　　但现在场景制作量多到什么程度呢？

　　枭雄还是12平方公里的伦敦地图，而起源是120公里的埃及（部分）。广州大学城跑一次内环也才4.5km。

像这样满街都是的民房，内部有：

　　-各种家具、物品

　　-墙上有破损

　　-有很多地方要标记能不能攀爬、攀爬点在哪

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　　而这样的建筑，一个城镇有20~50座不等，而这样的城镇，在刺客信条起源里头光大城市就有5座，小的乡镇或者城寨更是到处分布。

　　你还不能都长一样（想想魔兽世界的人族兵营）

　　现在的开放世界游戏，物件数量往往都会百万级起步，并且为了尽可能呈现真实感，都要为每个地方尽可能增加细节（杂物、破损、表面凹凸）。这样如果全人手摆放，规模之大可想而知。

　　应用了自动生成的优势除了成本之外，就是可以大胆地提升很多东西的细节丰富度，比如far cry 5可以用比较低的成本就可以制作细节很高的山崖。

这意味着什么呢？

　　对于开放世界而言，最怕的就是玩家跑到一个地方发现没有内容。

　　以前这些山崖，只能作为一个远景看看，而现在即使爬上去你也会感到细节丰富，都是有相当逼真的碎石和植物，而不是光秃秃的贴图。（老滚爬山党路过）

　　另外，传统人工摆放，最蛋疼的，往往还不是产出第一版场景，而是策划要做修改的时候：

　　我的主角要帅气的从这个位置跑过去，把这个房子拆开，往两边挪一下，中间插个马路。

　　不够地方？想想办法嘛~

　　记得周围的花园还是要摆的漂漂亮亮的哦！

　　而自动生成意味着程序可以做到针对你新修改的内容，自动布置。

　　最典型的的就是在树丛里刷了道路，草丛会自动删除，同时周围的碎石还会好好看看的重新布置一下，以适应新的情况。

　　+ 主要难点

　　而这种制作模式也有很多难题，当然怎么解决这些难题就是自动生成的核心技术壁垒了：

　　1。如何避免重复感

　　场景之所以可以自动生成就是里头很多东西确实很好规则化。

　　但是规则化最大的敌人就是重复感，人为描述的规则往往考虑不够周全。

　　著名的No man‘s sky其实在自动化生成上已经做到很不错的水平，但上市依然一边倒的差评，就是因为重复。除了玩法缺乏之外，另一个就是自动生成并没有真正给玩家带来不重复的体验。去到一个新的地方，植物动物造型变一变，颜色变一变，其他都差不多。

　　即使技术屌如Ubi也没能完全摆脱自动生成产生的重复感，但是随着他们不断实践，我们能明显感受到品质在持续提升。

　　怎么解决重复感是一个很大的学问，往往不仅仅是算法的问题，还涉及美术设计，基础资源积累，甚至游戏玩法设计本身。这里只是简单说一下要点。

　　首先，基础资源的堆积也是很重要的环节：要搞清楚，自动生成场景不代表不需要人工资源的堆积，也就是你想你的自然生态场景看起来丰富，你还是要先有足够多种类的树木、石头。

　　No man‘s sky的动物就是将头、身、四肢、小配件等模型分拆再按规则重组，加上颜色、材质的随机来做出随机感。其实这个方法很不错，但是因为原始资源实在不够，最多几十个星球你就会觉得毫无新意。而随机可选的东西多了，重复感才会相对减弱。

　　然后，是自动生成选择的随机维度，要尽量容易产生有意义的差异化。比如生成动物，虽然靠部件换色能够轻松组合出几百个能看的组合，但是往往没有人会觉得里头有记忆点，从而感到烦厌。而相比之下，体型、夸张的形状，会更有记忆点。另外，用人的设计在里头做干扰，也是很重要的环节，比如加上生物的行为，行为与玩法又要关联。玩家遇到一些动物有变态的行为组合（能喷火又跑得快）

　　最后，就是算法产生的东西的随机性要符合自然的感觉，这个就要看具体的情景，例如树和灌木怎么混搭，怎么选择位置，怎么加杂色和大小变化，这些就不再赘述。

　　2。针对不同的物件/情景设计合理算法

　　目前自动生成并没有非常通用的方案，基本上针对不同的物件都要设计不同的方案，大到产生山谷河流，小到种树放石头布电线。

　　同样布置石头，在山壁上和在平原上不同，山壁需要考虑斜率，考虑山壁的材质是不是石头，平原上则考虑随机分布的合理性和去模式化感觉。

　　模块化建筑合成，不同的建筑风格可能都会有不同的思路。

　　而针对不同的游戏，这些方案往往还要跟着游戏的一些细节做调整，比如有些游戏要能攀爬，可攀爬的部分就要针对做设计。

　　当然，随着这些方案的持续积累，这些技术最终都会变得越来越全面和通用，毕竟常规题材还是有限的。

　　3。与人工布置的结合

　　目前还不可能做到从头到尾都让计算机生成场景（不然很多人要失业了），所以实际制作过程中还是需要大量的人工参与。