使用Substance纹理制作《赛博朋克2077》流程分享

2021-01-04 17:58:47

2020年最受期待的游戏之一《赛博朋克2077》于前几日正式上架。坐落在一个复杂冲突的未来中的夜城，在视觉上令人叹为观止，而巨大的地图让我们知道了解了CD PROJEKT RED在重塑赛博朋克类型的同时，如何精确地描绘一个反乌托邦的未来。我们很荣幸与技术美术总监KrzysztofKrzyścin进行了访谈，他将带我们一览Substance Painter和Substance Designer在他们工作室制作流程中的集成。

KrzysztofKrzyścin：朋友们大家好！作为技术美术总监，我主要致力于游戏引擎REDengine以及工作室使用的所有外部内容创作程序中的与艺术相关的管线和渲染技术的研发。我不仅对让艺术家有可能提高游戏视觉效果的质量方面感兴趣，而且对使内容创作更有效和简化也很感兴趣。对于《赛博朋克2077》，我们的研发列表非常长。浅谈几个：多层着色器管线，程序化模型系统，天气（带有体积云！），材质库，破坏-包括车辆和树叶，长距离人群和车辆，代理系统，世界地图，几乎所有模拟运算以及游戏内的着色器。

我们还研发了用于多个内容创建程序的自定义管线和工具，其中一些（例如Substance Painter和Substance Designer）已深度集成到我们的内容创建管线中，从而允许艺术家为角色，车辆和环境创建惊人的细节。

赛博朋克2077是一年中最受期待的游戏之一。在这样的项目工作感觉如何？

我喜欢将其视为旅途，就像在爬山一样。首先，你需要准备，准备、收集正确的装备，最后但并非最不重要的一点是-选择正确的同伴。当然，通常是下雨天，寒冷，而且道路漫长而艰难，但同时也很有意义。尤其是快到终点时当你回头看看一切都顺利地开始推进。当然，到目前为止（来自记者和用户）的积极欢迎使我们极大地增强了信心，因为该游戏很好地定义了《赛博朋克》和《赛博朋克》的定义，并且每个对游戏感到兴奋的人在真正接触到这款游戏时都能切身感受到这种兴奋。

是什么使《赛博朋克2077》与您以前开发的游戏不同？

我们需要添加到引擎中的用来处理如此人口密集但仍可自由探索的垂直城市的技术功能范围对我们而言是一大进步。每平方米我们都必须打包更多的细节，这不仅是因为第一人称视角的摄像头，而且还因为周围正在发生许多动态场景。我们称其为无缝游戏，是因为您-扮演名为V的新兴佣兵-可以在场景播放时与世界互动。例如，您可以坐在车上与中间人（为您提供某些工作的人）进行交谈时穿越夜市本身，并实时查看城市在你经过的情况。我们必须添加的另一件事是玩家的自定义选项，所有服装，武器，mod等——融合各种独特的发型、纹身、义体、载具——这让玩家有了无数种搭配的可能。

建筑环境对我们来说也发生了巨大变化。《巫师3》中充满了自然景观，并有一些较大的城市-比如诺维格勒是最大的城市。夜城非常密集，有更多不同风格的建筑。在Cyberpunk 2077中，我们需要彻底改变我们组装世界，资产和社区的方式。我们需要开发道路系统，交通和人群管理，全新的分层预制管线，可在室外和室内使用的全球照明，第一人称视角相机等等！我们知道制作这款游戏是一项艰巨的任务-但我们已经准备好直面挑战了。

告诉我们更多有关游戏的艺术指导方面的信息。您想传达什么样的视觉故事？

赛博朋克2077发生在另一个问题丛生的未来。在这个未来，世界将面临环境灭绝，全球变暖，人口过剩和巨大的贫富差距使富人受益，却忘记了穷人。但是人类善于适应、不断发展。人们利用控制技术来应对周围的危险，而社会仍在不断发展。

从项目的一开始，我们就想尝试经典传统的赛博朋克流派的视觉风格，但实际上需要对其进行现代化改造，并进一步扩大界限。充斥着霓虹灯的雨夜是一种极具标志性的图像，与赛博朋克美学紧密相关，但我们想让自己留下更多难忘的时光。令人着迷的日出，浓厚而污染严重的雾气笼罩着野兽派建筑的顶部，沙漠的烈日，城市的夜空–然后才是各个地区的界限，每个地区都有独特的形状和颜色，从霓虹灯闪耀到铺天盖地的广告的刺眼光芒。我们的计划是使夜之城本身成为游戏中的角色。

您为什么决定使用Substance？它在艺术方面是如何帮助到你们的？

从早期的概念来看，很明显该项目的规模将推动我们开发新的方法来制作材质。对于任何合理的硬件，都无法快速估计纹理内存指标和近似的磁盘大小。这是一个根本性的举措，但我们决定将分层概念应用于几乎所有模型中，包括一些FPP道具比如武器，角色，环境物体（甚至是地形节点）等。我们的想法是，我们不会存储任何独特的纹理，而是存储将在运行时与特殊蒙版进行混合的常见材料库。该遮罩对每个模型来说仍然是独一无二的，但是由于大多数时候它都很稀疏，因此我们可以将其打包成更小的数据占用空间。由于艺术家现在只需要绘制这些遮罩，因此可以提高美术流程的效率，而不是像过去那样将多个纹理组合在一起并展平。这也改变了网格的渲染方式，因为每个像素都需要计算和展平其图层。

当然，此过程必须非常高效。分层使我们有可能以原始磁盘大小的一小部分实现更高的纹理像素密度，从而将非常高分辨率的细节有效地填充到表面中。在与艺术家和我们的渲染团队进行了几次迭代之后，我们对它的工作充满信心，因此我们开始构建材质库。我们已经将工具子集作为插件集成到Substance Painter中，并将其推广给一些艺术家-他们立刻喜欢上了这种方法。当我们首次展示第一个游戏视频时，成千上万的资产已经在使用多层着色器，极大地提高了我们游戏的视觉质量。

能否快速概述一下你们管线中使用的各种工具？

我们使用Helix / Perforce进行数据存储库，使用Visual Studio编写代码和脚本-所有这些都由我们自己的构建系统管理。我们将Houdini用于程序化生成内容，计算模拟和特殊效果。艺术家主要使用Maya / 3ds Max，而我们的分层管道则通过Substance Painter /远程浏览器进行。使用Substance Designer完成材质库纹理，使用内部应用程序（材质库管理器）编辑所有的材质模板。大多数美术工具也通过自定义书架或插件公开，因此可以从不同程序使用它们。游戏资源是在REDengine中创建的，可以由几个不同的编辑器进行编辑。最后但并非最不重要的一点是，项目管理我们使用的是Jira。

您如何创建材料库？能否描述一下对Substance Designer的使用？

物料库几乎完全在Substance Designer中创建（从头开始或从扫描数据开始）。每个材料模板都包含一个图表，该图表输出albedo，法线，粗糙度和金属度——都是四方连续的。除了在Substance Designer中创建材质之外，我们还制作了各种微混合纹理。它们包括一个高度图alpha和用于遮罩材质的法线图。为了支持绘画流程，Mark Foreman（我们负责材质库的高级环境艺术家）创建了一组自定义生成器和过滤器。因为通常我们为我们资产生成的遮罩是小于正常资产的纹理的——因为需要混合材质的细节是通过微混合纹理实现的——用这些自定义生成器制作非常简单好用，而且在SP种使用是基本没有噪波信息的。

我们从非常基本的材料开始，例如混凝土，塑料和砖墙。随着产量的增加，要求将更多材料添加到库中。尽管我们在材料模板本身中确实有一些简单的表面变化，但是有一些是我们不需要的，例如，数十种生锈的金属或带有多种复合颜色的烘焙的佩斯利印花布。相反，我们拥有干净的金属和纯锈蚀，或者一个织物材料具有多种色彩选项。将它们与不同的微混合遮罩结合使用，可为我们提供所需的所有多样性。这样做的好处是，原始模板可以在整个生产过程中不断进行迭代，而无需更改实际使用它们的任何资产。

您能否详细介绍一下Substance Painter的使用和你们开发的多层着色器系统？

我们的分层解决方案与Substance Painter随附的分层解决方案不同，它由其他蒙版（微混合）组成，这些蒙版包括专用的法线贴图，可用于进行自定义的中间层混合。因此，我们可以在保持锐利细节的同时极大地减小蒙版尺寸。它还将其层链接到特殊的材质覆盖，该材质覆盖预定义了与给定材质模板关联的材质变化。例如，混凝土材料具有多个材质覆盖，这些定义了一定范围的环境风化，材料湿度以及可能影响普通混凝土材料的其他视觉外观。这为我们的模型提供了高度的唯一性，同时使资产在世界范围内保持一致。

为Substance Painter制作的自定义OpenGL着色器允许艺术家在绘画时预览模型。该着色器模仿我们的引擎中使用的着色器，将相同的纹理链接到适当的材质层，就像您在游戏中查看模型一样。我们甚至制作了一个自定义的色调映射解决方案，该解决方案与我们的引擎内色调映射器相匹配，以保持Substance Painter和引擎之间的同步。引擎着色器使用类似的逻辑进行图层混合，但工作方式有所不同，因为它使用计算着色器将可见图层烘焙到运行时纹理中。它并不是使用灰度蒙版，它使用一种我们称为数据银行的特殊版本-根据其表面覆盖面积打包的压缩数据图块。

能否告诉我们更多有关您创建的远程浏览器工具的信息，如何简化Substance Painter和REDengine之间的工作流程？

除着色器外，我们还开发了一个名为Remote Browser的独立工具，该工具可充当引擎与Substance Painter / Substance Designer插件之间的桥梁。它用作交互式图层编辑工具。它可以加载/卸载不同的材质层并编辑其参数，例如颜色和其他替代，或微混合和平铺。每次更改都会更新打开的模型的外观（无论是在我们的引擎中还是在Substance Painter中），从而极大地加快了创建不同模型变体的速度。想象一下，只需单击几下，即可将整个建筑上的裸露混凝土换成涂有油漆的涂鸦版。如果艺术家以后决定更改材质，此工具还可以管理蒙版导出/导入和图层重新分配的过程。

您在此项目中面临的主要挑战是什么，您如何攻克这些挑战？

世界的庞大规模和复杂性是最大的挑战。我们希望建立一个充满微观细节和深远远景的世界。所有这些都具有复杂的昼夜照明，风格迥异的气氛，无缝的游戏玩法以及两者之间没有加载屏幕。我们必须以一种可以在任何地方或一天中的任何时间，在几种不同的天气条件下快速可视化世界的方式来构建世界。我们需要在其中填充角色，载具（包括飞行中的AV），道具，互动和动态场景，最后但并非最不重要的一点-将所有这些得是合理的数据大小。

早些时候，我们决定需要将可伸缩性嵌入到引擎的每个可能的子系统中。对于最费性能的部分，我们实现了原始子系统的长距离版本。例如，我们有一种长途车辆渲染技术（基于简单的billboard），该技术替代了原始的车辆几何形状，从而可以一次看到数千辆汽车。我们将这种方法与所有底层世界几何结构的层次化简化相结合，这使我们有可能仅在玩家的近距离内处理我们想要的细节。第一人称视角相机影响了许多游戏方面的变化，包括故事讲述，场景，一般游戏玩法和互动。当然，这仅仅是冰山一角。我们喜欢冰山，雄伟壮观 : )

您是否可以分享任何有关Substance的提示和技巧？

当然，来自高级角色艺术家Marcin Klicki的提示：无论是角色，武器还是车辆，艺术家都喜欢在其上使用图案。碳纤维，材料线，抛光钢，阳极氧化铝，合理地组织这些材质可极大地缩短模型最终完成所需的时间。

马克·福尔曼（Mark Foreman）的另一个建议：首先，整洁有序地整理你的节点图表！在生产过程中可能需要在创建之后数周甚至数月重新调整材质。注释正确的图表可以帮助您节省时间，以回忆起过去做出的决策。利用自定义节点。如果您发现自己经常重复节点组，那么可能是时候将它们转换成可在以后的材料中重用的自定义节点，从而节省了一些时间。在Substance Painter中，如果没有从默认设置中获得所需的结果，不要害怕自己制作生成器。手绘可以使个人资产变得有意义。但是，一旦您开始处理大量资产，拥有一个或两个能够达到您想要的结果的生成器可以节省大量时间，从而节省下大量时间让你用到真正需要手绘细节的资产上。