簡(jiǎn)約之美：移動(dòng)端渲染技術(shù)創(chuàng )新 NanoMesh
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跨平臺游戲體驗吸引了全球數以百萬(wàn)計的玩家。然而，這對游戲開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)則是一大挑戰，他們需要花費更多的時(shí)間和精力來(lái)調整內容適配臺式機、游戲主機和移動(dòng)設備。為了更好賦能開(kāi)發(fā)者，Arm 攜手騰訊游戲，在 2024 年游戲開(kāi)發(fā)者大會(huì ) (GDC) 上展示了一項不斷發(fā)展的全新渲染技術(shù) —— NanoMesh。移動(dòng)游戲開(kāi)發(fā)以往需使用平臺專(zhuān)用技術(shù)來(lái)進(jìn)行高多邊形網(wǎng)格建模，而 NanoMesh 可顯著(zhù)簡(jiǎn)化這一切。再加上其中內置的自適應剔除 (Adaptive Culling) 算法，該技術(shù)在移動(dòng)設備上的性能發(fā)展潛力巨大。2023 年問(wèn)世的旗艦智能手機就能以近 120fps 的速度，渲染整體場(chǎng)景復雜性超過(guò) 1.4 億個(gè)三角形的技術(shù)演示。
圖：包含超過(guò)一億個(gè)多邊形以及全局光照的技術(shù)演示
運行于智能手機上的屏幕截圖
NanoMesh 的目標
NanoMesh 與騰訊跨平臺全局光照解決方案 SmartGI 緊密結合，以一個(gè)純粹的目標為起點(diǎn)展望未來(lái)，即重塑移動(dòng)設備上的渲染管線(xiàn)，進(jìn)而優(yōu)化運行時(shí)性能，并簡(jiǎn)化內容創(chuàng )建工作流程。
雖然無(wú)縫渲染在臺式機上已經(jīng)很常見(jiàn)，但如今的移動(dòng)游戲開(kāi)發(fā)者仍需面對許多傳統工作負擔，比如光影烘焙和手動(dòng)的細節層次 (LOD) 設置。這一過(guò)程漫長(cháng)而煎熬，并且在成百上千的參數中引入人為錯誤的風(fēng)險也不容忽視。
NanoMesh 所采取的方法
圖：采用 SmartGI 和 NanoMesh 的
騰訊 Deferred+ 渲染管線(xiàn)
以上為騰訊 NanoMesh Deferred+ 渲染管線(xiàn)的概念流程圖。這里集群生成是在離線(xiàn)階段進(jìn)行的，而為了盡可能提高移動(dòng)設備上的性能，還做了許多額外調整。
圖：Auto LOD function(level) = floor(pow (base, level)) while base = 2,..max_base
我們看到目前臺式機上所采用的方法則更為保守，只考慮簡(jiǎn)單投影后網(wǎng)格的屏幕空間大小。這些方法都欠缺靈活性，因而無(wú)法實(shí)現定制的 LOD。而 NanoMesh 的衰減公式則同時(shí)考量功耗和攝像頭距離。具體來(lái)說(shuō)，當物體靠近時(shí)，我們優(yōu)先確保更逼真的細節；而當物體遠離時(shí)，又能迅速切換為使用比較粗放的集群，進(jìn)而在性能和質(zhì)量之間達到完美平衡。
采取傳統 LOD 方法時(shí)，示例包的大小為 1.8 GB，而啟用 NanoMesh 后，所需磁盤(pán)空間僅為 557 MB，減少了 70%，下載速度也提高了 70%。而在純網(wǎng)格數據大小方面，NanoMesh 大約僅需原總存儲量的 16%，就能達到同樣的視覺(jué)效果。
騰訊互娛研發(fā)效能部副總經(jīng)理李從兵表示：SmartGI 和 NanoMesh 都是前沿技術(shù)，有助于隨時(shí)隨地構建和部署游戲。對游戲產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，以合理的成本和性能預算呈現更優(yōu)異的質(zhì)量至關(guān)重要。在 Arm 的支持下，騰訊游戲致力于推動(dòng)游戲制作領(lǐng)域工具和方法不斷創(chuàng )新。我們樂(lè )于建立更為廣泛的合作伙伴關(guān)系，也非常高興能與世界各地的游戲工作室分享我們的研究成果。
旅程方才啟航
Arm 和騰訊游戲通過(guò)多年的合作，取得了今天的成績(jì)。從 2020 年開(kāi)始，兩家公司開(kāi)始嘗試在移動(dòng)設備上首次開(kāi)啟基于圖塊 (Tile) 的延遲著(zhù)色管線(xiàn)。去年，我們推出了具有 Ray Query 加速功能的移動(dòng)端 GI 解決方案，現在揭開(kāi)了新的篇章 —— NanoMesh。展望未來(lái)，我們將專(zhuān)注于優(yōu)化帶寬、簡(jiǎn)化幾何體處理和減少繪制調用。更重要的是，我們將為骨骼蒙皮網(wǎng)格 (Skinned Skeletal Meshes) 做好準備，這必將開(kāi)創(chuàng )移動(dòng)游戲角色動(dòng)畫(huà)的嶄新時(shí)代。
作者：安謀科技 (Arm China) 開(kāi)發(fā)者生態(tài)高級經(jīng)理 李陳魯
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