关于PikPok的《Into the Dead》的实时光照设置：我们最黑暗的日子
了解PikPok的程序员和灯光艺术家如何为《进入死亡：》构建、优化和实现动态实时照明设置。我们的黑暗日子使用高定义渲染管线(HDRP)在Unity 6中。
挑战：
为恐怖游戏优化实时照明
项目人员：
35
平台：
PC
位置：
新西兰惠灵顿
你如何为恐怖游戏创造逼真的照明？PikPok的《进入死亡：》我们的黑暗日子是一款设定在僵尸末日中的2.5D生存庇护所游戏。玩家控制一群幸存者，试图逃离城市，探索废弃建筑以收集物资，并加强他们的临时基地以抵御夜间的亡灵攻击。
游戏的艺术方向强调性能密集型的实时照明和气氛，以传达一个衰败城市的不稳定性。每个关卡由一个详细的3D环境组成，在2D平面上导航，而这种2.5D视角为PikPok的灯光和环境艺术家带来了技术挑战。每个关卡中动态照明状态的数量之多——从昼夜交替到游戏内电网的波动——往往意味着同时渲染数十个实时灯光，有时多个照明场景同时可见。
了解PikPok如何在首次使用HDRP时应对这些照明挑战，并为他们最新的恐怖游戏完善复古外观。
《勇闯死人谷：《我们的黑暗日子》具有一个切割视角，这带来了几个技术挑战。
结果：
- 在RTX 2070或更好的高质量上，达到1080p 60 fps的性能基准，采用零光照烘焙解决方案
- 在屏幕上渲染多达八个实时投影光源，每个关卡最多可渲染70个实时投影光源
- 实施了全面的光照LOD优先级系统
- 促进了运行时的‘轮询’阴影渲染循环，利用HDRP的按需阴影渲染和缓存来改善帧播放时间
- 为艺术家构建了一个自定义关卡优化工具包，以微调和移除不必要的阴影投射
定义新的游戏身份
PikPok做出了几个经过深思熟虑的游戏设计决策，以重新定位Into the Dead，以吸引更“硬核”的受众，使用更强大的PC硬件。“这款第三款游戏是对[Into the Dead]的非常雄心勃勃的介绍，”工作室的首席出版官Karah Sutton说。“它更注重管理，并引入了更多的背景故事、更多角色和更深的游戏玩法。”
之前的Into the Dead 系列模糊地设定在1980年代的德克萨斯州，但Our Darkest Days使其正式化，事件发生在1980年8月，地点是虚构的德克萨斯州沃尔顿市。艺术方向旨在通过唤起真实的‘80年代电影外观来使这个设定栩栩如生，而不依赖于像分级这样的后期处理技术。
“我们希望颜色自然地通过相机呈现，就像当时的电影一样，而不是现在那样在后期处理中将蓝色推入阴影或将黄色推入高光，”PikPok的首席艺术家E’van Johnston解释道。“这个想法是利用光线来巩固一个时间点，一切都从那里演变而来。”
教堂关卡：每个彩色玻璃窗使用带有彩色光饼的箱形聚光灯。
光与影在恐怖游戏中扮演着至关重要的角色，因为一切都在屏幕上同时呈现。“在3D游戏中，你所看到的由你面朝的方向控制。”“在2.5D中，你只能看到我们决定你可以看到的内容，”PikPok的创意内容策略师Harriet Prebble说。“当一个僵尸藏在阴影中，然后在一闪而过的光线中显现出来——那一瞬间的光线变化给每个未见的区域带来了恐惧。”
《勇闯死人谷：《我们最黑暗的日子》的游戏内电力系统允许医院关卡中的灯光真实地闪烁。
评估图形管线
将这个雄心勃勃的《进入死亡的重新构想带给PC玩家，需要一个能够生成高质量、基于物理的环境光照的图形渲染器。在前期制作中，PikPok使用了Universal Render Pipeline (URP)与第三方工具结合，以模仿体积效果，但随着开发的推进，这种方法变得越来越不可持续。
团队决定调查HDRP，它提供了开箱即用的体积光照和雾解决方案。而且因为《进入死亡：我们最黑暗的日子正在使用Unity 6制作，艺术家们还可以利用HDRP的新特性，如IES光源配置文件和屏幕空间全局光照(SSGI)——高级程序员Sam Win-Mason表示，这些工具对实现游戏的视觉效果是“至关重要的”。
“我们对《进入死亡：我们最黑暗的日子的光照做出的最有影响力的决定是让整个管线实时，”他说。“从流程的角度来看，我们的位置可以在一天中的不同时间访问，而需要在各种光照条件下静态烘焙每个关卡的工作流程会因我们需要制作的大量关卡而减慢迭代时间。”
黄昏时的户外环境
勘察挑战
《进入死亡：我们最黑暗的日子中的每个关卡都由一个外部环境和至少一个多房间建筑组成。在任务（或游戏中的“搜寻”）中，玩家在废弃的房屋、教堂、唱片店、警察局、游戏厅等地寻找补给，从侧面视角探索每个环境。室内和室外之间的过渡很常见，玩家从窗户跳出或爬上消防逃生梯以寻求安全。在被黑暗笼罩的情况下，玩家依靠（实时）手电筒照亮周围环境。
室内到室外的过渡很常见，也是一个主要的照明挑战。
“通常在游戏中，你只需要在一定程度上照亮角色的直接环境，你可以忽略一些背景，或者遮挡一些东西，”萨姆说。“在我们的案例中，屏幕上有许多房间同时存在，所有房间都以非常高的保真度照明，并且有许多实时光源用于动态阴影、闪烁衰减和我们用来创造恐怖的其他技术。”这种视角显然对照明性能非常具有挑战性。”
手电筒让玩家在场景中对实时照明有一定的控制权。
构建自定义艺术家工具
因为《进入死亡：我们最黑暗的日子的照明管道要求非常苛刻，游戏中的一切都围绕它们进行了优化。在关卡甚至添加到构建之前，它们会经过严格的优化系列，以使其尽可能高效。为了帮助艺术团队完成这项任务，PikPok的技术团队创建了一系列自定义编辑器工具，用于优化关卡和实时3D灯光。
关卡优化系统包括一个工具，帮助识别可能导致阴影图集溢出的情况。它在编辑器中构建场景时模拟游戏相机视图，并标记任何低于某个屏幕空间大小的对象。任何对关卡照明没有实质性贡献的对象都可以通过点击禁用其阴影，从而在运行时节省宝贵的阴影图集空间。
瞬时动态光质量沿两个轴切分：当前的LOD级别（红到蓝）和光源对场景的优先级（1到3）。
另一个自定义工具，光优化系统，也有助于确保性能瓶颈不会影响玩家体验。“实时照明中最昂贵的事情绝对是绘制阴影投射器，”Sam说。“我们运行时系统的核心是我们的光优化系统。当创建一个关卡时，艺术家为场景中的灯光分配优先级，这与我们全面的光LOD系统一起工作，以动态缩小远离玩家角色或游戏空间的灯光的阴影图分辨率。”
多亏了光优化系统，灯光可以设置为仅在它们或它们的光锥影响范围在屏幕上可见时更新它们的阴影。阴影图渲染被设置为轮流调度，最小化CPU和GPU负载。“如果没有HDRP对光阴影图缓存和渲染的细粒度控制，这些系统对我们来说是不可能的，”Sam指出。
硬件商店关卡中的电力系统
老巴拉德关卡
在Unity 6中开发《进入死亡：我们最黑暗的日子意味着照明团队可以访问IES光配置文件，以帮助将游戏设置在1980年代。IES（照明工程学会）光配置文件是行业标准数据文件，定义了由现实世界光源（如灯、灯泡或灯具）发出的光的精确形状和强度分布。许多制造商提供自己的数据配置文件，以便照明艺术家可以准确复制其产品的氛围。“它们基本上是超级光饼干，”Sam说。
“我们游戏中的大多数灯光都使用IES光照配置文件来创建投射到场景中的光的衰减效果，”E’van说。“这有助于物理感和这些是真实灯光的感觉，而不是没有任何细节或细微差别的CG灯光。”它们还会影响体积雾等事物。”
“当你在客厅里有那种80年代风格的灯或在稀疏环境中的某种街灯时，你可以根据照明选择来识别环境——从灯泡的质量或类型到光的颜色，”Harriet补充道。“我们几乎可以仅通过照明来展示我们最黑暗的日子的复古环境之美。”
IES光照配置文件
目前，反射探针是《进入死亡：我们最黑暗的日子中唯一的烘焙照明形式，甚至这些也有实时组件。“我们的烘焙反射探针包含一个动态组件，根据高层次的电力系统驱动探针的乘数，”E’van说。“如果灯光因某种原因熄灭或波动，场景中的反射需要对此做出反应。在这些情况下，我们将反射探针的乘数降低到0.01，这给场景中的反射光带来了与Walton电网波动相调节的效果。”
反射探针是《进入死亡：我们最黑暗的日子》中唯一的烘焙照明形式。
问题解决
除了应对实时照明《进入死亡：我们最黑暗的日子的性能障碍外，PikPok的艺术团队还必须应对游戏2.5D视角的创意挑战。
体积雾几乎是高清恐怖游戏的必然，但切割视角使其蔓延的触须难以控制。“我们的横截面玩偶屋视图意味着雾在全局雾的情况下，无法通过那个横截面向摄像机前进，”E’van解释道。“我们使用局部雾体积来限制雾气到该横截面并向场景前方延伸。”这可以相当定制，因为我们也不希望雾气渗入室内空间。”
局部雾体积防止大气渗透到环境中不需要的部分。
另一个主要挑战是为黑暗、阴郁的室内和明亮、炎热的外部环境建立一个父曝光设置。“使用普通相机，在昏暗的房间里，曝光会改变以照亮场景，而在外面，曝光会改变以保持数值合理，”E’van说。“我们必须想出一种方法，使两个空间在同一帧中看起来都正确曝光。”
经过一些反复试验，灯光艺术家们采用了一种方法，其中曝光是手动设置的。“太阳的强度是物理上准确的，而所有室内灯光的强度值要高得多，打破了物理准确性，”E’van解释道，他指出这个小妥协对于提供更好的游戏体验是必要的。“外面有僵尸，里面也有僵尸，我们需要玩家能够看到这些威胁并做出决策，而不让相机或曝光使他们感到困难。”
《进入死亡：》的一个例子：《我们最黑暗的日子》的室内和室外可以在同一帧中同时曝光
赋予进入死亡新的生命
《勇闯死人谷：《我们最黑暗的日子}是PikPok备受赞誉的特许经营的重大进化，也是工作室艺术团队的巨大胜利。他们成功构建了一个实时照明管道，为高保真恐怖提供了一个雄心勃勃的新视角，同时首次使用HDRP，而没有妥协他们想要实现的目标。“我们发现HDRP的统一照明解决方案作为艺术家更容易使用，我们能够快速启动和运行，”E’van说。“这真的给了我们信心，让我们能够实现进入死亡：《我们最黑暗的日子}的艺术方向。”
PikPok目前正在评估Unity 6.1以利用可变速率着色进一步优化GPU性能。而对于玩家来说，最黑暗的日子才刚刚开始。《勇闯死人谷：《我们最黑暗的日子》的第一个重大早期访问更新引入了许多新功能，包括一种新的游戏机制：曲线球，环境和世界事件可以随着时间的推移对玩家的庇护所产生积极或消极的影响。
萨姆暗示未来更新中可能出现与照明相关的曲线球。“我们有这个关于区域性停电的想法。显然，我们需要动态照明来模拟这一切并使其看起来不错。这就是我们创建调节所有灯光和反射探针的系统的原因。这相当复杂，但如果我们能让它工作，那将会非常酷。”
废弃街机关卡中的电力闪烁
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