7月31日，2018云創(chuàng)大會游戲論壇在杭州國際博覽中心103B圓滿舉行。本場游戲論壇聚焦探討了可能對游戲行業(yè)發(fā)展有重大推動的新技術(shù)、新實踐，如AR、區(qū)塊鏈、安全、大數(shù)據(jù)等。

　　Unity大中華區(qū)技術(shù)經(jīng)理成亮表示，實時渲染技術(shù)的跨平臺性能讓游戲體驗變得更好Unity大中華區(qū)技術(shù)經(jīng)理成亮做了《解秘Unity2018最新實時渲染技術(shù)》的主題演講，分享了2018年Unity在實時渲染方面實現(xiàn)的三個重要技術(shù)，包括圖形相關(guān)的可編程渲染管線、基于渲染管線推出的Shader Graph、PostProcess工具以及ECS、Burst等性能相關(guān)技術(shù)。

　　成亮表示，Unity具有完整的生態(tài)環(huán)境，一直致力于解決圖形、網(wǎng)絡(luò)以及AR問題，讓越來越多的開發(fā)者做出炫酷的游戲或者動畫。目前，Unity已經(jīng)開發(fā)了大量耳熟能詳?shù)挠螒?，還為電影行業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域提供了遠程數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)追蹤、遠程調(diào)試、貨幣化等能力。而這其中，一個關(guān)鍵的技術(shù)應(yīng)用就是今年推出的實時渲染相關(guān)技術(shù)。

　　Unity實時渲染技術(shù)具有強大的跨平臺能力，主要包括圖形相關(guān)的可編程渲染管線、基于渲染管線推出的工具、以及ECS、Burst等性能相關(guān)的技術(shù)。

　　成亮介紹到，隨著游戲種類越來越多，傳統(tǒng)的渲染管線已經(jīng)越來越難以滿足游戲功能的需求。而Unity推出的可編程的渲染管線，不僅可以讓用戶自定義渲染流程，而且具有非常好的擴展性，在保留了經(jīng)典C++內(nèi)核的前提下提供了更多的接口?？删幊啼秩竟芫€提供了兩套開源的模板，用戶可以根據(jù)需求來實現(xiàn)定制化的功能：

　　HD（High-Definition）主要針對高端的PC平臺，這一類管線提供了更加精確的模型和高級材質(zhì)，在定制渲染管線時對用戶更為透明，對于燈光的配置也有所增強，能夠幫助用戶實現(xiàn)非常華麗的渲染效果；

　　? Lightweight主要針對移動模塊和XR平臺，讓用戶在兼顧性能的同時可以適配到更多的設(shè)備。它采用的Single-Pass Forward Rendering可以支持8盞像素光在一個批次內(nèi)進行渲染，而且提供了非常便利的材質(zhì)升級工具。

　　? Shader Graph是一種節(jié)點圖方式，能幫助用戶無需編程即可創(chuàng)作，極大降低了編程門檻；

　　? 后處理站提供了豐富的效果功能，支持設(shè)置不同的區(qū)域和靈活可拓展的框架，此外也兼容最新的可渲染管線；

　　? 漸進烘焙可以方便用戶實時看到烘焙的過程，給用戶的工作流帶來了非常大的便利和效率提升。今年還會推出基于GPU的漸進光照功能，效率將提升10倍以上。

　　在性能方面，成亮最后提到，Unity推出的一套新系統(tǒng)，可以幫助用戶實現(xiàn)性能上的巨大飛躍。這一系統(tǒng)包括三部分：Job System，幫助用戶利用GPU多核處理能力；ECS，讓數(shù)據(jù)的內(nèi)存排列更為緊密，提高緩存的命中率；Burst Compiler，技術(shù)優(yōu)化的編譯器。

　　以下是成亮演講實錄：大家好！我是來自Unity的成亮。今天非常高興有這個機會來到杭州，跟大家分享Unity在2018最新的實時渲染技術(shù)。

　　今天主要分享的內(nèi)容有四點，首先我會對Unity做一個基本介紹，后面則會介紹今年Unity在實時渲染方面比較重要的三個技術(shù)：一是圖形相關(guān)的可編程渲染管線；二是基于渲染管線推出的工具，包括Shader Graph、PostProcess；三是ECS、Burst等性能相關(guān)的技術(shù)。

　　首先介紹一下Unity。2014年Unity在丹麥哥本哈根成立，它有三個創(chuàng)始人，他們分別提出了三個公司理念：開發(fā)民主化、解決困難問題以及幫助開發(fā)者成功。民主化這個概念很好理解，就是降低技術(shù)的門檻，讓越來越多的開發(fā)者能夠做出很炫酷的游戲或者動畫。相對應(yīng)來說，就要求Unity公司解決比較困難的圖形、網(wǎng)絡(luò)以及AR問題。

　　Unity具有完整的生態(tài)，它有很強的實時渲染引擎，具備強大的跨平臺能力，除此之外還提供了遠程數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)追蹤、遠程調(diào)試、貨幣化等能力。截止到2017年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，有200億應(yīng)用軟件安裝量，有30億移動設(shè)備是用Unity軟件安裝的。在排名前1000名的游戲中有40%是用的Unity，九游娛樂平臺新的制作游戲超過了50%，還有60%的VR和AR應(yīng)用是用Unity來開發(fā)的。Unity開發(fā)了很多耳熟能詳?shù)挠螒?，以及在電影行業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療、汽車等等領(lǐng)域，也有不少廠商用到Unity來做實時渲染的工具。

　　下面開始介紹實時渲染相關(guān)的技術(shù)。首先看一下圖形方面，今年我們最重點推出的技術(shù)是可編程渲染管線，相比之前的管線，可編程渲染管線提供了更多渲染的接口給到開發(fā)者，你可以按照自己的需求定義你的開發(fā)。當(dāng)然我們?yōu)榇蠹覝?zhǔn)備好了兩個模板：HD（High-Definition）主要針對高端的PC，這個管線提供了更加精確的模型，提供了非常高級的材質(zhì)，幫助大家能夠?qū)崿F(xiàn)非常華麗的渲染效果；Lightweight主要針對于移動模塊，讓大家在兼顧性能的同時適配到更多的設(shè)備。

　　這是目前的渲染管線，它可以定制的功能很少，你可以選擇Forward或者Deferred：Forward中物體接受的光照數(shù)量決定其渲染批次，當(dāng)光照數(shù)量很多時就會遇到新的問題；Deferred中是在最后應(yīng)用一次光照，但是Deferred有對硬件的要求，所以在某些移動平臺是不支持的。 除此之外，還可以編寫一些Command Buffer，也就是在渲染管線的時間點，比如上圖中綠點的地方，你可以插入自己的渲染。

　　著游戲種類越來越多，傳統(tǒng)的渲染管線越來越難以滿足游戲的需求。比如我們看到有非常3D的、光照非常多的游戲，也有2D的卷軸游戲，這些游戲用一條管線很難兼顧到這樣的性能；又比如一個2D的游戲或者一個FPS游戲渲染的時候有很多權(quán)衡的點，2D根本不需要光照，材質(zhì)也不用是基于物理的材質(zhì)......等等。

　　所以Unity在今年推出了可編程的渲染管線，它可以讓用戶自定義渲染流程，比如你的剪裁或者繪制物體，這些流程都可以按照自己需要進行控制。新的渲染管線有非常好的擴展性，針對原來的渲染管線進行了有效的提升，保留了經(jīng)典的C++內(nèi)核，提供了更多的接口，幫助大家盡可能化地定制自己的功能。除此之外還提供了兩套模板，大家可以根據(jù)需要去定制功能，而且這兩套功能都是開源的，所以也是給了大家一個非常好的參考。

　　首先看一下Lightweight，它主要針對移動和XR平臺，提供了非常方便的材質(zhì)升級工具，而且對于一些不需要光照的材質(zhì)完全兼容，所以升級到這套管線非常方便。它的渲染也和原來有所不同，采用了Single-Pass Forward Rendering，可以支持8盞像素光在一個批次進行渲染。我們之前做了一個Trash Dash實例，它是一個3D游戲，但實際上沒有利用到光照，所以它利用我們的材質(zhì)升級工具，就非常容易從原來的管線升級到了現(xiàn)在的管線。

　　下面看一下High，High功能很多，在這里就給大家做一個詳細(xì)的拆解和介紹。它分成六大塊功能，首先它的渲染管線有一個比較大的改變，渲染管線相對之前采用了新的模型，物理計算會更精確。它在定制渲染管線時對用戶更為透明，用戶只要關(guān)注設(shè)置的屬性就可以了，而不用關(guān)注選擇什么樣的管線。它主要針對高端的PC平臺，對于燈光的配置有增強，光照和陰影方面可以采用色溫來控制光照的顏色。光線形狀也有很多選擇，還增加了新的區(qū)域光。材質(zhì)比較多，提供了非常多的高級材質(zhì)，供大家選擇。還有基于分層的材質(zhì)系統(tǒng)，有變形的特效。調(diào)試方面，提供了新的可以觀察調(diào)試的窗口。

　　新的管線不用再去選擇配置，用戶根據(jù)自己的需求來設(shè)置渲染管線就可以了。一是增強了光照配置，能根據(jù)色溫來控制顏色，支持更多的形狀，包括錐形、方形或者金字塔形狀，支持光線顏色的效果；二是新增了區(qū)域光類型，支持實時區(qū)域光，而且區(qū)域光形狀包括了橘型、圓形等形狀；三是提供了新的光照模型GGX，在傳統(tǒng)模式下是單顯色模型，粗糙表現(xiàn)顏色不會飽和，而且會帶有發(fā)暗的現(xiàn)象；此外還新增了非常多的材質(zhì)，包括彩虹色加透明漆材質(zhì)的效果、雙面透明的效果、分層的模型、體積光和光速效果、No Occlusion Probe效果等等。

　　除此之外，新的管線還新增了調(diào)試窗口，在這個窗口中可以看到豐富的信息，包括材質(zhì)、光照等等。如下所示，這個圖可以看到正在渲染的物體表面的發(fā)線，它不光可以在編輯器上面使用，還可以實時連到PC端上進行查看。

　　在調(diào)試窗口支持只顯示某一種光照，比如只顯示慢反射。還支持中間的渲染目標(biāo)，比如Depht Buffer顯示，左邊只顯示了Diffuse Lightin。

　　hader Graph是一種節(jié)點圖的方式，來幫助大家無需再用編程的方式進行創(chuàng)作。它帶來的好處是不用編碼，可能減少了一些語法或者調(diào)試的痛苦，降低了大家編程的門檻。

　　后處理站有非常多可以選擇的效果，可以設(shè)置不同的區(qū)域，還支持靈活可拓展的框架，因為這也是一個開源的功能，所以大家可以根據(jù)需要去看，一方面提供了自定義的API，大家可以自定義，另外也可以看到整個代碼。另外也兼容最新的可渲染管線。

　　再看一下漸進光照烘焙，實時渲染場景有很多燈光是先靜態(tài)烘焙上取得，尤其是像間接光照，都是烘焙上去的，因為如果實時計算肯定來不及，所以通常在做項目的時候有光照烘焙的功能。而漸進烘焙可以實時看到烘焙的過程，而且可以優(yōu)先看到視圖窗口顯示的效果，這樣給大家工作流就帶來了非常大的便利和提升。除此之外，今年應(yīng)該還會推出基于GPU的漸進光照功能，這樣光照烘焙效率就會提升10倍以上。

　　今年在性能上面Unity推出了一套新的系統(tǒng)，可以幫助大家在性能上面有質(zhì)的飛躍。最新的系統(tǒng)包括三個部分：一是Job System，幫助你利用GPU多核處理能力；二是ECS，能夠讓我們數(shù)據(jù)的內(nèi)存排列更緊密，提高緩存的命中率；三是Burst Compiler，是技術(shù)優(yōu)化的編譯器。

　　如上所示，這是現(xiàn)在的系統(tǒng)。其中會引用到各種各樣的組件，它就是一個引用列表。這樣一來，這些引用類型沒有辦法控制它在內(nèi)存中的排布，所以它是分散在內(nèi)存中的，這樣數(shù)據(jù)分散的結(jié)果是導(dǎo)致緩存命中率比較低。還有一個問題，如果單核的情況，一旦任務(wù)比較多，它處理的速度就會越來越慢。

　　ntity Component System中，我們把數(shù)據(jù)和函數(shù)分開，Render包含了數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行分類處理，再派發(fā)給不同的任務(wù)進行處理。如下所示，這就是一個結(jié)合的架構(gòu)圖。

　　來看一個實際的例子，來看它具體提升了多少性能。如下圖顯示，傳統(tǒng)方式下飛船包含了Movemen組件，在這種情況下，同屏渲染了18500個飛船。但是再加入變形，在飛船里面就沒有了任何的應(yīng)用。所有的任務(wù)都是通過函數(shù)來執(zhí)行的，所以把它Job system變形化之后，性能大概可以提升到25000個，提升了三分之一的性能。

　　以上就是Unity最新的關(guān)于實時渲染的技術(shù)進展，希望能夠幫助到開發(fā)者能夠?qū)崿F(xiàn)更炫酷的效果，謝謝大家。返回搜狐，查看更多