本演講介紹巫師3使用Umbra實現的遮擋剔除技術。

筆記略過了一些過於平凡的實現細節，包括流的載入，如何向Umbra提交資料；也略過了一半以上關於“遊戲應當如何選擇中介軟體”的討論。

演講時巫師3還未面市。

影片：

https：//www。

gdcvault。com/play/10206

86/Solving-Visibility-and-Streaming-in

PPT：

https：//www。

gdcvault。com/play/10202

31/Solving-Visibility-and-Streaming-in

Umbra 3

Umbra是一個芬蘭中介軟體公司，做出核心技術之後，於2007年成立，專注於解決3d可見性。可以看到國外的創業公司相當的小而美，公司2014年的時候只有14個僱員，居然還分到了兩個國家：在西雅圖有自己的銷售分部，面向全球銷售。最近搜了下已經有4個銷售部了。另一篇文章中提到巫師3使用Simplygon做LOD，可以發現國外有不少中介軟體公司，這些公司可能很小，但是相當專業。

在和各公司密切合作的過程中，Umbra會根據對方的需求（例如Bungie公司），對技術做相應演進。使用Umbra技術的產品包括：

Call Of Duty - Ghost

Destiny

KillZone - Shadow Fall

The Witcher 3 - Wild Hunt

Unity（按：Unity確實是使用Umbra作為中介軟體的。不過應該不支援動態拼合）

Wichter 3的引擎團隊與中介軟體選擇

Wichter2開始使用自研RED Engine，現在是第三代。巫師2加強版是2012，巫師3是2015，比前作大35倍，開發了一個複雜的流式載入系統，改造了很多美術工作流工具。

引擎團隊50人左右，其中有16名左右的程式設計師，其他是QA和本地化人員

。

選擇中介軟體，最主要的理由是人力限制：你永遠沒有足夠的人力來做所有細節。選擇要點：

文件和支援

最好有原始碼

最好能為專案做定製需求

選擇和實施時的技術要點

記憶體管理：最好能定製分配器，以便跟蹤庫的記憶體使用情況

最好支援多執行緒。Umbra的烘焙和查詢都支援多執行緒

巫師3使用的中介軟體

Umbra 3

PhysX，以及其擴充套件外掛APEX

SpeedTree

Wwise

Scaleform

Umbra方：剔除資料的流式載入

Umbra是這麼工作的：輸入需渲染的所有多邊形集合，稱為

多邊形湯

，離線預處理後生成

遮擋資料卷

（tome）。對資料捲進行查詢返回可見物體。他的最大優點是自動化：

不需要手工標記

不需要美術進行簡化，直接輸入渲染用的多邊形集合

所以對於美術和程式來說非常友好，你只需要提供直接的資料就可以了。

[筆記][大地圖]Solving Visibility and Streaming in the The Witcher 3: Wild Hunt with Umbra 3, GDC2014

此時Witcher3的需求是：

大型開放世界，所以無法用人工方式處理。這很適合Umbra全自動流程

流式載入，並需要處理LOD，這個是需要解決的

流式載入

為了實現流式載入，Umbra 將世界切成矩形地塊，分開烘焙，每個地塊一個

資料卷

。在執行期，根據攝像機的當前座標和視距，載入區域性地塊的

資料卷

，然後透過計算合併為一個綜合的遮擋資料卷集合，提交給渲染系統查詢。出區域的地塊可以被解除安裝。

對於 Umbra 來說，這個演算法的實現難點在於：

每個塊必須獨立。即使計算遮擋資料特別是在邊界時，非常想利用其他塊的資料，也是不行的

邊界的匹配。鄰居塊的設定引數可能不一樣，有時候需要使用很巧妙的技巧

計算必須非常快，必須在幾毫秒內完成。基本上都是每幀或者隔幀查詢。

不過，在演講後有人提問的情況下，都沒有解釋任何具體演算法。

[筆記][大地圖]Solving Visibility and Streaming in the The Witcher 3: Wild Hunt with Umbra 3, GDC2014

左圖：預處理的分塊。右圖：根據攝像機視野判斷的需載入資料塊

LOD

要實現LOD，必須防止同一個物體的不同LOD將自己遮擋了。Umbra使用一個很簡單的方案，嚴格區分遮擋者與被遮擋者兩個概念，只有LOD0（即最高精度的版本）有遮擋能力，其他LOD都只能被遮擋。

Umbra查詢後直接返回LOD。 每級LOD有一個啟用距離，透過距離做裁剪，這樣做極大提高了查詢效能。此外，可以手工指定距離計算使用的參考點，得到更高畫質的LOD版本，以便處理放大鏡頭。

Umbra考慮過更復雜的策略，例如，按螢幕面積選擇LOD等級；又如，使用所有LOD的交集，而不是直接使用最精細的LOD0來計算遮擋（按：這是理論上最準確的結果，可能也會小幅加速）。但是總的來說，目前的簡化方法是足夠管用的。

流式載入的過程和效果

為了除錯，提供了一個自由攝像機系統，可以暫時離開主角，觀察當前的流式載入狀態。此外將流式載入的過程、記憶體佔用、模型統計、Umbra的統計資料視覺化。

32：00 開始有一段移動過程影片。其中綠色表示已載入的塊，黃色表示流式載入中的塊（載入是非同步的）。

[筆記][大地圖]Solving Visibility and Streaming in the The Witcher 3: Wild Hunt with Umbra 3, GDC2014

[筆記][大地圖]Solving Visibility and Streaming in the The Witcher 3: Wild Hunt with Umbra 3, GDC2014

同一個城市的三種情況。第一個是典型的情況：主角在城鎮門口，第三人稱相機。只有城市前面的物體被顯示，其他被剔除。

[筆記][大地圖]Solving Visibility and Streaming in the The Witcher 3: Wild Hunt with Umbra 3, GDC2014

最差的情況：從天空鳥瞰城市，整個城市基本都可見。

[筆記][大地圖]Solving Visibility and Streaming in the The Witcher 3: Wild Hunt with Umbra 3, GDC2014

最好的情況，主角在小巷中，玩家只能看到非常少的建築物。此時：

載入了43個

遮擋資料塊

遮擋資料塊

共 61M，外加動態生成的資料塊間資料15M

62000 個模型塊 （Mesh Chunk）

500 個模型塊可見

1。8ms 查詢時間

其中

模型塊

是模型的子部件，如下圖綠色部分為不同的模型塊。剔除以模型塊為單位，所以可以只看見一個塔的塔尖。

[筆記][大地圖]Solving Visibility and Streaming in the The Witcher 3: Wild Hunt with Umbra 3, GDC2014

此外，該遮擋系統透過包圍盒支援動態物體，可以剔除包括：

粒子特效

蒙皮mesh

模擬mesh （按：不知道是啥）

貼片，包括動態和烘焙的

資料生成

使用專門的伺服器組，在每夜構建時生成全部資料。同時，可以在編輯器裡面手工更新。每個地塊256*256m。烘焙時間最少幾秒，最複雜的地塊需要15~20分鐘。

實測效能

Skillige 島嶼

8*8km

平均載入 45000~50000個模型塊

平均可見 1~5%

Umbra資料 ~300M （資料+ID表）

40~80M記憶體佔用

Novigard 城（剛才圖片中的城市）

8。5*8。5km

平均載入超過100k個模型塊

平均可見2~5%

Umbra 資料 ~250M

45~80M記憶體佔用

[筆記][大地圖]Solving Visibility and Streaming in the The Witcher 3: Wild Hunt with Umbra 3, GDC2014

43：40開始展示漫遊過程，推薦看一下，可以看到模型塊拆分得非常細：

影片中房頂的兩個側面是兩個塊

最近處左下角房頂的正面的綠色草，就有3~4個塊，在視角移動時開關。

陰影圖目前還沒有使用剔除系統，但是理論上用起來很簡單，只需要先提交投影方向的查詢就行。物理部分也沒有使用該系統。