近年来，开放世界游戏越来越受玩家欢迎。与传统游戏相比，这些游戏往往能让玩家体验到更丰富的内容。对于开发者来说，内容的增加会大大增加研发成本。d成本。所以编程生成成为了制作开放世界游戏非常重要的工具。
在之前的GDC演讲中，育碧科技和Art Etienne Carrier详细介绍了胡迪尼引擎生成《孤岛惊魂5（Far Cry 5）》世界所使用的流水线和制作流程。
以下是GameLook听译完整内容：
《孤岛惊魂5》游戏内世界秀
艾蒂安载波：
我的名字是Etienne Carrier，我在蒙特利尔育碧公司做了3年的技术艺术家。我加入育碧的时候，《孤岛惊魂5》项目刚刚起步，是我参与的第一个3A项目。由于我从来没有玩过3A游戏，我加入育碧的秘密武器是我的编程研发经验。我已经做了六年了。
在加入育碧之前，我玩的是独立游戏。在这个过程中，我在我的R & ampD pipeline，所以今天很高兴和大家分享育碧在《孤岛惊魂5》项目中使用的程序化生成技术。
在我们开始之前，这是我们今天想要分享的内容的列表。首先，做一个简短的介绍，并解释我们希望解决的挑战，然后是这个管道的目标。然后，我们学习编程生成工具，这些工具都是从用户的角度来看的。
然后，我们将了解更多关于这个管道，然后详细介绍Cliff和biome工具，然后谈论一些在R & ampd流程，最后是总结部分。
1.挑战
在研发过程中。《孤岛惊魂5》的d过程我们遇到的一个挑战就是不断变化的地形。通过动图，我们可以看到地形在两年半的时间内发生了多次变化，所以我们的挑战是在迭代如此频繁的情况下，如何管理这么多的内容。
我们来看一小部分地形。这是我们关卡美术最初做的一个森林地形，这个植被分布和初始地形是一致的，但是随着地形的迭代，我们会看到植被的位置会有问题。
因此，我们希望在每次迭代中，这些植被能够根据地形合理分布。此外，我们还想确定当游戏世界中有多个玩家时，如何让他们看到的游戏世界是连续连贯的。
当然，面对这些问题，我们也可以在项目之初锁定这些地形的位置，但这显然是不现实的，因为我们要不断迭代才能满足最终发布的质量要求。
2.目标
考虑到这些挑战，我们建立了一个特殊的管道。
第一个目标是创造一个微管理工具，用更自然的游戏内容填充游戏世界。然后，这些内容需要与地形拓扑保持一致。比如这是同样的情况，但是植被完全是根据地形的变化来分布的。
随后，这些流水线需要自动化，所以我们使用了Houdini和Houdini引擎，以及一个在build machine上构建的Nightly build，主要用于每天晚上刷新游戏世界。我们有多种工具来处理游戏世界的不同部分，也就是地图。
所有生成的数据必须是确定性的，这意味着相同的输入需要导致相同的结果。无论我们怎么烘焙地形，都可以看到中间的地形是不变的。因为我们有夜间构建，地图之间的连接需要无缝。
最后一个目标，我们希望这些东西是玩家友好的。只有每夜构建不能保证用户能得到最新的数据。我们在工作过程中也需要随时更改这些数据，所以我们增加了很多工具。
3.工具
现在让我们快速看一下可以使用的工具。起初，我们只制作解决生物群落分布的工具，但随着项目的扩展，我们创造了许多工具。
首先是淡水工具，用来生成湖泊、河流、瀑布等水体。
以及围栏和电线工具。
用于在陡峭表面生成悬崖的工具
控制游戏中植被分布的生物群落工具
我们还有一个云生成工具，可以根据2D地图上的地形生成不同浓度的雾。
最后，我们还有一张世界地图，可以根据地形、树木等因素生成世界。
4.用户视角
我更喜欢通过用户的视角来使用这些工具，所以接下来，我们就快速介绍一下使用这些工具生成一个游戏世界是什么感觉。
首先用户可以做地形化通行证。我们确实使用了墙机通行证来启动该项目，但大多数地形改造使用现有的工具。
然后艺术家可以在上面分配淡水，主要是利用曲线。比如这里我们直接使用淡水工具，然后地面上会生成水体和一些分布在水中的物体。
随后，用户可以生成悬崖，工具基本都是通过地形坡度实现的。虽然它可以被微控制，但大多数时候，用户不需要做任何事情，只需运行工具就可以在这些地形区域生成悬崖。
接下来，等级艺术家可以增加植被，主要是使用biome painter，然后biome工具会自动生成整个地形上分布合理的森林植被，它们还可以与水资源进行交互。
这些工具都很好，但是用户也想定制。艺术家可以清理一个区域，然后添加一条道路。因为我们做的是自然的，可以直接加到地图上。
可以看到植被会在路上投下倒影，路上的树已经被清除了。
但是还有一些资源需要手动替换，比如车辆，都是级别美工做的。在这个基础上，我们可能要稍微调整一下生物群落的绘制，比如增加行驶道路，周围增加一些树木。
刷新生物群落工具后，我们可以看到效果：
大概就是这样。
为了使用我们所有的工具，我们可以在这里添加围栏，主要是通过绘制曲线，围栏会自动生成。
用户也可以在地形中添加电线。在这里，我们可以添加两种相互连接的导线，所以我们添加单根导线和连接导线。如果用户没有为远处的地形设计导线，系统会自动生成导线。
这时候树木挡住了电线的去路，所以我们需要刷新biome工具，因为这些工具可以互相交互，交换信息。一个改变之后，其他的可以相应改变。
这些是从用户角度来看的工具。但是为了展示一些不能中断的工作流程，地形可以随时改变，比如降低地形或者在这里增加一个小岛。一旦我们对这些变化感到满意，我们只需要刷新这些工具。在这种情况下，我只需要刷新悬崖和生物群落工具。
5.管道
接下来，我们来看看胡迪尼引擎中的所有工具是如何工作的。我们使用内部引擎DUNIA作为输入，然后通过Houdini输出，基本上是两个引擎之间交换数据。
你可能知道什么是胡迪尼，但是这张图可以简单的说明它能做什么。
有些输入是用Python从dunia到Houdini，比如世界信息和世界名称。我们制造了不止一个世界，而是几个世界进行测试，并在上面运行这些管道。
我们还发送了文件路径，以确保文件保存在PC上的同一个文件夹中，这些文件路径也被发送到Houdini engine。我们还发送了地形、曲线和形状等。包括地形，比如栅栏，不仅仅是栅栏的分布，还有栅栏的形状和样式。
然而，编程工具的主要输入是地形本身。由于生成是在地形上的特定区域内完成的，所以地形被分成了许多小扇区，也就是图中的粉红色部分(64mx64m)，这是用户想要使用该工具时可以调整的最小区域。
在生成区域时，用户可以根据不同的情况进行选择，比如全图或者某个区域。所有的调整都可以通过相机的视角直接看到。
然后我们再来看看胡迪尼能发回的数据，比如2D地形数据，地形纹理布局，编程生成的几何图形，地形逻辑区，主要是地形的id号。所有这些数据都是暂时以缓存的形式存在于磁盘上，所以在Dunia和Houdini之间传输数据相对简单，因为避免了数据传输的加载时间。
实体点云中存储着一些特定的信息，如某些物体的具体位置信息、植被资源、岩石、可收藏的物品、贴花和VFX特效数据、预制建筑等。甚至环境中的动物。这些对象都有相应的id，以便进行准确的调整。
这些工具的关键是可以互联互通。编程生成是有序的，所以构建机器将总是按照这个顺序处理它们。每个工具都可以生成影响下一个工具的数据。有些工具可以写mask，有些可以读以前工具的mask。
比如淡水工具会写一个水掩膜，后续的biome工具可以读取，这样分发的时候就把水源考虑进去了。
6.悬崖工具
此工具的目的是在相对较大的陡峭表面上制作悬崖，并在地形上创建细节。
在本节中，我们将首先讨论之前Cry系列中使用的技术，然后了解工具输入、分层、几何、着色方法、地形数据、腐蚀、植被表面和数据输出到工具。
其实之前在《哭泣的哭泣》系列中并没有使用过这样的工具。《孤岛惊魂4》之前以及之前，游戏里的悬崖只是地形。虽然我之前没有做过这些项目，但是从这张图我们可以看出，之前的项目并没有把悬崖的细节填进去，因为手工做这些资源会增加研发成本。
但是在《孤岛惊魂5》项目上，我们要做更大的项目，才能让悬崖有更深的表现，这也是我们为它开发工具的原因。
这是一个只有地形的悬崖。
这是编程生成悬崖工具后的悬崖。
实际上我们是以地形坡度为起点，删除特定坡度阈值内的所有曲面，比如右减。这就是悬崖输入几何，也给玩家一个视觉上的提醒，有悬崖，不可能在上面走。
既然我们从这样的几何图形开始，斜坡上就会有拉长的菱形。为了摆脱这种情况，我们在几何体上重新网格化通道，得到一个具有统一样式的三角形。
那么，我们希望通过这些工具重现的另一个有趣的现象就是地理分层。图中的黄线是岩石随时间变化而形成的。为此我们创造了一个阶层工具，每个阶层都是随机的。我们给每个层一个唯一的ID，这样调试这些层就更方便了。
那么我们还需要控制这些地层的角度来达到想要的效果。通常，我们在RGB地形上做，然后胡迪尼会给出角度参数。
在选择参数时，我们并没有选择无限个数据，而是只用了四个，让用户可以选择最适合自己游戏世界的地形形状。
但是，仅仅这样，似乎不自然，于是我们做了进一步的处理。
首先，我们制作了一些噪声网格，并把它们分成两组。事实上，噪声是在低分辨率网格中形成的，然后转换到高分辨率网格中。通过这些网格，我们发现如果做小石头或者悬崖，效果不会很好。
通过使用噪声，悬崖表面被分成两组。
然后，我们在两个悬崖表面上运行具有不同种子值的分层工具，以便几何体具有真实的体积。
这里使用了挤出工具和置换贴图。
这时候几何看起来还是不尽如人意，需要减少三角形的数量。在调用之前，几何图形分布在不同的网格中。
更准确地说，每个扇区都有一个网格。如果你记得的话，扇形的面积是6464米，所以这里的每种颜色代表一个不同的扇形。我们这样做是为了更好的加载和流媒体传输。这是悬崖网格部分。
需要注意的是，游戏中悬崖是有颜色的。我们使用地形着色器，它可以使用与地形相同的通道渲染对象，因此悬崖可以使用与其下方地形相同的纹理。如果我们在悬崖下有草，一些悬崖将会是草色的。为了避免这种情况，我们必须确保悬崖网格被转换成它们下面的地形颜色。
为此，我们使用了最后一个工具，悬崖网格，将数据转回地形，取代悬崖遮罩和Stratatattribute。
然后用新转换的属性生成颜色布局，可以控制游戏世界的宏观变化。另外，应该说这个颜色本来是可以做成悬崖色的，但是我们没有这么做，主要有两个原因。第一，我们希望保留远处的内容，即使因为距离远，它们还没有被加载；此外，我们希望纹理颜色处理的编程生成所占用的内存尽可能低，并且由于我们使用了地形着色器，悬崖网格不需要任何uv。
我们移动到地形上的悬崖遮罩，并通过运行慢速模拟来扩展悬崖。我们可以看到散落在悬崖表面的点向下滑动以适应腐蚀效果。值得注意的是，腐蚀区域保留了原来的颜色。
通过使用我们的碎石散落在腐蚀表面，这些将被输出到实体点云。
从遮罩中，我们生成了地形纹理id，并制作了两个不同的带噪声的悬崖纹理。事实上，我们可以做更多，但考虑到我们分配给地形纹理的内存限制，我们只做了两个。
我们还可以在悬崖表面分布植被。我们探测的方式是把面朝上的悬崖分开，然后我们可以在这些悬崖表面分布树木和其他植物，如图所示。
最后，这些是Cliff工具传输给编辑器的数据，包括几何和碰撞，以及生长在斜坡上的岩石和树木实体点云，带有地形纹理ID，地形上的悬崖颜色和悬崖遮罩。
这是游戏中部分悬崖的截图。
7.生物群落工具
这个工具的目的是将生物群内容传播到整个游戏世界。这里我们会涵盖很多功能，主要是因为我们要制作的内容形式有很多，所以这个工具可以做很多事情。
第一步是从Heightmap生成地形，非常简单。
然后，从地形学拓扑中，我们生成了非生物数据，这是这片土地的物理特征。
值得注意的是，所有这些地形属性将是我们做大多数生物群的关键。
完成这些后，地形数据将存储在地形属性中。我们还引入其他2D数据，使用户通过工具生成的Biome Painter数据与编程生成的数据保持一致，如淡水、小路、栅栏、电线、悬崖等。
Biome工具的有趣之处在于，它不会一次性生成游戏世界中的所有生物，而是分为主要生物和次要生物进行生产。
主要生物群覆盖《孤岛惊魂5》世界大部分地区，约75%-85%。这些生物要根据地形来决定，比如有的地方是森林，有的地方是草原。
这个工具给了我们一个看起来非常自然的宏观世界。
Main biome还做其他东西，比如在生成的森林里给用户放置电线的地方。我们可以看到，在Biome工具中添加了电力线掩膜，以取代山区的数据和草地。
然后我们做了亚生物群落食谱，它由很多部分组成，每个部分代表不同的生物，比如森林，草原等。这些生物群落的中心是生成地形实体。
它可以在地形上分配单位，并修改和创建地形属性，但最核心的部分是确定每个物种的生存能力。
每个物种都为自己的成长和繁荣而奋斗，生存能力就是为每个物种确定自己喜欢的地形属性。最适应地形的物种会优于其他物种。
比如物种A喜欢生活在这个封闭的地形上，物种B喜欢生长在底部的FlowMap地形上。如果流图值足够高，那么物种B将优于物种a。
选择获胜物种时，还会增加一个生存半径。举个例子，在这种情况下，如果蓝色物种长到了绿色物种的半径内，就会被移除，也就是图中的红色物种。另外，我们也希望树下有草，所以这些不会被清除。
为此，我们设计了优先级半径，所以先评估优先级。如果两个物种的优先级相同，这时候我们就采取优胜劣汰。比如这张图，蓝种的优先级半径更长，而黄种的优先级是0，所以会长得更接近绿种。但是，我们不希望它太靠近蓝色的树，所以只要黄色的草太靠近蓝色的树，它们就会被清除。
生存能力对植被的分布起着很大的作用。接下来，我们来看一些自然现象。
左图中，流动的线上没有植被，右图中，山脉的盐碱面上几乎没有植被。为了模仿类似的东西，我们需要结合不同的地形数据。
通过融合地形非生物数据，我们可以为植被的分布创造一种特殊的节奏。然后我们把两种地形结合起来，也可以把噪声融合到地形数据中。
然后我们还要加上之前工具生成的排除蒙版，比如淡水，道路，悬崖等。
这样我们就得到了一个物种在这个地形中生存的分布图。
此外，我们的生物群落工具还包含不同大小物种的资源。在之前的《孤岛惊魂》生产系列中，这些物种的大小只是随机选取的，与地形和物种偏好的生活环境不符。现在，我们的工具可以根据不同的情况为这些物种选择不同的大小。
比如在这个场景中，很多因素都会影响树的大小。比如小树苗会分布在森林的边缘，大树会分布在比较大的森林的中心。
此外，海拔也会影响树木的大小。
虽然我们限制了材料的尺寸，但为了使植被多样化，我们设计了许多工具选项。例如，我们从50米的树开始，然后我们可以添加40米、30米等，并确保不同大小的树分布在适合它们的地形上。
但是，这样也会遇到一个问题，就是不同大小的树会形成阶梯状分布。为了解决这个问题，我们允许每种尺寸的树缩小或增大，以填充不同尺寸之间的间隙。
如果不想搞乱多样性，也可以用随机分布。
另外，同样的树，不同大小的树不一定一样，所以我们的工具也给出了多样化的选择。例如，在这种情况下，每棵树都有自己的多样性。
我们再来看另一个现象，就是林冠的生态演替。如前所述，小树往往位于森林的边缘，但有时也有一些分布在森林的中间。当你走进森林，你会发现一些小树也开始生长，并且已经达到了一定的高度。
生存能力会影响树的选择。但是，由于我们使用的地形不同，最终带来的多样性并不总是一帆风顺，这有时会使最高的树分布在森林的边缘。
为此我们增加了年龄参数，通过年龄的变化可以看到会出现不同的效果。
由于这一点，我们还可以使用斜坡来改变轮廓形状。
我们需要控制的另一个重要因素是这些树的密度。如果采用同样的密度，小树之间的距离可能看起来很自然，但是对于大树来说，就会显得拥挤。而且我们为不同的树做的资源也会导致不同的性能开销。比如小树占用的GPU比大树低，所以需要控制不同类型树的密度。
基本上我们的密度是由大小以斜坡方式控制的，但是年龄等方面的影响也会考虑进去。
另外，我们还可以通过坡度来调节植被密度。
这是一个不错的游戏内案例。例如，背风坡的树木比迎风坡的少。
还有一点要说的是，我们希望游戏中的色彩多样化。比如这里有很多草的颜色。为了节省资源创建的成本，我们添加了一个单独的颜色分布函数，例如，它可以通过生存能力或时间来控制。
我们可以在游戏中看到效果。
这些植被分布也需要有自己的轮换。默认情况下，它们根据地形坡度旋转。
比如游戏中，河边的草总是落到水面上。那是因为水岸总有一个斜坡。
另一种情况是树干弯曲。你可能在自然界见过这种现象。如果还没注意到，可以专门观察一下。遗憾的是，我们在游戏中没有做到这一点，我真的希望我们的系统可以允许这一点。
我们有
了其他一些比较酷的事情，比如这里的草丛会随风摇曳。
我们这里根据wind vector map对草丛做了旋转，但还按照地形影响对风向进行了调整，所以只要有风吹来，这些草丛都会按照风的方向旋转。
我们的植被旋转可以基于斜坡角度进行水平旋转，这是通过百分比控制的。
还有旋转抖动，我们对植被使用这些旋转的时候是随机的，除了岸边和固定地点的旋转是不便的，但大多数地方的植被旋转方式都是随机的。
说完了大部分控制植被生成的参数之后，然而biome取决于资源放置，因为有些植被的资源也会影响到地形资源，甚至会影响周围资源，比如两种不同的大树就影响了周边的物体分布。
比如这个树皮皴裂的树干周围有一些枯枝分布，另外，这些树木产生的阴影也会影响其他物种的生长。
为了实现这样的效果，我们在系统中将一些资源数据传回到地形当中，主要用于4种不同的事情，包括地形畸变、地形纹理、地形数据输出和地形颜色。
我们可以通过地形畸变举例，我们可以在这些分布位置生成一个mask，还能够与地形数据相结合，比如使用road mask获得与路相邻的信息。
这里实际上我们把地形提高了1米，对应在游戏里就会出现地形畸变。
我觉得这是一个非常有趣的功能，因为大多数时候，在游戏里树木都是直接长在地上，我们不会填补它所处位置的更多信息，但在大自然中，树根往往会会比地面高一些，他们还可以防止水土流失。
接下来近距离看看这些树根，我们非常希望它们与地形无缝融合，可以通过生成匹配的地形纹理来实现。
再次对分布单位生成mask，我们设置想要对这个mask生成的纹理数量，然后从菜单选择air texture，我们的工具随后会选择哪个纹理应用到哪些地方。
随后，地形id会被发送到编辑器，它就会按照需要与地形混合在一起。
接下来，我们或许还想要给树木添加额外的东西，可以通过树木生成attributes的方式实现，不过，这时候mask会存储于地形上，我们可以设置自己想要的参数和范围。
然后我们来到下一个节点，森林岩石，重新使用生成的mask。
然后就会触发这些资源之间的对应行为。
回到黄松树案例，我们还可以加入年龄数据，这就可以让我们根据树木年龄增加新的元素，如果你是生活在这样的环境中，就可以发现有些自然现象也出现在了游戏里，而不只是被阴影挡住。
我们还可以在树木中间增加小树，以增加生态演替效果。
做植被的时候，我们会不断迭代，增加更多的因素，直到实现这样完整的组合。
《孤岛惊魂5》的一个地图是一平方公里，这样的一个地图当中有60多万个单位分布，都是通过biome工具程序化生成的。实际上，我们在游戏里增加了大概70张这样的地图，以组成一个栩栩如生的完整世界，所以生成的资源量很大。
这是一张谷歌地球图片，比较有趣的现象是地形差异，可以看到干燥区域和湿润区域的绿色是不一样的。
为了让游戏世界更真实，我们还做了地形纹理色调，并且将它与自然的纹理颜色混合，这实现了地形颜色的多样化，中性的草皮是灰绿色的，我们通过与地形颜色的混合来实现光暗效果下的颜色变化。
放大世界一部分，我们可以看到地形颜色与植被混合的效果。
另外值得注意的是，以上提到的地形与植被颜色还可以用到草皮上，因为草丛着色器也可以选择地形颜色。
最后，我们从Houdini将数据传送到编辑器里，包括entities point cloud、地形高度图、地形纹理id等等。
由于时间原因，这部分我决定跳过，不过，这里展示一些研发过程中的改变，因为事情并不总会按照计划进行。
总结
我直接跳到心得部分，首先要说的是，更大的权利需要更多的责任，程序化工具可以生成大量数据，这让我们可以很好的控制性能，但这也会影响整体玩法以及美术。比如他们想在《孤岛惊魂5》做非常浓密的森林，但在实际上它并不是那么有趣，因为树木、动物不可能在这样的森林里生活，因此做生物分布的时候我们必须专门做一套工具进行控制，在提升密度的同时确保不影响玩法。
其次，设计优雅的工具带来更多机会。比如我们的biome就给我们带来了大量机会。
另外，将事情做的简单一些。虽然这已经看起来很复杂，但大多数时候工具都是偏工程化的，一旦确定了整体观，就可以投入一些时间对其进行简化。
聆听用户的意见，有些时候，他们可能更喜欢控制UI，而不是处理过程，比如我们的淡水工具，你可以自动生成河流，也可以让美术师手动设计，但大多数时候可能都用不到手动功能。
保持灵活，因为最初的计划并不总是最好的。
还有，确保在控制与自动化之间有比较好的平衡，过于强调手动控制会增加成本，但太多的自动化会让事情失去控制。
最后，感谢这些人对管线做出的贡献。
