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(tái)游戲體驗(yàn)吸引了全球數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的玩家。然而，這對(duì)游戲開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)則是一大挑戰(zhàn)，他們需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力來(lái)調(diào)整內(nèi)容適配臺(tái)式機(jī)、游戲主機(jī)和移動(dòng)設(shè)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(xiàng)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(tái)專用技術(shù)來(lái)進(jìn)行高多邊形網(wǎng)格建模，而 NanoMesh 可顯著簡(jiǎn)化這一切。再加上其中內(nèi)置的自適應(yīng)剔除 (Adaptive Culling) 算法，該技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備上的性能發(fā)展?jié)摿薮蟆?023 年問(wèn)世的旗艦智能手機(jī)就能以近 120fps 的速度，渲染整體場(chǎng)景復(fù)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(yùn)行于智能手機(jī)上的屏幕截圖
NanoMesh 的目標(biāo)
NanoMesh 與騰訊跨平臺(tái)全局光照解決方案 SmartGI 緊密結(jié)合，以一個(gè)純粹的目標(biāo)為起點(diǎn)展望未來(lái)，即重塑移動(dòng)設(shè)備上的渲染管線，進(jìn)而優(yōu)化運(yùn)行時(shí)性能，并簡(jiǎn)化內(nèi)容創(chuàng)建工作流程。
雖然無(wú)縫渲染在臺(tái)式機(jī)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(duì)許多傳統(tǒng)工作負(fù)擔(dān)，比如光影烘焙和手動(dòng)的細(xì)節(jié)層次 (LOD) 設(shè)置。這一過(guò)程漫長(zhǎng)而煎熬，并且在成百上千的參數(shù)中引入人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)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
以上為騰訊 NanoMesh Deferred+ 渲染管線的概念流程圖。這里集群生成是在離線階段進(jìn)行的，而為了盡可能提高移動(dòng)設(shè)備上的性能，還做了許多額外調(diào)整。
圖：Auto LOD function(level) = floor(pow (base, level)) while base = 2,..max_base
我們看到目前臺(tái)式機(jī)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(xiàn)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(dāng)物體靠近時(shí)，我們優(yōu)先確保更逼真的細(xì)節(jié)；而當(dāng)物體遠(yuǎn)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(dá)到完美平衡。
采取傳統(tǒng) 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(shù)據(jù)大小方面，NanoMesh 大約僅需原總存儲(chǔ)量的 16%，就能達(dá)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(gòu)建和部署游戲。對(duì)游戲產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，以合理的成本和性能預(yù)算呈現(xiàn)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(jī)。從 2020 年開(kāi)始，兩家公司開(kāi)始嘗試在移動(dòng)設(shè)備上首次開(kāi)啟基于圖塊 (Tile) 的延遲著色管線。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(xiàn)在揭開(kāi)了新的篇章 —— NanoMesh。展望未來(lái)，我們將專注于優(yōu)化帶寬、簡(jiǎn)化幾何體處理和減少繪制調(diào)用。更重要的是，我們將為骨骼蒙皮網(wǎng)格 (Skinned Skeletal Meshes) 做好準(zhǔn)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(jí)經(jīng)理 李陳魯
評(píng)論