VR丨在《Sublevel Zero Redux》中，VR的舒适性和优化

译者：刘鸿（lewis2012）

审校：王玥亭（玥亭）

我们的第一个游戏叫做分层零（Sublevel Zero Redux），它是一个拥有六个自由度的射击类游戏，制作该游戏的的灵感来自于像黑暗侵袭（ Descent）和被遗忘的小岛（Forsaken）这类经典的作品，还受到了如Teleglitch和Rogue Legacy类似的角色扮演游戏的影响。我们最初计划在2015年末发布这款游戏，我们团队一直在不断修改这个游戏，并将在7月13日推出此游戏的VR版本，可以在Vive 和 Rift等设备上使用。

作为一个工作室，我们花了很长时间才达到这一点，我们认为克服一些技术和设计上的挑战是很有意思的，为此我们需要处理一些元素使这款游戏拥有激烈的零重力的射击的感觉，从而增加VR用户体验。

VR中舒适度设计

在完成终结分层零（Sublevel Zero Redux）的VR版本之后，我们做了大量的研究和优化，大大增加这款游戏的舒适度。终结分层零（Sublevel Zero Redux）游戏对于解决晕动症来说是一个很好的研究案例，玩家在游戏中可以向任意方向移动和旋转，通常没有非常明确的上下方向移动感觉，还可以快速对付来自各个方向的敌人和攻击。从我们的工作中得出了一些非常有用的结论，而且我们已经在例如欧洲联盟（Unite Europe  ）和VR开发者会议（Develop：VR）上展示了我们的研究成果。

因此，终结分层零（Sublevel Zero Redux）游戏的VR和非VR版本不仅在用户界面的设计上有所差异，而且在物理操作上也有差异。在虚拟现实版本中，操作杆的装卸明显加快，但是降低了最大转弯速度。这明显减少了加速旋转时所需要的时间，而且同时减少了大脑感知到的压力。此外，我们发现这些调整是必须的，是为了让游戏感觉更加真实，虚拟现实中，会感到一种无法控制地速度。这就是终结分层零（Sublevel Zero Redux）游戏中所看到的“隧道效应”。太空船转弯时，可以减少周围的视觉，因此大脑可以感知到大量的运动感。我们从许多玩家的体验中发现这些操作使这款游戏完全不同于其他具有运动感的游戏，所以终结分层零（Sublevel Zero Redux）是一个舒适度很高的游戏。

从其他人在VR这个领域所做的工作中获得了灵感，我们进一步扩展了隧道的选择。谷歌地球虚拟现实（Google Earth VR）引入了一种新颖的扭曲感，它不仅仅是减少了周边视觉化，还用一种“网格”取而代之。这可以给玩家带来一种坚实框架的感觉，使屏幕上的运动看起来与现实完全脱离。添加这种模式给我们带来了一些非常积极的效果。

我们还增加了一种模式，将驾驶舱排除在隧道效应之外。由于驾驶舱已经是一个固定的参考系，所以保持它的可见性是有意义的。现在，隧道效应只有通过改变太空船的方向才出现。玩家可以选择其他两种模式，旋转 加速模式和旋转 运动模式。前者中，当太空船在加速时隧道模式也会随之启动，而在后者中，不管船是否移动，隧道模式会一直存在。这些模式可以真实帮助动作敏感的玩家来享受游戏。

在现有的隧道强度设置里，将在许多选项中为玩家舒适设置进行微调。我们强烈认为这是重要的，我们研究的一个关键结论是，每个人都有不同的反应，所以玩家控制是至关重要的。但是有时候“大量的选择”就会变成一种“压倒性的混乱”，所以选择是很重要的，但如果玩家都不知道他们现在要做什么，那么就不重要了。通过所有的这些设置，可能的组合数量是24种，所以尽管没有上百种选择，但是考虑到要能判断一项改变是否使游戏变得更好或者更糟糕，进一步探索听起来是一项巨大的艰难的任务。

我们已经实现了预设功能，它一次性将所有设置更改为我们通过实验找到的一些有用的默认值。显然这是一个很大的进步。现在，不要摸索24种组合设置，这些组合的效果是单一而又复杂，更不用说组合在一起了。可以在深入了解之前了解一下大致框架，感受一下具体情况。但是我们仍然认为它不够好。“晕动”现象是一个非常主观的问题。为了进入菜单，改变预设，然后回到游戏中，这些仍然会以直接和容易方式。玩家需要能够无缝地感知到差异。

舒适的校准器

所以我们想出了一个新颖的方法。与其让你去菜单，摆弄各种设置，然后再回到游戏重复操作，如果游戏中有一个专用的模式呢？在这种模式下，你可以在不担心敌人或其他任何事情的情况下进行飞行，可以无缝地改变舒适环境，并很快感知到别人。

于是，舒适校准器诞生了。通过访问主菜单，用户可以直接进入游戏。与射击武器不同，开火按钮(不管你是在使用鼠标，控制器还是操纵杆)可以在预设之间随意切换。这意味着玩家可以在转弯或者循环中切换预设，还有什么更好的适合你的方法吗?

请注意，这是预先设置的，有太多的独立设置可以有效地映射到输入方法中，而且会使人很快感到困惑。因此，一旦你点击了你喜欢的预设值，你可能还需要在菜单上输入特定的设置。但关键的是玩家们已经很好地理解了哪些对他们有效，哪些没有。

性能优化

让游戏在虚拟现实中流畅运行是一项棘手的任务。虽然游戏的外观色彩丰富，风格鲜明，但在虚拟现实的极端要求下，早期的底层技术已经决定了游戏的性能。

其中主要是程序的生成。早在VR真正的性能建立之前，我们已经决定使用延迟照明来开发分层零（Sublevel Zero）。这意味着我们可以使用数百个全动态照明，而不是在程序生成将所有空间照明。统一的照明系统是不可能在程序生成时建立起来的，因为它将照明与关卡联系在一起，而不是一个单独的对象。因此，我们要么创造我们自己的照明系统（根据我们的团队和预算不太可行），要么使用递延照明。

这个决定在很大程度上为我们提供了非常好的服务。它允许我们创造和控制一个独特的、充满活力的、不饱和的外观，完美地补充了游戏的感觉，并且在常规系统上运行得非常流畅。但后来很明显发现，延迟照明是VR的克星。它节省了CPU时间，又推动GPU硬件。在虚拟现实中，渲染的像素数量和每秒渲染的次数是巨大的。维尔福软件公司（valve）估计，在Rift 或者 Vive设备上渲染一个90fps的VR游戏，大致等同于在4k显示屏上运行的50fps的游戏，每秒钟渲染约5亿像素。在分层零（Sublevel Zero）中，大量的延迟照明在每个像素上运行无数次。突然间，我们简单的风格化游戏变成了一个真正的GPU熔化器。

我们设法得到了许多小的调整和技巧，例如使用程序生成数据本身来确定玩家无法看到的空间，并将其关闭。我们还开发了一种工具管道，可帮助我们优化照明，最大限度地减少过度采光的光照的数量和半径。在很多情况下，我们可以将GPU时间减半，用于延迟照明，特别是在游戏的BOSS战中。

典型的程序生成的空间预设

观察照明过度绘制，白色表示是对同一像素的四次或更多次绘制

优化延迟照明过度绘制

为了做到这一点，我们重写了Unity的延迟光照片段着色器来简单地输出一个常量附加值。这种行为是使用一个与热键相关的着色器定义的。我们能够很快地在照明上进行迭代，很容易看到视觉和性能的特征。

拟现实中各种效果变成一个微妙的降低质量设置（ quality setting），我们有两个不同的配置文件用于所有的图形设置(也有类似屏幕抖动的设置)，一个用于虚拟现实，一个用于非虚拟现实。因此，在非虚拟现实模式中调整质量设置不会影响虚拟现实中的游戏性能，反之亦然。最后，如果GPU还在吃紧，那么通过改变VR渲染目标参数的设置，可以减少(或者增加)头盔的分辨率。

总结

要想完成终结分层零（Sublevel Zero Redux），是一条很长的路。我们一直都知道虚拟现实技术会变得更好，但我们必须同时设计虚拟现实和非虚拟现实技术是非常困难的。自从我们开始在分层零游戏中添加虚拟现实版本，许多技术知识必须通过试验和错误找到。在第一阶段，使用延迟照明是一个不错的选择，但给我们带来了重大的技术挑战。

同样地，在虚拟现实中，面对激烈的游戏过程，能够感到舒适也并非易事。我们希望我们的努力能帮助所有的玩家在虚拟现实版的分层零（Sublevel Zero Redux）游戏中发挥最大的作用。毫无疑问，分层零（Sublevel Zero Redux）游戏永远不会处于Oculus设备上 “舒适性”最低的评级范围，我们不会破坏游戏的基本核心，自由、流畅、无重力的战斗。当然，这可能不是给爷爷奶奶看的虚拟现实游戏。但我们相信大多数玩家都能享受这个游戏，我们认为终结分层零（Sublevel Zero Redux）是一项伟大的案例，这是对激烈射击游戏舒适体验的研究。

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