Unity和Houdini场景程序化工作流程

本文将分享Unity的技术美术王靖在Unite 2019上的技术演讲－Unity和Houdini场景程序化工作流程。

本文将介绍场景制作传统的工作流程和基于PDG的最新的程序化工作流程。

演讲内容

各位好，我是王靖，现任Unity的技术美术，我今天演讲的主题是《Unity和Houdini场景程序化工作流程》。

在座的很多听众对Houdini了解不多，接触比较少，所以今天的演讲也是进行科普Houdin，我将主要分享Unity和Houdini程序化的工作流程，主要针对大地形或者地形制作方面的场景。

首先，我们对比一下场景制作传统的工作流程。

下图的右侧就是传统的工作流程，是当前普遍的工作流程。

首先，我们使用DCC工具输出一些高度图到引擎中，用来制作地形，制作地表。我们可能会一步一步种植一些树木、石头、建筑，以及搭建道路、河流。

如果是大地形的话，我们要进行加载。美术的工作一般把地形切成一块一块的，给程序进行加载。切分完之后，地形会有接缝，我们需要处理接缝。一般我们会用脚本，地形API把接缝处理掉。

在模型制作的流程中，可以看到模型制作人员会制作一些石头和建筑，然后提供给关卡制作人员，在关卡制作完成后就是进行关卡测试。

现在制作大地形或者场景制作比较多的一些工具，像World Machine都是非常主流的制作高度图用的软件。我们可以使用很多的插件制作地形、地表。制作石头、种植树木、建筑。我们会用一些工具，例如刷Prefab的工具，以及一些道路和河流的工具。

这就是非常普遍的传统制作大地形或地形类场景的主要流程。

传统制作流程有什么优势呢？

成熟：现在大部分的公司和从业人员对传统的工作流程非常熟悉，人员招聘快捷，前期学习成本非常低，团队可以快速成型。

资源丰富：资源包括我们自己积累的资源以及外包资源，都非常丰富。由于传统流程的从业时间已经非常长，门槛也很低。所以外包快捷，很多公司和团队有大量早期的端游或手游资源的积累，可以快速换置。

工具链拓展：工具链拓展起来是非常简单粗暴的。我们可以看到有很多Asset Store资源商店上的插件，包括我们自己项目以前开发的插件，都可以直接拿来用。

小型项目和独立项目：小型与独立项目资金比较少，使用传统的工作流程，成本非常容易控制。

我们再看看传统工作流程中有哪些缺点？

成本随资源量增加快速增长：传统工作流程有一个非常致命的缺点，随着开发时间的持续，项目规模会逐渐增长，项目规模越大，资源越多，成本要付出更多。

项目成型后修改迭代成本剧增：在项目后期修改、迭代的成本非常高。很多客户遇到的一个问题是，当项目快完成的时候，可能策划要改一改，地形要改一改，资源要改一改。于是整个项目迭代周期就变长了。重新制作、重新迭代，成本会剧增。

各环节相对独立，不利于测试：在传统工作流程中，开发的每个环节都是相对独立的。参与开发的人员都不知道项目最后是什么样，往往只有等到关卡制作好，客户端打包好，内容加载进来，才可以看到最终的效果。

迭代反馈非常缓慢，无法及时的反馈，也不利于测试。由于每个环节都是不能单独拿出来测试，我们要把整个环节跑完，到实际运行环境看一下效果和进行测试。

工具插件过多，不利于维护和升级：上图最右侧框线部分是传统的工作流程需要的一些工具和插件。但这些工具一旦版本更新，维护和升级成本是非常高的。

大世界、MMO、吃鸡类大型场景项目：现在大世界、MMO、吃鸡类大型场景游戏特别多。可能传统的工作流程慢慢的就不太适合了，会被程序化工作流程替换掉。

资源重复使用，同质化严重：很多项目的玩法必须依附于大量的资源，但为了节省成本，会大量的重复使用资源来填充项目，这造成美术结果同质化现象非常严重。

上图橘色部分是最容易出问题的模型和关卡。模型人员需要生产大量的资源，不停提供给关卡，这导致关卡制作人员必须等待模型制作完成才能进行。二者无法并行开发。

讲完传统的工作流程，现在，我们来了解基于PDG的最新的程序化工作流程。

PDG是Houdini 17最新发布的功能，它将各模块的环节转化成可以操作的流程图，通过TOP类的节点分配任务，从而进行流程化的管理、测试、并行计算。例如分布式渲染，机器学习等。

对开发游戏而言，最重要的一个工作就是流程管理。通常，Houdini会输出HDA资源，我们可以通过PDG将繁多、复杂的HDA资源进行模块化，流程化管理，而且流程和模块完全都是动态的，可以实时改变的。

在Houdini 17之前，使用HDA资源最大的痛点就是无法形成闭环的流程。但是，良好运行的的流程一定是闭环的。此前，虽然我们可以制作一些Houdini资源，但在这些资源导入进Unity引擎后，其实等于一些程序化的资源，而不能说是一个程序化的流程。

如果一个流程达不到闭环的，它可能不是一个良好的流程，甚至不算一个流程，所以以前我们使用Houdini只是进行程序化的建模，不能说是真正进行一个程序化的流程。现在，Houdini可以跟Unity进行无缝的衔接。

如上图所示，图片右侧就是在Unity中Houdini的界面。我们可以看到右侧下方是PDG的流程节点，我们可以非常方便的在Unity里选择每一个环节，然后来进行调度，计算和渲染。

在Houdini内部，PDG的节点是什么样的？现在出了最新的一个节点是TOP节点，TOP节点里面是什么呢？

Houdini内部都是基于PDG的流程节点。这些节点不是用于程序化建模，或者跟传统的SOP一样用于做程序化建模。这些节点是用来做流程管理，调度HDA的资源。例如，粒子等资源都是在这里进行流程调度。

上图的右侧是我们传统的在Houdini里面做的资源，传统的流程节点。右侧可以制作地形的映射、侵蚀、种树、道路，一个个节点都是在右边的模块做完。

此后，有一个的箭头指向PDG。我们会把右侧每一个模块的内容，在PDG的节点里进行调度，把它们关联起来，形成一个流程。这个流程可以动态的修改，如果哪个流程不好，可以直接删除，也可以动态的添加，如果有修改的东西都可以实时向里面添加。

下图是现在最新的PDG程序化工作流程的流程图。

从上图中，我们可以看到它的主要做法是：策划或制作关卡的人员可以在Unity使用Houdini或Unity的ProBuilder进行关卡的搭建。以前的关卡搭建非常的复杂，现在都是非常简单的模型，盒状或三角形都可以搭建这个关卡。

搭建完关卡之后，如果使用程序化的流程，我们可以很快的看到结果是什么样。如果结果不对我们可以进行关卡测试，测试的过程中可以快速的迭代，使用Houdini提供的很多工具链，我们可以快速的进行关卡测试。

我们可以再看看上图的下部。关卡测试完之后，我们可以把数据直接扔到PDG模块中，PDG模块就像一个加工厂一样，把原始数据即关卡数据拿进来。

此前我们需要在Unity中，人工一步一步用插件完成的流程，我们会全都放到PDG节点里面，它完全都是程序化。我们可以把PDG的节点打包，以后使一些AI的算法进行更多的变化。

是不是当工作流程程序化后，DCC工具或建模人员的工作就没了？

并不是这样的，其实我们的PDG整个的流程，是可以直接把制作好的的美术资源，还有DCC里生成的一些贴图，直接使用程序化的流程来调度，直接形成最终的关卡。

基于PDG的工作流程优势是什么？

首先对于策划或者说关卡人员、制作人以及需要观看最终效果的人，可以快速介入，贯穿整个流程，随时测试方法。

PDG这个流程不是都规定好的，完全可以策划人员使用很简单的工具选择其中的一个模块。例如：我想观看地形、道路、树等，完全可以选择观看。如果结果不对，我们迅速返回到关卡设计的阶段，快速的修改关卡，迭代速度也是非常快。

基于PDG的工作流程的各个环节可以独立显示，每个HDA的工作人员，你可以给他们不同的分工。不再像以前一样，关卡人员必须等模型人员把模型做完了才能拼关卡。每一个部分下都有一个人员的，他们可以并行工作。

每个人制作完成后，只需要把内容放到这个流程里面。例如，使用Unity或Houdini，直接把流程加载进来，灌入到流程里，我们可以很快地看到结果，不需要等待。非常方便的察看最终效果。PDG的程序化工作流程一旦成形了，可以大量节省资源制作成本。

它的工具链非常少，不需要过多的插件。我们以前需要用到Python或C#脚本等开发的工具，但现在就是Unity和Houdini，非常的便于维护，就是意味我们只需要维护一个引擎，一个工具就可以了。

基于PDG的工作流程缺点是什么？

基于PDP的程序化工作流程现在主要问题是需要一个思路的转变。跟传统的工作流程相比，程序化的流程不再是看到原画就开始建模，搭建场景，它现在需要整体的思路。制作项目之前，要有一个整体的规划，区分一下哪些地方可以用程序化做流程，哪些不可以，我们需要对项目有整体化的思路。

很多游戏公司发展到现在，有很多的积累，项目经验非常多。以前制作项目都是摸着石头过河，什么都不知道，从头做起。现在项目经验多了之后，有很多有经验的技术美术或主美，都是可以从全局一开始就能分析项目，知道从什么地方可以用程序化，什么地方不能用，这需要思路的转变，跟传统的工作流程不太一样。

其次是前期的学习成本，不能快速成型。程序化的工作流程在国内来说可能非常新，造成的问题是它的资料和资源都非常少，前期需要学习和积累。资源可能现在还很少，需要对整个流程的时间的磨练，才会形成工作的资源。

程序化流程不适合小型团队和小场景类的项目。小型团队项目时间非常少，可能半年，一年就上线了，但是可能半年时间流程都搭建不完善。所以建议小型团队可以进行程序化的建模，而不是程序化的流程，小型团队可以用Houdini作为程序化建模的物体或工具。

最后是完善的流程搭建门槛较高。如果要制作非常完善完备的程序化工作流程，需要有一些非常懂流程和工具或者引擎的人专门搭建这个流程，来规划这个团队，优化流程。一般这种工作由技术美术来负责。

我们来了解一些基于PDG程序化工作流程的误区。

首先是并非所有的美术人员都需要学习Houdini。

上图右侧是一个非常经典的金字塔图。最顶层只需要技术美术来制作流程，或者程序开发的引擎或者图形工作人员制作一些Houdini的工作节点，或者对Houdini一些工具的开发。

中间需要的是一些懂Houdini的美术或者技术美术，他们用Houdini来搭建一些HDA或者HDA的工具。

大多数的美术人员在底层这块，只是把这些工具导入到Unity里面，然后来画一些资源，一些树、一些建筑，做完之后要进行程序化的生成，或者你可以直接把这些树和建筑直接成程序化的模型，来自动改变它的形状。

有些做程序化的团队，他们喜欢把所有流程都做成程序化，这是完全没有必要的。需要在美术方面的雕刻和个性化的内容，例如雕像，建筑类的资源是很难程序化的，强制把这些东西程序化是完全没有意义的。

最后一点误区，很多流程设计都设计过度。制作流程不可能把流程做得最好，只有最适合自己项目的流程。

小结

在本篇中，我们介绍了场景制作传统的工作流程和基于PDG的最新的程序化工作流程，希望对程序化制作地形和场景的美术及开发人员能有所帮助。

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