譯者 | 布加迪

審校 | 重樓

在過(guò)去的十年中，3D游戲開(kāi)發(fā)變得極易上手。Unity和Unreal Engine之類的引擎讓我們?cè)跓o(wú)需大筆預(yù)算的情況下更容易開(kāi)發(fā)出漂亮的3D游戲，但這個(gè)過(guò)程中仍有很多內(nèi)容需要學(xué)習(xí)。

為游戲設(shè)計(jì)和優(yōu)化3D模型是其中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，我們將助您一臂之力。下面介紹可以用來(lái)為游戲開(kāi)發(fā)優(yōu)化3D模型的幾個(gè)關(guān)鍵實(shí)踐和技術(shù)。

3D模型游戲優(yōu)化：開(kāi)發(fā)實(shí)踐

雖然您可以用3D設(shè)計(jì)軟件來(lái)完成為游戲開(kāi)發(fā)優(yōu)化3D模型的大部分工作，但游戲引擎也讓您有機(jī)會(huì)更快地開(kāi)發(fā)游戲。這些方法易于實(shí)施，如果您已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)游戲，這是個(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)。

• 重用3D模型資產(chǎn)

游戲加載的每個(gè)3D模型都有資源成本。這種成本在第二次、第三次或第四次使用模型時(shí)不會(huì)產(chǎn)生，這為優(yōu)化游戲提供了絕佳的機(jī)會(huì)，場(chǎng)景或?qū)ο?/span>方面不會(huì)敷衍了事。

資產(chǎn)重用在電子游戲開(kāi)發(fā)業(yè)中非常普遍，這也是在設(shè)計(jì)復(fù)雜關(guān)卡和場(chǎng)景時(shí)應(yīng)該始終考慮的問(wèn)題。Unity之類的引擎提供了一種預(yù)制系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化這方面工作。

• 壓縮紋理和優(yōu)化著色器

紋理就像3D對(duì)象外面的皮膚，添加圖案及其他視覺(jué)特征，使對(duì)象看起來(lái)更逼真。紋理以圖像文件的形式出現(xiàn)，在場(chǎng)景中使用時(shí)，每一個(gè)文件都需要加載。如果使用壓縮過(guò)的紋理，就可以釋放大量的資源。

除了使用壓縮過(guò)的紋理外，也有必要確保使用的著色器經(jīng)過(guò)充分優(yōu)化。大多數(shù)游戲引擎都有提供免費(fèi)和付費(fèi)著色器的資產(chǎn)商店，從而簡(jiǎn)化這方面工作。還可以在Unity資產(chǎn)商店上找到已經(jīng)優(yōu)化過(guò)的免費(fèi)3D模型，這也適用于其他引擎。

• 使用靜態(tài)光照

光照是現(xiàn)代3D游戲中最耗費(fèi)資源的操作之一。實(shí)時(shí)計(jì)算光的反射非常耗費(fèi)資源，但是您可以將光照融入到場(chǎng)景中，以解決這個(gè)問(wèn)題。這可以提前準(zhǔn)備好場(chǎng)景中的光照，那樣玩家就不必等待了。

• 使用遮擋剔除

Unity和Unreal Engine之類的引擎都有一個(gè)叫做遮擋剔除的優(yōu)化工具。這通過(guò)只渲染玩家在場(chǎng)景中可以看到的3D對(duì)象來(lái)減少資源使用。在玩家的視野之外，對(duì)象在玩家觀看之前不會(huì)出現(xiàn)。這是在大型場(chǎng)景中節(jié)省資源使用的一種簡(jiǎn)單方法。

• 實(shí)施LOD（細(xì)節(jié)層次）

當(dāng)您近看電子游戲中的對(duì)象時(shí)，細(xì)節(jié)變得越來(lái)越重要。但是當(dāng)您遠(yuǎn)處觀看時(shí)，不需要呈現(xiàn)每一個(gè)細(xì)節(jié)，這就是LOD的作用。

當(dāng)玩家遠(yuǎn)離時(shí)，引擎可以自動(dòng)從對(duì)象的網(wǎng)格中移除多邊形，在不影響沉浸感的情況下降低資源開(kāi)銷。

3D模型游戲優(yōu)化：設(shè)計(jì)工作流程

設(shè)計(jì)為電子游戲優(yōu)化的3D模型比想象中要容易。這個(gè)過(guò)程主要涉及精簡(jiǎn)模型，以確保它只有所需的頂點(diǎn)、線和面。有幾種方法可以做到這一點(diǎn)。

• 手動(dòng)優(yōu)化幾何圖形

手動(dòng)優(yōu)化簡(jiǎn)單的幾何圖形是一種很好的方法，可以讓您習(xí)慣為電子游戲設(shè)計(jì)模型。在3D建模軟件中，您有兩個(gè)主要選項(xiàng)來(lái)刪除面、線和頂點(diǎn)：刪除和溶解。

刪除一個(gè)面會(huì)完全去除它，在3D對(duì)象中留下開(kāi)放的空間。刪除頂點(diǎn)或線將去除與其相連接的面。溶解去除所選擇的面、頂點(diǎn)或線，然后用新的面填充空白，以保持對(duì)象的實(shí)體性。

當(dāng)您從3D幾何圖形中去除多邊形時(shí)，有幾個(gè)方面需要注意：

• 去除隱藏的面：玩家永遠(yuǎn)不會(huì)看到的面不需要加載到游戲中。建筑物的背面、車輛的底部以及地下的幾何圖形形狀通常可以去除。這是手動(dòng)版本的遮擋貼圖。
• 去除重復(fù)/冗余的面：重復(fù)的面應(yīng)該總是被刪除，但您也應(yīng)該尋找不需要的面。比如說(shuō)，正方形只需要有一個(gè)面。如果它有兩個(gè)三角形面，把它們都溶解掉，用一個(gè)面取而代之。
• 對(duì)象合并：加載一個(gè)對(duì)象總是比加載兩三個(gè)對(duì)象要好。用Blender及其他游戲開(kāi)發(fā)軟件合并3D對(duì)象很容易，這是降低資源成本的好方法。
• 自動(dòng)優(yōu)化幾何圖形

手動(dòng)優(yōu)化適用于簡(jiǎn)單的3D模型，但您可能需要使用一些自動(dòng)化工具來(lái)幫助完成此過(guò)程。您可以將這些方法結(jié)合起來(lái)使用，使您的3D模型非常適合電子游戲開(kāi)發(fā)。

重新拓?fù)?/span>：重新拓?fù)涫菫閷?duì)象創(chuàng)建一個(gè)新的簡(jiǎn)化網(wǎng)格的過(guò)程。這可以在大多數(shù)3D建模工具中自動(dòng)完成，為您提供面盡可能少的網(wǎng)格。這在Blender中名為Remesh工具，在Maya中名為Retopologize工具，在3DS Max中名為Retopology工具。

附加組件：3D建模工具擁有豐富功能，但它們不可能內(nèi)置所有功能。許多這些工具有可用于增強(qiáng)其功能的附加組件。這里探討的是游戲開(kāi)發(fā)優(yōu)化，AP GameTools for Blender等工具提供了眾多的獨(dú)特功能。

額外軟件：除了附加組件外，您還可以找到第三方軟件來(lái)優(yōu)化電子游戲開(kāi)發(fā)的3D模型。Simplygon就是一個(gè)典例，有很多工具可以讓優(yōu)化過(guò)程更容易。

3D模型需要為游戲開(kāi)發(fā)進(jìn)行多大的優(yōu)化？

正如您所見(jiàn)，優(yōu)化3D對(duì)象是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程。不過(guò)結(jié)果是值得的，一旦您編譯并運(yùn)行游戲，就很容易知道做的工作有多么必要。如果需要，可以隨時(shí)回去進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。現(xiàn)在，您只需要學(xué)習(xí)在哪里為對(duì)象找到一些漂亮的紋理。

原文標(biāo)題：How to Optimize 3D Models for Game Development，作者：SAMUEL L. GARBETT