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腾讯游戏开发精粹Ⅲ

作译者：腾讯游戏

出版时间：2024-11 千字数：708 版次：01-01 页数：576

开本：16开装帧： I S B N ：9787121489402

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纸质书定价：￥168.0

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第1章　适用于MOBA游戏的帧同步移动预表现方案	1
1.1　网络游戏的客户端预表现技术	1
1.2　帧同步及客户端预表现原理	2
1.2.1　帧同步的原理与流程	2
1.2.2　逻辑与表现分离	3
1.2.3　客户端预表现基本流程	5
1.3　帧同步下的移动预表现实现方案	6
1.3.1　预测移动的基本表现要素	8
1.3.2　移动预表现与技能衔接处理	8
1.3.3　预测位置的修正	10
1.3.4　墙体和动态阻挡	14
1.4　移动手感指标与实验	15
1.5　总结	17
第2章　基于网格的视野技术方案	18
2.1　实现及原理	19
2.1.1　离线处理	21
2.1.2　运行时处理	25
2.1.3　渲染迷雾	28
2.2　性能优化	29
2.2.1　内存优化	30
2.2.2　计算性能优化	32
2.3　总结	33
第3章　移动端App集成UE的实践	34
3.1　移动端App集成UE简介	34
3.1.1　价值、意义和对手机QQ相关技术的影响	34
3.1.2　线上数据和成果展示	35
3.2　UE的SDK化之旅	35
3.2.1　启动器改造—集成移动端App的关键起点	36
3.2.2　针对移动端App特点的引擎生命周期改造	41
3.3　针对移动端App需求的引擎极致轻量化	44
3.3.1　包体优化：二进制代码文件	44
3.3.2　包体优化：资源文件	46
3.3.3　内存优化	52
3.4　应用功能的展示	58
3.4.1　QQ秀	58
3.4.2　游戏	59
3.4.3　聊天表情录制	60
3.5　总结	60
第4章　UE的Dedicated Server优化实践	61
4.1　DS管理优化	61
4.1.1　游戏服务架构	62
4.1.2　SeedDS模式优化方案	64
4.1.3　MultiWorld模式	69
4.2　Tick优化	74
4.2.1　引擎层Tick优化	74
4.2.2　逻辑层Tick优化	78
4.2.3　Tick优化小结	79
4.3　网络层优化	79
4.3.1　网络同步简介	80
4.3.2　DirtySystem的构建	80
4.3.3　网络相关性优化	83
4.4　业务层优化	87
4.4.1　动画优化	87
4.4.2　OverlapEvents实现分析和性能优化	90
4.5　总结	92
第5章　深入剖析高性能游戏数据库TcaplusDB的存储引擎	93
5.1　数据库存储引擎概述	93
5.2　LSH存储引擎的整体架构	94
5.2.1　LSH存储引擎的设计思想	94
5.2.2　LSH存储引擎架构设计	95
5.2.3　存储引擎的读写删流程	97
5.3　LSH存储引擎的实时自适应设计	99
5.3.1　LSH存储引擎的rehash	100
5.3.2　LSH存储引擎进行数据整理	102
5.4　引擎线程模型及动态负载均衡	105
5.4.1　TcaplusDB的线程模型	105
5.4.2　动态负载均衡算法	105
5.5　总结和展望	107
第6章　面向游戏的服务网格：Tbuspp2	108
6.1　微服务架构模型简介	108
6.2　游戏后台对服务网格的能力需求分析	109
6.2.1　游戏与Web服务后台运行模式的差异	110
6.2.2　为什么需要Tbuspp2	110
6.3　Tbuspp2设计	113
6.3.1　系统架构	113
6.3.2　领域建模	114
6.4　Tbuspp2核心实现机制	118
6.4.1　信令、数据独立信道，支持高效可靠信息交换	118
6.4.2　两级队列模型，提供功能扩展弹性	120
6.4.3　按需路由同步，从容支持大规模集群	122
6.4.4　Stateful Group治理，全面支持游戏后台需求	123
6.5　总结	128
第7章　混合语言程序的混合调用栈火焰图	129
7.1　混合语言程序	129
7.2　混合调用栈火焰图	130
7.2.1　性能热点与火焰图	130
7.2.2　原生调用栈获取问题	131
7.2.3　脚本调用栈获取问题	132
7.2.4　混合调用栈获取问题	134
7.2.5　混合调用栈火焰图监控服务	135
7.3　目标进程的调试控制	137
7.4　快速获取跨进程原生调用栈	140
7.4.1　优化Linux平台的原生调用栈获取	140
7.4.2　优化Windows平台的原生调用栈获取	144
7.4.3　addr2func的查询优化	146
7.4.4　Linux平台中UE的堆栈获取	148
7.5　安全获取跨进程脚本调用栈	150
7.5.1　获取执行环境指针	151
7.5.2　模拟调用栈回溯	154
7.6　合并脚本调用栈与原生调用栈	157
7.7　优化混合调用栈统计数据编码	158
7.8　混合调用栈火焰图获取总结	162
第8章　出海游戏的LQA工业化	163
8.1　LQA工业化背景简介	163
8.2　LQA工业化的过程及方法	166
8.2.1　LQA工业化的提取阶段	168
8.2.2　LQA工业化的翻译阶段	170
8.2.3　LQA工业化的合入阶段	171
8.2.4　LQA工业化的测试阶段	175
8.2.5　LQA工业化的大版本合并阶段	179
8.3　总结	182
第9章　在TPS类游戏中应用可微渲染进行资源转换与优化	183
9.1　在TPS类游戏中应用可微渲染简介	183
9.2　背景知识	184
9.2.1　什么是可微渲染	184
9.2.2　可微渲染的光栅化实现	185
9.2.3　可微渲染在游戏和虚拟现实行业中的应用	187
9.2.4　TPS类游戏的特点	187
9.3　基于可微渲染进行资源转换与优化的一般框架	189
9.4　可微渲染器的实现	190
9.4.1　可微渲染器基本功能的实现	190
9.4.2　游戏方面的修改与扩展	194
9.5　材质拟合相关处理	196
9.5.1　观察视角相关内容的处理	196
9.5.2　材质的处理	198
9.5.3　材质转换之后的效果	200
9.6　网格的处理	202
9.7　总结与展望	204
第10章　DirectX Shader Compiler适配UE4移动平台	205
10.1　着色器与变体	205
10.1.1　移动平台性能评估标准	205
10.1.2　DirectX Shader Compiler	207
10.2　适配UE	208
10.2.1　OpenGL ＆ Vulkan RHI适配	208
10.2.2　Metal RHI适配	211
第11章　大规模复杂场景下光照烘焙面临的挑战及解决方案	219
11.1　光照烘焙的背景与现有解决方案	219
11.2　光照烘焙中大规模光源的管理方案	221
11.2.1　单个光源的选取	222
11.2.2　单个光源的采样	227
11.2.3　基于多重重要性采样的样本融合	228
11.2.4　方案的收益	229
11.3　烘焙中复杂光路下的采样优化	230
11.3.1　一种基于GPU实现的空间方向树的自适应路径引导算法	230
11.3.2　基于时空蓄水池的路径重采样算法	237
11.4　烘焙中的降噪器优化	241
11.4.1　基于双边滤波的自研光照贴图降噪器	241
11.4.2　结合双边滤波的Optix降噪器优化	246
第12章　光照烘焙中基于GPU实现的接缝修复方案	247
12.1　光照烘焙及接缝问题简介	247
12.2　相关背景知识	248
12.2.1　关键术语	248
12.2.2　光线追踪	249
12.2.3　联合双边滤波	249
12.2.4　SVGF	250
12.3　工业界现有光照烘焙接缝修复方案	251
12.4　实现细节	252
12.4.1　Seam Finder Pass	252
12.4.2　Seam Filter Pass	255
12.5　接缝修复效果对比	257
12.6　总结	259
第13章　VRS在移动端的集成与实践	260
13.1　VRS概述	260
13.2　VRS介绍	260
13.2.1　VRS的概念	261
13.2.2　VRS的原理	261
13.2.3　VRS的作用	262
13.3　着色率控制方式	263
13.3.1　Per-Draw	263
13.3.2　Per-Triangle	263
13.3.3　Per-Region	264
13.4　VRS中Per-Draw的集成	265
13.4.1　UE4中的VRS材质	266
13.4.2　VRS中的基元组件	270
13.4.3　VRS中的渲染硬件接口	273
13.5　VRS中Per-Draw的实践	276
13.5.1　将VRS用于具有低频细节材质的物体	276
13.5.2　将VRS用于快速移动的物体	277
13.5.3　将VRS用于近处的物体	279
13.6　总结与展望	281
第14章　基于帧预测的移动端高帧率性能优化技术	282
14.1　解决思路	283
14.2　生成预测帧的方法	285
14.2.1　使用深度在屏幕空间还原场景网格	287
14.2.2　顶点的重投影及走样的修复	289
14.2.3　帧预测的实现	292
14.3　适配帧预测的管线	298
14.3.1　以“渲染帧-预测帧”为一对的渲染管线	298
14.3.2　直接在渲染线程插补中间帧的渲染管线	300
14.4　适配帧预测管线的负载均衡方案	301
14.4.1　管线的渲染负载均衡	302
14.4.2　成对渲染管线中Game线程游戏逻辑的跳帧更新及
负载均衡方案	304
14.5　优化效果与总结	313
第15章　基于UE4的开放世界地形渲染	315
15.1　开放世界地形渲染简介	315
15.2　方案背景	316
15.3　方案设计思路	316
15.4　地形着色方式	318
15.4.1　Weightmap着色	318
15.4.2　MaterialID着色	319
15.4.3　Hybrid MaterialID着色	319
15.4.4　MaterialID编辑工具	320
15.5　地形渲染管线	321
15.5.1　UE4中的Landscape渲染流程	322
15.5.2　GPU Driven Terrain渲染流程	323
15.5.3　CPU端技术细节	324
15.5.4　GPU端技术细节	326
15.6　效果收益与性能分析	332
15.6.1　测试场景	332
15.6.2　Metal平台性能数据	333
15.6.3　OpenGL ES平台性能数据	333
15.7　总结	335
第16章　游戏中的极端天气渲染	336
16.1　游戏中的天气	336
16.2　认识风暴云	337
16.3　中央气旋分析与建模	338
16.3.1　风暴位置与大小	339
16.3.2　风暴眼的形态	340
16.3.3　风暴流动与旋转	345
16.3.4　风暴眼的垂直结构	349
16.3.5　风暴色彩与氛围	351
16.4　流体模拟	352
16.4.1　流体在数学上的表达	353
16.4.2　密度场扩散过程	354
16.4.3　体积云的流体模拟	356
16.5　体积散射与风暴云光照	358
16.5.1　光照方程	358
16.5.2　相函数	360
16.5.3　风暴云光照	362
16.6　闪电与内部光照	365
16.6.1　闪电光照拟合	365
16.6.2　闪电形态	366
16.7　环境交互	367
16.7.1　投影	368
16.7.2　自定义缓冲	368
第17章　移动端贴图压缩优化	371
17.1　ZTC纹理压缩	371
17.2　移动端常见压缩格式回顾	371
17.2.1　ETC1	372
17.2.2　ETC1s	374
17.2.3　ASTC	374
17.2.4　PVRTC	376
17.2.5　ETC1和ASTC的问题	377
17.3　ZTC格式设计	377
17.3.1　支持更多的块尺寸	378
17.3.2　块分区	378
17.3.3　Endpoint Direction（PCA）优化	379
17.3.4　亮度码本修订	380
17.3.5　RGBA格式的压缩	380
17.3.6　基于双线性插值的编码	381
17.4　ZTC数据计算	382
17.4.1　优化base color	383
17.4.2　匹配partition	383
17.4.3　边界拟合	383
17.4.4　ZTC转码ASTC	384
17.4.5　未来的工作	385
17.5　ZTC测试	385
17.5.1　RGB	386
17.5.2　Normal	386
17.5.3　RGBA	387
17.6　总结	388
第18章　显存管理	389
18.1　内存管理	389
18.1.1　内存碎片	389
18.1.2　内存分配算法	390
18.2　通用显存管理	392
18.2.1　为什么要实现通用显存管理	392
18.2.2　VMA介绍	393
18.2.3　VMA显存分配	393
18.2.4　VMA显存碎片整理	402
18.3　专用显存管理	403
18.3.1　GPU Driven显存管理需求	403
18.3.2　GPU Driven显存分配	404
18.3.3　显存碎片整理	406
第19章　基于Vulkan Ray Query的移动端光线追踪反射效果	409
19.1　移动平台的光线追踪特性简介	409
19.1.1　支持光线追踪的图形API	410
19.1.2　光线追踪管线和光线查询	410
19.2　基于光线查询的材质系统	411
19.2.1　现有实现及其局限性	412
19.2.2　可见性缓冲区	414
19.2.3　材质系统的实现	415
19.3　光线追踪反射	422
19.3.1　世界空间法线纹理和Thin GBuffer	423
19.3.2　实现原理	425
19.3.3　结果与分析	428
19.4　总结	429
第20章　移动端全局光照演变的思考与实践	430
20.1　什么是全局光照	430
20.2　静态光照烘焙	431
20.2.1　光照贴图	431
20.2.2　光照探针	432
20.2.3　静态光照烘焙的局限性与优势	433
20.3　基于预计算传输的全局光照	434
20.3.1　如何让光照动起来	434
20.3.2　预计算辐射传输	434
20.3.3　数据存储的优化	435
20.3.4　基于预计算的半动态GI的局限性	436
20.4　动态全局光照SmartGI	437
20.4.1　移动端全动态GI方案的挑战	437
20.4.2　已有全动态GI方案的分析	437
20.4.3　使用混合架构实现全动态GI的基本框架	438
20.4.4　使用屏幕空间数据做光照缓存	439
20.4.5　使用体素化数据做光照缓存	440
20.4.6　使用离散图元做光照缓存	442
20.4.7　多光照缓存的收集	444
20.4.8　全动态GI的性能优化	446
20.4.9　全动态GI的渲染效果	452
20.5　未来的展望与思考	455
20.5.1　GI算法的持续迭代	455
20.5.2　移动端硬件能力的持续演变和提升	456
第21章　动作匹配及神经动画技术	457
21.1　背景介绍	457
21.1.1　自然动画的目标	459
21.1.2　骨骼动画	460
21.1.3　游戏动画中的根骨骼	460
21.1.4　骨骼动画中的正向动力学	461
21.1.5　骨骼动画中的反向动力学	462
21.1.6　游戏动画中的状态机	464
21.2　动作匹配	465
21.2.1　动作捕捉中的数据采集	467
21.2.2　设计动作捕捉中的数据采集的脚本	468
21.2.3　未来轨迹的预测	469
21.2.4　动作姿态特征提取	471
21.2.5　运动数据的混合	472
21.2.6　动作匹配技术总结	473
21.3　基于学习的动作匹配	473
21.3.1　匹配数据的神经网络压缩	473
21.3.2　将动作匹配中涉及的三个网络进行连接	474
21.3.3　神经相位动画技术	475
21.4　游戏动画中的多风格技术	481
21.4.1　游戏动画中的多风格及数据采集	481
21.4.2　多风格网络设计	482
21.4.3　风格效果	484
21.5　小结	485
第22章　深度照片还原——Light Stage人像数字扫描管线	486
22.1　人像扫描介绍	486
22.2　拍摄	488
22.2.1　Light Stage拍摄	488
22.2.2　LookDev拍摄	489
22.3　数据处理	491
22.3.1　Light Stage数据处理	491
22.3.2　LookDev数据处理	493
22.4　三维重建	495
22.4.1　点云匹配	495
22.4.2　模型重构	496
22.4.3　贴图映射	496
22.5　美术制作	496
22.5.1　模型清理	497
22.5.2　模型包裹	498
22.5.3　PBR贴图生成	499
22.5.4　细节纹理贴图	499
22.5.5　高模制作	502
22.5.6　烘焙	503
22.5.7　贴图制作	503
22.6　LookDev	506
22.6.1　毛发制作	506
22.6.2　光照环境匹配	509
22.6.3　Maya Arnold	513
22.6.4　Unreal Substrate	516
22.6.5　Unreal MetaHuman	520
22.7　总结	526
第23章　语音驱动的面部动画生成算法	527
23.1　解决方案与核心技术	527
23.1.1　面部动画驱动技术	528
23.1.2　口型表情动画生成技术	528
23.2　基于音素方案的实现流程	531
23.2.1　总体流程	531
23.2.2　音素、视素、动作单元的概念	532
23.2.3　从音频文件到口型动画的基础实现	538
23.2.4　解决协同发音的难题	542
23.3　其他辅助效果	547
23.3.1　与情绪的结合	547
23.3.2　手势、挑眉、身体姿态的配合	548
23.3.3　最终效果	551
23.4　总结	552

推荐序
在游戏产业蓬勃发展的当下，我们迎来了“腾讯游戏开发精粹”系列的第三册。作为该系列的续作，本书秉承前作开放、实用的主旨，邀请腾讯游戏多位一线开发者，结合实际开发项目，与广大游戏开发者分享更多具有技术价值和前沿趋势的开发经验，为读者呈现一份内容丰富且实用性强的研发宝典。
游戏研发既涉及内容创意，又包括资源生产和技术开发。为了高效实现游戏内容创意，我们需要强大且高效的工具和流程管线，以支持游戏创作者快速、有效、低成本地尝试不同的设计想法，缩短从概念到实现、验证、反馈以及再次创作的循环通路，使创作者能够更好地发挥创意，专注于内容创意的本质。这不仅有助于提高整体创作效率，还能为游戏带来更丰富、更具吸引力的内容体验。
为了优化游戏资源生产，提高效率与品质，我们需要采用标准化、流程化和自动化的生产管线，这离不开相应制作技术的开发与创新。改进制作技术，可以提高资源生产效率并提升资源制作质量。这样一来，开发团队能在更短的时间内产出更高品质的游戏资源，从而为玩家带来更优质的游戏体验。
在游戏技术开发中，积累丰富的实践经验至关重要。面对不断变化的玩家需求和市场趋势，具备丰富经验的开发者能够迅速应对挑战，寻找最佳解决方案。这种经验的积累不仅有助于提升个人技能，还能为整个团队和项目带来巨大价值。
作为“腾讯游戏开发精粹”系列图书的第三册，本书汇集了腾讯游戏一线开发者在实践过程中针对前述问题的有效答案，涵盖了游戏客户端研发技术、游戏后台研发技术以及游戏引擎开发技术等方面的理论和实际研发经验，旨在与广大游戏开发者分享实用、前沿的开发经验。通过阅读本书，读者能更好地理解游戏开发的全貌，掌握关键技术，并在实际工作中运用所学，实现更高效、更优质的游戏开发。
在此，我们衷心感谢每一位作者，正是他们的专业知识和丰富经验为本书的内容奠定了坚实基础，为广大读者带来了宝贵的技术分享和启示。我们同样要感谢参与本书制作的编写团队成员，他们投入了大量时间和精力，对每个章节进行了仔细的审核和修改。我们期待作者的这些分享和启示能够在实际开发工作中助力读者，为大家提供新的视角，激发创新思维，推动新技术的尝试，为游戏研发领域注入持续的活力。
最后，我们希望“腾讯游戏开发精粹”系列图书能成为每位读者在游戏开发历程中的良师益友，陪伴大家走得更远，共同实现梦想和抱负。同时，欢迎广大读者给予反馈，帮助我们不断改进和提升本系列图书的品质。期待与大家续篇再会。

——WEI NAN　《腾讯游戏开发精粹III》主编、
曾任腾讯互动娱乐天美工作室群引擎技术副总监

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