今年筆者在pintastudio，這是我在中科院的同學創立的一家vr電影工作室，我們希望用遊戲引擎實時渲染的方式來表達藝術家的思想。同時，我們製作的vr沉浸式感受也是一種全新的觀影體驗。接下來，我將簡述整個開發的歷程。
vr互動動畫短片《拾夢老人》劇照
立項階段，我們遇到了引擎選擇上的分歧。我們想做的是重量級大作，所以最初的想法是採用乙個重量級引擎。早期做端遊時，我們了解得最多的是cry engine（下稱「ce」）和unreal engine（下稱「ue」）了，這兩個引擎就是引擎界的「西門吹雪」和「葉孤城」，長期霸佔著國外的大作市場。ce這些年在國內推廣不利，所以在最初階段，更多的小夥伴希望用ue來做我們這個電影。我的加入，給團隊帶來了新的選擇—unity。相比前兩個引擎，unity可以說是後起之秀，尤其近3年手遊的興起，才把unity引入大眾的視線。我們主要對ue和unity兩個引擎進行了比較：
在視覺效果上，ue的完成度更高。引擎自帶了比較多的效果如light
propagation、各種volume效果；ue的實時光照用的是經典pbr光照模型，更加接近藝術家們要求的maya效果；ue的shadertree，更是給人一種「屌絲圖形碼工可以退休」的感覺。反觀unity，自帶的效果比較有限(不考慮龐大逆天的assetstore情況下)，而且引擎中增加了一些無端端的優化，造成了一些視覺上的bug，遭到一些藝術家的詬病。
效能上，ue沒有對所有模組做全部測試，但是unity經歷了90%以上手遊的考驗，相信可以保證影片的流暢性；同時因為有更多的移動開發案例，所以小勝ue。
操作上，ue更強大的功能必然會導致編譯時間較長；對於喜歡改裝引擎的老司機，修改ue**需要對它所有的模組都熟知；加上是基於c++的開發，程式需要格外小心記憶體、指標等各種問題。再看unity，unity把一些固定**做了封裝，改裝引擎最多只能是對某些模組進行重寫(當然，這樣改裝的結果可能導致效能略低，但是對於我們專案而言，不涉及過多硬體互動)，不太容易出現問題；unity是基於c#的開發，程式也相對耐操一些，對於支援vr的pc硬體，記憶體不是最致命的問題，但怕gc太多。
綜上所述，我建議團隊採用unity引擎。儘管後來被幾個大坑坑得鼻青臉腫，但是從專案進度以及結果來看，這個引擎基本上達到了我們想要的效果。
unity引擎本身的畫質相對來說是較為簡樸的，但是對於電影來說，藝術家希望能有一些更豐富的畫面表現。我之前在公司運營團隊寫的一篇文章裡也簡單提過，大家可以參考：
在這裡我們舉個簡單小例子:
如上圖這個光影效果，上面窗戶衍射效果就有很多種實現方法。先對depthmap做邊緣的blur，然後計算光照是一種辦法；直接對render target做區域性的bloom也是一種方法；offscreenrendertarget，渲染一張低解析度的光照貼圖，然後合成回maintarget，也不失為一種好方法。
對於地上陰影的邊緣效果，怎麼實現呢？cookietexture？錯誤，你沒有辦法用cooketexture去解決不規則的陰影衍射，更何況陰影的邊緣顏色是藝術家幻想的。那怎麼辦？其實不難，它是軟陰影演算法的變種，所以，利用概率取樣shadowmap的方法得到陰影邊緣，然後在邊緣地區做顏色疊加即可實現。
我們再舉乙個小例子：
這狗的耳朵是不是有點透明？其實這就是個sss效果，實現方法是：對於乙個表面，沿著視線方向做乙個延伸，取到次表面的光照，再疊加到前表面的顏色上。仔細看unity樹葉的shader（unity內建terrain裡的shader），有個變數backcontrib，是把樹葉背面的顏色疊到前面來，其實也是sss的變種。
我們專案的開發程序充滿艱辛，在此列舉部分，給可能要入坑的同學提個醒：
1. 普通物件standard材質
因為進度原因，我們仍然採用了unity自帶standard裡的pbr光照模型，這個光照模型是經典模型的簡化版，對於大多數渲染物件來說還是可行的。但unity自帶的standardshader在支援半透物件時，就會出現癱瘓的情況。如下圖：
左圖為正確效果，右圖為unitystandard的錯誤效果。這是由於standardshader裡transparent 沒有 z buffer 導致。那麼有同學又會問「我用cut out不就行了麼？」但是cut out是用renderqueue來解決問題的，我希望上面這個腿和靴子來個半透明效果，它就沒辦法實現了。比如下圖這個淡出效果:
此外，unity還有乙個致命的「優化」，就是在opaquequeue之後會把shadowmap給銷毀掉。所以半透明物件無法接受陰影。另外，關於點光源，如果光源範圍內沒有任何物體，unity會把lightmap也「優化」掉。類似這樣的小細節bug比較多，但需求不會因為引擎的bug而減少或者降低標準。乙個坑乙個坑地填起來，也花費了我們相當大的精力。
2. 特效
如果說普通物件的材質是被unity坑了一下，那麼特效就是被vr的sdk給坑得鼻青臉腫。當時我們用的是htc vive的steam vr的sdk。研發完成之後才發現，這個sdk對rendercommand和offscreencamera支援極差(offscreencamera沒有辦法左右眼矯正)，也就是說所有的特效必須寫在固定管線裡，比如這種volumetric light。我們需要離線烘焙好shadowmap，然後再前向渲染時，用raytrace去模擬它的attention。
上面兩張圖中，左圖是正確的效果，右圖是steamvr裡可能看到的效果（因為offscreen camera位置沒有經過左右眼矯正，所以位置看上去是偏移的，甚至不在螢幕裡）。
3. 其他
在vr的開發中，相機也是個坑。因為感測器會實時地重置相機位置，所以你沒有辦法去動態改變相機，只能通過反向移動場景的方式來實現相機的動態切換。這也消耗了我們很多的時間來填這個坑。
unity 引擎自帶的渲染模組基本都有些許欠缺，但是近年來隨著compute shader、render command這些介面的提出，給我們引擎開發者提供了很大的可擴充套件空間。正如我多次在uwa技術群（465082844）裡呼籲的：引擎是用來幫助開發者減少工作量的，不是用來完全依靠的。沒有一款引擎能滿足所有專案都通用的需求，所有引擎都需要根據不同的專案來做修改。乙個不會造發動機的人，可以開車，甚至簡單地維修汽車，但是你沒法成為造車場的老司機或者職業賽車手。
附《拾夢老人》1分鐘唯美預告片：
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