【GAD翻译馆】移动VR游戏开发（第二部分）
译者：刘鸿（lewis2012，251423807） 审校：王玥亭（玥亭）
在移动VR游戏开发（第一部分）中，我们讨论了在开发虚拟现实游戏《Pocket Games》时，所用到的工具和技术。我们使用两款虚拟现实游戏Castaways VR和Duel VR展示了这一点。
我们将继续
严格的要求
“正如我前面提到的我们必须努力实现一个很好的游戏帧周期。”对于像Oculus Rift和HTC Vive这样的PC VR来说，需要90帧每秒。这给了开发者11毫秒的时间来完创建一个游戏帧。对于像Oculus Gear VR这样最流行的移动虚拟现实平台，你需要60帧/秒。这给了开发者大约16毫秒的时间来创建一个游戏帧。当然，因为我们谈论的是VR所有这些框架必须被绘制两次。
你可能会认为，因为16毫秒比11毫秒的时间要长得多，而且在移动虚拟现实中实现起来很容易。但事实并非如此。虚拟现实兼容的移动设备的性能与虚拟现实的PC是不可比的。
Gear VR的其他限制:
50000 - 100000六边形
50000 - 100000个顶点
50 – 100 openGL绘制次数
建议使用128 MB的纹理（最大512MB）
动态的光照和阴影
Oculus框架
因为我们的平台是Gear VR，我们必须讨论这个框架。在整个VR系统的背后。Oculus已经做出了很多努力，使开发者通过使用这个工具变得更容易。我将谈谈我在开发两个虚拟现实游戏时学到的一些技巧。
首先，分层系统。在实践中，这就像我们看一个计算机屏幕一样，其中有多个窗口，这些窗口是整个图像的组成部分。我们看到的是由多个层基本上是发生在这里。我们可以控制其中每个元素的位置和分辨率。例如，更高的分辨率可以被用于标签，因此它们是可读的，而使用较低分辨率的元素来使游戏场工作正常。
我们可以用它来显示HUD，在Castaways VR中，我们也用它来显示加载界面，直到所有的东西都加载了。
另一个非常好的是中间帧生成技术（Asynchronous Timewarp），我们非常喜欢它，因为它不需要开发人员进行大量的工作。关键是，我们不需要立即显示图像，而是一个平面渲染，然后在显示给用户之前，传感器被设置，所以一切都出现在他们应该出现的地方。这可以帮助防止帧延迟，并产生一个更恒定的帧率。然而，也有一个缺点，因为它移动了框架，如果我们使用固定在玩家视觉上的任何元素，如果我们没有足够的优化，它们就会滞后。但是，我认为每件事都有它的缺点吧。
异步空间扭曲（Asynchronous Spacewarp）是中间帧生成技术（Asynchronous Timewarp）的兄弟。用这个工具，我们会拥有魔法，不幸的是，它的完整版本不能用于移动虚拟现实的开发。这就工具通过编辑游戏帧来进一步处理帧平滑过程。在运行时，它监视我们显示的内容，以及显示的动画。因此，如果我们没有提供一个新的帧，工具根据之前的数据推断它，移动对象并生成缺失的部分。它基本上产生我们的中间帧。这意味着，我们可以以每秒45帧的帧率流畅体验游戏。但是这个魔法是有成本的，它可以产生的场景是有限的。例如，非常相似的外观纹理会产生奇怪的结果。所以，如果我们使用这个工具，我们仍然需要注意。
在这个框架中，CPU和GPU性能也是有限制的。这使我们不能使用比限制更多的资源。这对移动设备非常重要，因为我们必须注意电量消耗，但最重要的是热量。如果我们不限制性能，电池可能在约10-15分钟内耗尽（Galaxy S7）。我们必须找到限制性能和流畅的游戏之间的界限，这需要一些时间。
在Oculus的网站上有大量的文档。我强烈推荐阅读它，并在深入开发之前了解这个框架。如果计划过程不够仔细，我们会错过这样的工具，如果使用得当，你的开发过程会轻松很多。
假设我们的游戏快完成了，准备发布，但我们的游戏并没有60帧每秒。我们怎样才能做到这一点呢? 我们把整个代码，拖到“optimize.exe”， Mac OS的用户不能运行exe程序。这个自动化过程需要大量的手工修改。这就是我们将要讨论的，我们如何优化Castaways VR。
简单地说，当CPU告诉GPU“嘿，这里有纹理图片，画出它”。我们可以通过一个对象并把它交给GPU来绘制它。GPU可以很快地绘制它，比CPU能提供指令的速度要快得多。
这就是问题的开始。如果我们总是期望CPU告诉GPU来绘制，那要花很多时间。同时CPU也有其他的任务，比如运行游戏和操作系统，这些任务不能仅仅因为一个绘制调用（DrawCall）就停止。因为这是虚拟现实，有两个眼睛所以每次渲染需要绘制调用（DrawCall）两次。
这有一些解决方案，但我们必须把它考虑在内。如何减少绘制调用（DrawCall）的次数?我们如何解决这个问题?
有一个简单的解决办法，也许我们画的东西太多了，让我们少画点，这可能会给游戏带来问题，比如看不到场景中的元素，所以我们需要另一个解决方案。
如果我们我们将绘制内容分离，并将多个分离的对象混合到一个绘制调用中，会怎么样呢?这可以工作，但也存在一些问题，特别是在开发的早期阶段。如果我们把东西混在一起，设计师会告诉你，有些东西需要修改，开发人员可能会把自己的头发弄掉。因此，如果我们这样做，我建议在开发的后阶段做它，当最后设计关卡的时候。
另一个解决方案是批处理。这会将对象放入一个批处理中，这样就可以将这些对象组合在一起。这与我们手工做的方法非常相似，它是在运行时完成的。然而，当我们可以使用这个的时候，有一些限制。一种是静态批处理。顾名思义，这只适用于静态对象，在游戏过程中不能移动或修改。这缩小了它的使用范围。积极的一面是，这只在运行时使用内存，现在不是问题。另一种是动态批处理，可以批量移动对象。但这是有可能的。顶点属性，材料属性必须被考虑，因为它不能处理所有东西。由于这是动态的，这必须在绝对运行时进行，这将导致CPU的巨大负载来处理。在极端情况下，它甚至会使性能恶化。调试也是一个非常头痛的问题，如果有些事情没有解决，需要花大量的时间来找出原因。
透明材料使移动设备上的性能表现的很糟糕。原因是移动GPU使用一些硬件优化的渲染程序不能处理这类材料。同时，绘制这些透明材料是一项艰巨的任务，为GPU。这会导致性能下降，在所有平台上，最明显的是移动设备。
这些元素的最终序列也是一个有趣的话题，你必须回答“什么在前面”。这被开发人员称为深度冲突（z-fighting），指的是Z轴。当游戏场景看起来工作的完美，我们精确地计算材料的位置。当我们看这些材料时，材料的边缘彼此相交。如果可以的话，我们尽量避免在移动设备上使用这个整个话题，尤其是在移动VR上，这种影响甚至更糟。如果不是100％强制性的话，就不要使用透明材料。
不幸的是，我们不得不使用透明的元素。
那么我们在Castaways VR是如何做的呢?
我们使用了Sprite表，它是三维环境中的基本图片。如果我们要在太空中展示一些东西，我们需要把它放在某些东西上。最简单的解决办法就是拿一个立方体，把它画在上面。问题是，这取决于我们展示的像素是透明的。这些像素对游戏没有任何影响，但仍然需要计算，因此这会使性能更差。
生成一个合适的网格可以解决这个问题，这是我们在Castaways VR中所做的优化。Unity为我们生成这个网格，不幸的是，结果往往是灾难性的。出于这个原因，我们使用了一个插件，它有大量的设置，使我们能够调整到正确地设置。最重要的是模型细节与未显示像素之间的比例。我们必须找到正确的黄金比。
如果我们生成这些设置，将会有大量的网格和大量的材料，所以我们最终会得到大量的绘制调用（DrawCall）。这导致性能变低，我们将回到我们开始的地方。为了防止这种情况发生，我们使用了一个名为“Sprite terminator”的插件用于多个函数。我们制作了纹理图集，用其中的几个纹理，把它们拼成一个图像。使用这种方法，我们必须确保在图集上留下尽可能少的空白。
我们在网格上做了同样的事情。Castaways VR的第一个场景是由4 - 5个大的网格绘制而成，而不是最初的300个。我们也去掉了透明的纹理，我们转而使用了alpha测试。在这里，透明度仍然得到了支持，但不存在50%透明的东西。缺点是我们不能创建漂亮的圆角。结果是，纹理有这些块状边缘，但运行速度很快。
下一步要做什么?
在我们做了所有这些事情之后，我们还能做些什么来确保运行更加流畅?我们给精灵（sprites）用了更多的网格。我们创造了更多的atlases网格。我们创造了更小的atlases。我们将其转换为'alpha to coverage'阴影，这与'alpha mask'非常类似。前者比后者要多一点信息，它有一些透明度，可以在相同的性能下显示出更好的边缘。
完成了一些手动剔除，这是为了确保游戏中的摄像机不能看到的元素不被渲染。因为我们在Castaways VR中有固定点，我们可以在每个点上看到所有的东西。基于这6个点和从它们可以看到的东西，在CPU和GPU的性能上，如果需要时我们给予更多的能量，如果不需要的时候我们减少能量。例如，在一个水下场景，我们展示了很多效果我们需要更多的能量。这一调整基本满足了我们的对性能的要求。
(Kristóf/程序员)
像素过渡绘制
“我们几乎达到了我们期望的每秒60帧。在此之前，主题是，关于CPU承载着过多任务，所以我们把大部分的任务分配给了GPU。这是我们的策略，但过了一段时间，就连GPU也无法应对这些任务。我们怎样才能使它变得更容易呢?
我们可以先减少过渡绘制。什么是过渡绘制?过渡绘制是一个像素的内容被改变多次直到它达到最终状态。让我给你们举个例子，如果在灌木前面有树，我们画灌木，然后树我们就浪费了隐藏在树后面的像素来画出了灌木。
我们如何消除这个?幸运的是GPU帮助我们使用早期的像素丢弃技术，这不是完全自动化的，所以我们必须手动设置一些东西。我们必须手动设置渲染的顺序。在这里，我们首先画出灌木和树，最后是地面、小山和天空。我们把它放在上面，这样GPU就可以知道这些像素不应该再次改变状态，不需要再次绘制。这样我们可以节省一点性能。
还有一个虚拟现实技术我想和大家分享。
混合摄像机系统
在虚拟现实中，我们每个人的眼睛都有自己的画面，这样我们就能看到一些非常准确的东西，如果有什么东西在我们近处移动，它看起来很好。但如果我们看远处的物体，三维效果并不奏效，从10米左右开始效果就不够好了。所以，要引入第三个摄像机，就好像我们有第三只眼睛一样。有了这个第三个摄像机，我们只用它渲染远处的物体，然后把近处的渲染图像合并在一起。这样，我们对于远处的物体我们就节省了一半的绘制调用（DrawCall）。不幸的是，这只是一个想法。我们不能使用它，因为我们的界面是由远距离的大网格制成的，这有悖于我们的摄像机系统。所以我们把整件事都丢了。但如果你用它来做你的项目，让我们知道，我很乐意看到它工作。
（Péter /程序员）
但是我们如何发布呢?
因为我们是在Oculus平台上开发的，很明显在Oculus商店里发布。我们需要在商店列出现什么内容？那么有一个很长的规则列表。例如，在Gear VR耳机上有按钮，每个按钮都有关于它可以执行哪些功能的规则。还有关于商店页面上的描述的长度，游戏视频和图像的分辨率，格式和内容等等。所有这些都可以在Oculus的网站上找到。我建议尽早阅读这个，所以你不要把时间放在不能发布的地方。
另一个是性能测试。这就是我们进行长期优化的原因。在这个阶段，他们在多个虚拟现实设备上进行游戏测试，看看帧速率是否真的不会低于60帧每秒。如果是这样，应用程序将会被拒绝。前几次Castaways VR上的性能测试失败了。这本身是一个艰难的测试，但是测试的结果并没有使它变得更容易。结果表明，除了具有最低和最高性能的设备外，游戏运行良好。我们真的不知道该怎么想。我们给它多了几个镜头，并发布了它。Castaways VR是我们的第一个VR游戏。我们学到了很多，当我们第二次做The Duel VR时候，优化过程要快得多。
内容测试还需要在游戏中仔细查看内容是否合适，质量是否足够好。在这个阶段，他们检查游戏的描述和价格，并建议在需要的时候进行修改。在所有这些测试之后，我们可以把游戏发布在商店中。但是在商店的哪里呢?这个商店有多个类别，你的游戏可以发布在被称为“Gallery Apps”这个有趣的类别，这是未完成的，早期的访问，都是没有优化的，甚至是短的游戏。令人惊讶的是，我们的开发者并没有说我们的游戏被列在什么类别下。在内容测试中，决定购买Oculus。Oculus的支持团队非常棒，如果我们有任何问题，他们会迅速回复帮助我们。所以，如果你遇到了问题，要自信地联系他们。
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