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前不久，Magic Leap Studios曾发布一款以海底生态为主题的MR互动应用《Undersea》，这是一款室内规模的空间计算应用，它可以将你周围的空间变成动态的海底世界，你将看到游在你身边的热带鱼，还能找到珊瑚礁生物群系，也能透过一个叫Vista的洞口看到另一头的大海。

据了解，《Undersea》除了结合优美舒缓的音乐外，还具有自然交互、色彩斑斓、画质逼真等特点。Magic Leap Studios开发者表示：这款应用利用UE4引擎和Vulkan接口来开发，主要是为了突破空间计算的画质极限。

近期，Magic Leap Studios公开了在开发《Undersea》过程中遇到的一些问题，以及解决过程，接下来就一起看一下。

关于灵感来源

《Undersea》MR应用来自于Magic Leap Studios此前曾开发的一个Demo应用，Demo的内容是一只能够与人手交互的热带鱼，它能够指引体验者进入一个人身大小的球形水族馆，在其中你可以看到一个珊瑚礁和各种各样的鱼。

据悉，与完整版应用相比，Demo中的内容相对静止，但是每个人体验过后都能产生共鸣。此外，Magic Leap Studios在其中还看到了突破技术和图形硬件极限的可能，认为它将有望展现空间计算的真正潜力。

开发标准动画制作流水

为了配合《Undersea》所采用的AI寻路机制，开发者们重新构建了游戏中的动画、技术和动作，让热带鱼、珊瑚礁等元素能够适应状态的改变，在网格空间中找到定位。于是，动画和绑定团队为应用中的鱼开发了一个标准的绑定和动画流水线，它的特点包括：

• 1，标准动画和UI控制；

• 2，自动游泳；

• 3，自动LOD建模；

• 4，可定制鱼眼注视方向；

• 5，可定制触角和鱼鳍动作绑定；

• 6，Blend Spaces（混合空间）可触发动作；

• 7，顶点动画材质烘焙。

这些特点让游戏开发过程更加灵活，而且动画也可以反复使用，为不同的生物调试不同的行为动作。据了解，开发者原本采用着色器驱动的海洋生物移动方案，不过发现该方案的效果不够逼真，不容易控制。

开发动画过程-海洋生物篇

Magic Leap Studios内部的动作绑定系统其实内置对LOD技术的支持，不过后来选用了UE4的自动LOD生成功能，好处是在运营预算变化时能够动态降低骨骼和多边形的计数。

开发者表示：在开发海洋生物动画过程中遇到的最大挑战是，构建和测试动画组与AI寻路解决方案的适配。每一只鱼将具备一组“Blend Spaces”，即AI系统根据逻辑触发器和游泳速度、漫游、探索、逃走、喂食等特定状态而触发的一组特定动画。开发者可在Blend Spaces中制定输入值、动画和输入值融合动画的方式。

在制作动画过程中，开发者依赖骨骼绑定和手动输入的动画，同时也为环境中的生物（包括鳗鱼、螃蟹、章鱼、海马、海龟、魔鬼鱼、鲨鱼）找到了有效的制作方案，可以让他们通过Houdini动画工具、Maya和UE4，将动画数据烘焙进纹理中。这样做的好处是，在使用Vulkan 3.1移动渲染器时找到CPU和GPU之间的平衡，并且保证所需的性能。

此外，考虑到《Undersea》中包含大量内容，开发者没办法实时运行Boids集群模拟算法。因此，为了优化鱼群动画，他们采取了一个降低烘焙纹理大小的方案。

举个例子，开发者将群体中的每一只鱼的活动周期从Maya导出为FBX格式的文件，然后分别将这些缓存输入到Houdini工具中，生成独立的VAT（顶点动画纹理），然后再嵌入UE4中的Houdini软体帧融合顶点渲染器，来改变鱼的形态。最后，Magic Leap特效师在Houdini工具中生成模拟，然后将匹配动画和骨骼节点，来驱动鱼的动作。

开发动画过程-珊瑚群篇

据悉，Magic Leap Studios开发者希望海底的生物在不断变化且随机生成，这样每位用户看到的内容都不同，每次开启应用看到的内容也不同。于是，开发者需要制作一个受变量驱动，且能够感知周围环境（利用蓝图功能与真实环境集成）的珊瑚/岩石生成和放置系统。

开发者们最后选择了一个对性能更友好的混合方式，即载入和放置预建的岩层和沙质地基，然后利用珊瑚生成和放置系统，在上面生成珊瑚和海藻。不过在此之前，艺术团队需要先创建一组连贯的珊瑚岩层，作为其他更多衍生设计的基础。

据了解，Magic Leap Studios制作的珊瑚/岩石动态生成和放置系统是利用UE4的蓝图功能开发的，为了从蓝图功能中得到最大效果，技术美术团队也费了不少功夫。

粉色的点是珊瑚可能生成的地方

这个自制系统具备如下特点：

• 1，用数据表来设置每种生物的最大数量、生成类型、高度百分比等分类变量；

• 2，用珊瑚生成和辐射算法来检查放置的可行性、生长和数据点缓存到文件；

• 3，运行时珊瑚静态网格回路先计算阴影，然后为全部珊瑚创造实例静态网格；

• 4，对于可能碰撞到周围世纪物体的特殊情况，可标记为box collider碰撞体，这样生物将不再继续生长。

为了将珊瑚群与真实环境融合，Magic Leap Studios还制作了一组小型的次要岩石和沙质元素，并且在上面加入动态移动的海藻。接着，生成管理器根据系统识别周围的空间，将这些次要元素放置在主要的珊瑚群周围，这种方法也有助于为不同的空间生成独特的布局。

除了珊瑚群，前面也曾提到《Undersea》中采用Vista洞口元素。据悉，应用中一共有三种Vista环境，尽管为预置，但结合了动态AI和特效，让你从洞口中每次看到的景象都不同。

总之，为了在《Undersea》中营造足够自然且动态的海洋生态，并且兼顾设备CPU和GPU的算力，Magic Leap Studios开发者们想了许多办法，也值得其他游戏开发者们借鉴。

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