重磅直播&专业解析：黑神话·悟空 | 背后的计算机技术

目前，一款单机版游戏《黑神话·悟空》已经成为中国游戏的里程碑，被誉为3A现象级中国游戏，在steam上已售出超过300万份，加上wegame、epic和ps平台，目前总销量超过450万份，总销售额超过15亿RMB。游戏的初创团队全部来自腾讯互娱自研工作室，后来以原《斗战神》的核心主创组成立“游戏科学”公司。从2018年立项至2024年8月20日全球上线，历时7年。制作人是华中科技大学生物医学工程专业毕业的冯骥、艺术总监是中国美术学院美术专业毕业的杨奇，技术总监中山大学软件工程毕业的招文勇、动作捕捉工程师是山东艺术学院动漫专业毕业的蔡连豪等。

作为一款以中国古典文学名著《西游记》为背景的游戏，它有机融合了东方美学元素，通过现代化的解读和叙事方式，将经典故事赋予了新的生命力。它的成功在于高品质高水准的视觉效果、剧情设计、操作体验，为玩家提供了一个充满东方美学和东方文化的沁润式体验空间。其特点可以概括为：1) 中国古典文化与计算机艺术的完美结合；2）非遗文化与古典艺术的增亮加持；3)原生动作捕获与虚拟现实的有机融合；4）3D 扫描与图形渲染的精美表达；5）4K画质、60帧率以及光线追踪的极致表现等等。

下面从计算机技术的角度解密其背后可能运用的技术。

首先，《黑神话·悟空》的研发底座，是借助于虚幻引擎5(Unreal Engine 5，简称UE5)研发的。UE5是由Epic Games开发的一款先进游戏开发平台，其实时渲染和优化特性确保了游戏的技术水平处于高起点。UE5的一个突破性创新是NNanite技术，它允许艺术家在不牺牲细节的情况下，导入具有数亿个多边形的超高质量模型。Nanite可以实时优化模型，只渲染对场景可见的细节部分，从而大幅提升渲染效率。游戏的视觉呈现往往需要全动态和逼真的光影效果，这方面UE5具有很好的特性，它的Lumen照明和反射系统能够实时地根据场景变化调整光照和反射，这意味着无需预先烘焙光照贴图，就能实现逼真的光影效果；而UE5改进了阴影渲染技术，通过虚拟阴影映射(VSM)提供了更加柔和逼真的阴影效果。角色游戏的另一个需求是物理模拟、破坏效果和高质量的角色动画。UE5的Chaos物理引擎提供了更加真实的物理模拟和破坏效果，使得物体间的相互作用更加自然和可信，而强大的动画工具，如控制网格变形的Control Rig和更高效的动画重定向工具，使得角色动画更加流畅和自然。这样层次细节模型(LOD)、光影视觉呈现和物理交互让游戏创作具有高起点技术底座。

图1. 当前UE5引擎下写实风格画面表现力最强作品之一

当然，如果仅仅依靠UE5是无法达到《黑神话·悟空》的制作水准。东方美学的源头在于实际的佛家寺庙、在于中国的石窟、在于中国的古建筑等。游戏场景和游戏角色需要体现东方的魔幻传奇。这时场景和几何造型是一大难题。完全人工美工设计和几何造型是不可能的。基于高精度的激光扫描和计算机视觉技术，我们可以得到3D点云数据，经过系列的3D点云的数据处理就可以很方便地获得复杂的建筑物、寺庙和系列佛像的3D造型。当然，一些物质文化遗产“reconstruction”的众多技术也运用其中，比如色彩和色泽的还原。

图2. 文化遗产数字还原工艺

有了几何模型，全景光线追踪技术将提供更逼真的视觉呈现效果。这项教科书级别的技术，经过多年的发展和改进，能够实现更加逼真的光照效果，包括多次反射的间接照明，为游戏场景带来更真实的环境光照和阴影效果。

《黑神话·悟空》提供了详尽的图形设置，允许玩家根据自己硬件的性能调整各种效果，如视距、抗锯齿、纹理、毛发、植被等，以获得最佳的游戏体验。早期的游戏很多都是光头男或者“阿兵哥”，其主要技术难点在于毛发的渲染生成。《黑神话·悟空》在细节上的处理堪称极致，例如在“天命人”、动物和各类角色的毛发非常逼真、自然和丝滑。这可能归结于俗称为 “海飞丝”的技术。官方名字叫“NVIDIA HairWorks毛发增强技术”。借助动态毛发技术，可以为角色植入成千上万根毛发，其中每一根毛发都会随着角色的移动和外力呈现逼真的反应。透过特殊的视觉运输技术和强大的GPU硬件支持，这些具有动态特性的毛发还可以呈现更丰富的色彩渐变，并且具有比以往更自然的光影交互变化。

4K画质、60帧率是《黑神话·悟空》的重要特征。这里，我们不得不提图象或视频超分辨和帧生成技术。游戏制作中，NVIDIA的DLSS3技术为其保驾护航。DLSS(Deep Learning Super-Sampling，深度学习超采样技术)是NVIDIA RTX技术的一部分，主要应用于游戏图形处理。这项技术利用深度学习模型，通过低分辨率的输入来生成高分辨率的输出，从而提高游戏的帧率，同时保持高质量的图像。帧生成技术也是众多显卡支持的技术（NVIDIA卡系又称DLSS3.0、3.5仅在40系显卡下可用，FSR和TSR下的帧生成选项）。例如：虽然游戏只能跑30帧，但是将前后几帧交给AI去计算，就能在每两帧里面计算新的一帧，于是30帧变成60帧。

因此，DLSS3技术能够在尽量不损失画质的前提下显著提升游戏帧数，尤其在光线追踪环境下效果更为显著。这项技术允许游戏以较低的分辨率（例如1080p）进行渲染，然后使用AI和游戏引擎数据提供接近原生4K分辨率的输出画质。截至2023年，已有超过35款游戏采取了DLSS3技术，例如《瘟疫传说：安魂曲》、《原子之心》、《赛博朋克2077》等。《黑神话: 悟空》通过运用先进的DLSS3技术，不仅提高了帧率，还优化了响应速度和系统延迟，为玩家带来更流畅和更生动的游戏体验。

《黑神话·悟空》中，无论是战斗场景流畅度，还是角色动作细腻程度都让人眼前一亮。其电影级画面、独具中国特色的美术风格、逼真的打斗场景，已成为玩家津津乐道的话题。

图3 超过100场差异化的精英怪物/BOSS战斗

图4 棍法/变招/装备/天赋/变身/法宝等等组成创新的战斗体系

这涉及“空间计算”技术的大量运用，特别是“运动捕捉”技术。游戏中角色的各种动作，包括走、跑、跳、攻击、防御、攀爬、游泳等基本动作和特殊技能动作，都可以通过动作捕捉技术来精准记录演员的动作，并转化为游戏角色动画。例如虚拟动点OptiTrack光学定位捕捉技术，具有高精度、低延时、实时空间定位与跟踪等优势，能全方位展现角色活力，显著降低动画师手工制作动画的人力和时间成本。此外，不仅是肢体动作，还包括角色的细腻神态与姿势捕捉等细节也需要动作捕捉来实现。通过1:1记录真实人物的这些细节，能够让游戏中的虚拟形象更加逼真和生动，增强玩家的代入感。

图5 光学动捕影棚

最后，在硬件上，《黑神话·悟空》运用了支持多种显卡技术：除了NVIDIA的DLSS 3技术外，游戏还支持AMD的FSR 3.0、Intel的XeSS技术，确保不同硬件配置的玩家都能享受到优化的游戏体验。

备注：上述所有图片来自《黑神话·悟空》IP介绍手册

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