簡約之美：移動端渲染技術創新 NanoMesh
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跨平臺游戲體驗吸引了全球數以百萬計的玩家。然而，這對游戲開發者來說則是一大挑戰，他們需要花費更多的時間和精力來調整內容適配臺式機、游戲主機和移動設備。為了更好賦能開發者，Arm 攜手騰訊游戲，在 2024 年游戲開發者大會 (GDC) 上展示了一項不斷發展的全新渲染技術 —— NanoMesh。移動游戲開發以往需使用平臺專用技術來進行高多邊形網格建模，而 NanoMesh 可顯著簡化這一切。再加上其中內置的自適應剔除 (Adaptive Culling) 算法，該技術在移動設備上的性能發展潛力巨大。2023 年問世的旗艦智能手機就能以近 120fps 的速度，渲染整體場景復雜性超過 1.4 億個三角形的技術演示。
圖：包含超過一億個多邊形以及全局光照的技術演示
運行于智能手機上的屏幕截圖
NanoMesh 的目標
NanoMesh 與騰訊跨平臺全局光照解決方案 SmartGI 緊密結合，以一個純粹的目標為起點展望未來，即重塑移動設備上的渲染管線，進而優化運行時性能，并簡化內容創建工作流程。
雖然無縫渲染在臺式機上已經很常見，但如今的移動游戲開發者仍需面對許多傳統工作負擔，比如光影烘焙和手動的細節層次 (LOD) 設置。這一過程漫長而煎熬，并且在成百上千的參數中引入人為錯誤的風險也不容忽視。
NanoMesh 所采取的方法
圖：采用 SmartGI 和 NanoMesh 的
騰訊 Deferred+ 渲染管線
以上為騰訊 NanoMesh Deferred+ 渲染管線的概念流程圖。這里集群生成是在離線階段進行的，而為了盡可能提高移動設備上的性能，還做了許多額外調整。
圖：Auto LOD function(level) = floor(pow (base, level)) while base = 2,..max_base
我們看到目前臺式機上所采用的方法則更為保守，只考慮簡單投影后網格的屏幕空間大小。這些方法都欠缺靈活性，因而無法實現定制的 LOD。而 NanoMesh 的衰減公式則同時考量功耗和攝像頭距離。具體來說，當物體靠近時，我們優先確保更逼真的細節；而當物體遠離時，又能迅速切換為使用比較粗放的集群，進而在性能和質量之間達到完美平衡。
采取傳統 LOD 方法時，示例包的大小為 1.8 GB，而啟用 NanoMesh 后，所需磁盤空間僅為 557 MB，減少了 70%，下載速度也提高了 70%。而在純網格數據大小方面，NanoMesh 大約僅需原總存儲量的 16%，就能達到同樣的視覺效果。
騰訊互娛研發效能部副總經理李從兵表示：SmartGI 和 NanoMesh 都是前沿技術，有助于隨時隨地構建和部署游戲。對游戲產業來說，以合理的成本和性能預算呈現更優異的質量至關重要。在 Arm 的支持下，騰訊游戲致力于推動游戲制作領域工具和方法不斷創新。我們樂于建立更為廣泛的合作伙伴關系，也非常高興能與世界各地的游戲工作室分享我們的研究成果。
旅程方才啟航
Arm 和騰訊游戲通過多年的合作，取得了今天的成績。從 2020 年開始，兩家公司開始嘗試在移動設備上首次開啟基于圖塊 (Tile) 的延遲著色管線。去年，我們推出了具有 Ray Query 加速功能的移動端 GI 解決方案，現在揭開了新的篇章 —— NanoMesh。展望未來，我們將專注于優化帶寬、簡化幾何體處理和減少繪制調用。更重要的是，我們將為骨骼蒙皮網格 (Skinned Skeletal Meshes) 做好準備，這必將開創移動游戲角色動畫的嶄新時代。
作者：安謀科技 (Arm China) 開發者生態高級經理 李陳魯
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