Guerrilla高级程序员分享：《地平线零之曙光》的工具管线打造

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对游戏团队而言，做不擅长的品类很容易给研发带来比较大的挑战，尤其是对于3A游戏来说，往往意味着很多方面的改变。比如年销量破760万套的《地平线：零之曙光（Horizon Zero Dawn）》背后的开发商Guerrilla Games，在此之前就从未做过开放世界RPG。

在此前的GDC演讲中，Guerrilla Games高级工具程序员Dan Sumaili和首席工具程序员Sander van der Steen谈到了该工作室为新游戏打造工具管线遇到的难题和解决方法。

以下是GameLook听译的全部内容：

Dan Sumaili：

我叫Dan Sumaili，在Guerrilla Games担任工具程序员，今天将与同事Sander van der Steen一起谈谈我们是如何在《地平线：零之曙光》研发过程中重新打造工具管线的。

在《地平线：零之曙光》之前，我们做了FPS游戏《Killzone》，当我们决定从FPS游戏研发转向开放世界游戏的时候，这给我们的公司和研发理念都带来了很大挑战，用到的工具也没有幸免。

所以，今天的分享主要包括我们重新打造工具背后的原因，我们在制作的过程中是如何实现的，以及这给游戏研发带来了什么帮助。如果你的团队也在用之前留下来的技术和工具，并且每天都需要用到，那么今天的内容或许会给你带来一些启发。

《地平线：零之曙光》研发遇到的问题

首先我们会聊聊之前项目遗留的工具，重新打造的工具，还会提到3D编辑器以及其他工具，然后是我们对未来的计划。

工具问题

《地平线：零之曙光》刚开始研发的时候，工具是非常分散的，它们都是基于不同编程语言和框架打造。使用这些工具，我们的迭代时间比较长，比如一名游戏策划想要对某个功能作出调整，至少需要20-30分钟才能完成，坦白的说，团队成员对这些工具的抱怨很大，跟热门的Unity或者虚幻引擎等工具相比，差距很大。

简单说一下技术方面，在Guerrilla Games我们的intermediate plaintext format都是使用CoreText，它用于除了纹理和音频之外的所有游戏数据，在这些数据被用到游戏之前，我们通过转化的方式将其变为二进制数据。

这是我们之前主要使用的CoreText编辑器，可以看出非常的古老，它把内容变成2D图片，目标文件和注释文件的关联性通过不同的线条连接。

我们用它来创造和配置很多的游戏数据，然而在实际的数据编辑方面，它是非常低等级的，很多都是在研发《Killzone》比较忙碌的时候做出来的。你需要用很多时间去了解复杂的数据结构，而不是聚焦于创意过程。

这些都是用C#、WinForms以及（索尼）ATF格式写的，总而言之，这个工具非常复杂，即便是很小的改变都需要付出很多时间。因此，团队里的开发者几乎没有人喜欢这个工具。

另一个工具就是Maya，具体来说就是我们内部的Maya插件，它将我们的数据导入Maya，然后导出到CoreText，这个插件使用了内部引擎Decima的渲染器，以便能够看到这些资源在游戏里的视觉效果是什么。然而，它并不能运行完整的游戏主循环（Game Loop），意味着丢失了一些在游戏里存在的元素。

这个工具用C++和Python编写，而且大量使用了Maya API，考虑到CoreText编辑器，实际上只有少数几个人能够用，也只有很少人愿意用这个工具。

最后一个工具是状态机编辑器（State Machine Editor）SMED，主要是关卡策划们在使用。这个工具最初是技术策划做的创意原型，为了探索我们能否为一款游戏生成LUA脚本，不幸的是这次尝试并没有成功，还需要不断有一名技术策划进行维护，这个工具是用Python写的。

通过以上的介绍，我们可以发现这三个工具能够使用的人并不多，而且每个工具之间的交互也很难做到，因此这三个工具管线并不好用。

我们还有大量其他的工具在使用，但由于时间限制，我们没办法一一说明。

因为工具的原因，我们制作了游戏内UI框架Debug UI，它是在《Killzone：Shadow Fall》制作期间研发的，很多程序员觉得这个工具比较好用，并且在此基础上产生了很多的游戏内debug工具。

这是我们的游戏内GPU分析器（profiler），你可以看到每一帧的很多draw call，不同的采样器等很多信息，它还有一个外部视角，你把窗口放在场景的某个部位，就知道那个intermediate buffer对应最终某一帧。

游戏本身

在《Killzone》包括之前的研发中，我们没有做过RPG，也没见做过开放世界游戏。在《地平线：零之曙光》当中，我们还需要打造一些没做过的内容，比如任务、互动对话等，而且Guerrilla Games的工具程序员团队很小，在一个220人的团队里，我们只有4-6名全职工具程序员，因此必须高效率使用我们的时间和资源。加上之前谈到过的管线工具弊端，我们决定重新开始打造研发工具。

这时候我们开始制定一些工具研发目标，希望能打造对未来工具有利的框架，让我们的工具之间具有连贯性，Decima是我们的内部引擎，在打造新工具的时候，我们希望尽可能多地实现复用。我们还希望让新工具用起来尽可能简单，以便让其他团队接受，并最终帮助到更多的团队。

编辑器方面，我们希望打造适合团队成员需求的工具，比如针对特定方法打造Editing Contexts，以及可以复用的组件，这样在其他团队需要的时候就可以为他们快速打造新工具。我们还希望简化工具使用方法，让所有工具都保留在一个程序当中，也就是我们现在的Decima编辑器。

Decima是我们的内部引擎，最近用它研发的游戏包括《Killzone：Shadow Fall》、《Rigs》、《地平线：零之曙光》，以及小岛工作室的《死亡搁浅》。与大多数引擎不同的是，它被分为很多层，基础层面是为不同平台设计的OS，主要是为了让游戏更容易移植到不同平台，值得注意的是，出于研发目的，我们始终有完整的PC版本。

接下来是核心部分，包括渲染、光照、粒子等等，随后是用来做不同功能的游戏代码，我们将工具框架放在最顶层，以便它可以触达下方的所有东西。

这个引擎有很多优势，其中一个非常重要的优势就是优化程度很高的运行时类型识别（RTTI），这对于打造专门的编辑器是必要的。第二个优势是免费代码和Decima引擎库，为团队其它程序员降低了使用门槛。

这是现在使用的关卡编辑器

这是我们的Visual Script编辑器

这是对话编辑器

新编辑器的打造

这个时候，《Killzone》已经完成了研发，除了少数为它做DLC的成员之外，所有人都转向了《地平线：零之曙光》，这个项目的制作已经开始。尽管之前的工具有很多不便，但它的确是可行的，虽然效率比较低，研发人员已经熟悉了这些工具，因此尽管明知道需要改变，但他们的意愿并没有那么强烈。

我们并不知道打造新工具的结果如何，所以需要从很小的事情做起，这样才可以最小化研发风险，意味着在研发新工具的同时，还需要继续支持旧工具。

鉴于以上原因，我们决定从音频团队开始，这意味着我们最开始只需要满足小团队使用需求（4个人），而且他们的工作需要能够测试框架从CoreText编辑器到Decima编辑器的可行性。

我们的音频团队主要使用NodeGraph，这是一个高性能Visual Scripting语言，可以生成在目标运行的C++代码，它在《Shadow Fall》研发的时候使用率很高，意味着如果音频团队能够使用，那么其他团队也可以陆续采用。

这是我们之前做的两个创意原型，但用处并不大，测试结果也并不成功。

这是我们现在使用的版本，实际上，我们每次迭代都会交给音频团队尝试，这是个很痛苦的过程，经历了很多次迭代。每当遇到问题的时候，工具就需要做出改变，但我们聚焦于完善所有功能。经过几个月的尝试之后，我们实现了同等特性，新功能可以很容易部署，甚至可以让其它程序员在功能研发方面做出贡献。

Sander：游戏设计新流程（3D编辑器）

给研发团队完成大项目研发信心最好的方式，就是为他们打造一个关卡编辑器，也就是我们说的3D编辑器，接下来说说这个新编辑器背后的决策。

就像Dan提到的那样，在已经开始游戏研发的情况下，为什么还要做新的3D编辑器呢？为什么不是在Maya插件投入更多努力进行优化呢？

第一个原因是，《地平线：零之曙光》需要大量的任务内容，对于《Killzone》来说是全新内容类型，所以在实用性方面来说，我们在Maya插件里的内容制作流程是最糟糕的一部分，它本身并不适合做关卡编辑。

其次，类似Unity或者Unreal Engine那样的编辑器可以给我们的工作流带来帮助，如果没有这样的编辑器，我们不可能快速完成很多内容的研发。最后，我们做编辑器的焦点很容易实现，只要搞定对象放置就能满足策划团队的工作流需求，接下来说我们是如何实现的：

有了工具框架雏形和可执行的游戏，这时候就面临第一个关键选择：是将特定子系统导入编辑器，还是把整个游戏都导入其中？

我们来看第一个选择，它的目的性很强，而且比较容易控制，从研发角度来看，效率和速度都比较快。然而它的弊端在于，如果后续做新功能就很难做到视觉或者行为的一致性，由于需要更多代码，因此研发周期会更长。

如果把整个游戏都植入编辑器，你可以看到所有游戏功能，意味着能够自由做DebugUI，而且还可以像玩游戏那样在编辑器改动。这个方式的不利在于性能开销比较高。

考虑到游戏研发已经开始，我们认为后者是最好的选择。这时候我们又面临一个选择：到底是游戏的运行是放在编辑器处理流程之内还是在流程之外？

如果是流程之内，它的优势在于能够快速设置且容易做debug，由于在同一个流程内，我们可以直接同步数据变化。但它的弊端在于游戏崩溃会直接导致编辑器崩溃，需要大量的工作才能搞定，而且随着时间的增加，会导致编辑器里的很多功能导向游戏不同系统，让代码管理非常困难。

另一个方法则可以带来比较高的稳定性，由于游戏和编辑器分离，即便游戏崩溃也很容易恢复，而且代码会比较整洁，因为编辑器不能直接修改游戏目标。由于两者分离，哪怕游戏内UI反馈速度不那么快，你也可以在编辑器内快速看到修改结果。当然，它的不利之处在于，编辑器研发时间会比较长，如果编辑器和游戏流程不同步，就会很难做debug。

结合项目和团队限制，我们决定选择第一个方案，但同时希望在游戏研发后期能够做到流程外研发，所以希望做到代码分离，不让编辑器和游戏之间共享任何数据。

这里用一个研发案例来展示：

首先关卡策划可以在编辑器运行游戏，角色到了一个地点之后发现游戏关卡出现了问题，这时候我们进入编辑模式，去掉挡路的树木，然后在路两边增加植被。通过工具处理地形之后，再加入遭遇的敌人。

在运行游戏中编辑内容：关卡编辑器需要的子系统

这个部分主要说如何实现编辑器代码和游戏代码的分离。早期遇到的问题是，游戏里的数据与硬盘上的数据并不一致，主要是因为Dan之前提到的Process Code Conversion。虽然这个问题很常见，但由于信息确实，它给关卡编辑带来了一些问题。

幸运的是，我们已经说过，并不需要通过编辑器直接控制游戏改动，因此编辑器和游戏使用的数据格式不同，且两者之间无法共享。

处理编辑器与游戏数据的方法，我们称之为EditorNode，它提供了一个目标在游戏内的所有编辑功能，游戏目标并不知道Editor Node的存在。所以，这种方式可以让代码保持简洁，游戏代码不会和编辑器代码混淆。

转化后数据带来的第二个问题是层次，低层次性会导致性能降低，虽然扁平化的目标列表快速有效，但对于本地化编辑并不容易。

因此，我们需要内置一些有层级的游戏内数据结构，这样关卡策划进入编辑模式的时候，就可以更直观地看到调整效果。

为此，我们做了两个Editor Node Tree，他们看起来一样，但参照的是不同数据。编辑器做出改变之后，就会与游戏沟通，这部分沟通内容就是第二部分。

游戏内物体的改变

确定目标的时候，你往往需要列出自己不想要的东西，在我们的案例中，proxy representations、基于字符串的accessor、编辑器特定样板文件，以及版本中的代码生成步骤都是我们不希望出现的。

我们希望直接做能够在引擎里找到的具体目标，能够复用现有系统和工具创造和转换数据。意味着我们的游戏以及引擎程序员需要了解编辑器代码，因此，一个回撤系统才能让他们对新功能尝试有更多控制权和自由度。

因此，回撤系统必须简单而且可靠，不需要虚拟的“做”和“撤销”功能，在做新功能的时候不需要回撤新代码。

因此我们的理想情况是，做一个能自动检测目标变化并知道如何还原它们的回撤系统。我们做出的妥协是实现通过代码指定被修改目标，然后再完成对应的改变。

这些都是非常简单的指令，每个指令都代表了一个改变，这些改变都通过RTTI系统实现，并且可以在用户界面实时通知。

这种方式有很多好处，比如代码分离，还意味着组件变化可以来自任何地方，编辑器代码不需要知道改变或者回撤的太多信息。

最开始的时候，我们的方法是手动处理，但非常耗时且不符合我们的易用性标准，因此我们的解决方案是用DiffUtil来观察已经发生的变化。改变之前，程序员用DiffUtil保留目标状态快照，改变之后再分析当前状态与快照的对比。

这样，在不需要改变任何代码的情况下，编辑器就可以执行改动，还可以根据关卡策划的需求随时回到原来的状态。

总的来说，这是一个非常可靠而且透明的系统，能够呈现复杂的游戏内改动。在编辑器代码中，改变和回撤动作没有严格的区分，在随后两三年的时间里，虽然我们做出了很多改变，但代码稳定性一直比较高。

不过，同样有些东西表现不是那么好，虽然有DiffUtil，但程序员们很容易忘记使用，因此并不是所有改动都可以撤回，另外一个问题就是，我们没办法找到所有bug，最后也很重要的事，它并不支持文件系统操作，这也是我们接下来需要解决的问题。

3D编辑器里的变化

当一个改变发生之后，编辑器里的Node Tree听取并做出改变，并且将具体改变发送到游戏Node Tree，游戏里对应的Node Tree接受信息并作出对应改动。

之前的Node Tree展示图可能会比较简单，接下来我们详细说明，假设MySpotlight是游戏目标MyPrefab的母目标，也就是树木的根，每个node变化都会应用到树根当中，更高级的改变还会触发地形的变化。

比如上述动图当中，路线Node的改变会引发附近的植被甚至地形变化。

不过，这种方式在互动改变的时候容易出现信息丢失的问题，我们发现反向做改动是不现实的：首先，这让数据授权变的不清不楚，由于转换当中的数据丢失，反向改动是不可能实现的，最后，你还需要防止编辑器里做的改动回流到游戏当中。

我们的解决方案是，工具不对数据做出修改，它们只是告诉编辑器希望改动哪些东西，然后由编辑器决定修改哪些东西，这样，数据授权始终由编辑器控制。

回撤操作也是如此。

游戏同步

有一部分结构改变是我们没有管的，更新游戏结构改变是通过GameSync功能实现的，具体流程如下图所示：

GameSync的优势在于，它可以适应编辑器所有的改动，甚至可以在不重启游戏的情况下让用户实现文件同步。不过它的问题在于分析改变的代码会非常复杂，还容易出现性能问题，对于一些不相关的系统，很容易出现不完整的信息更新，导致用户体验较差。

Dan：其他工具

之前提到，我们与使用NodeGraph的团队进行了合作，其中一个非常重要的工具就是NodeGraph Debugger，它提供了很多强大的功能，比如变量检查、执行视觉化以及历史debugging信息。

在《地平线：零之曙光》研发过程中，这个工具是非常有用的，这种视觉化的dubugger工具可以让工具团队参与最小化，这对我们来说是成功的，因为这意味着公司里的其他团队可以自由使用这些工具。

你可以实时查看改动信息，还可以按下暂停，查看之前的改动信息。

对这款游戏来说，有些东西是全新的，比如互动对话。对于这方面的内容，我们没有任何现存工具可以解决，因此不得不从头开始打造工具，专门为作家、任务策划以及过场动画美术师们设计新工具。

这是我们的对话编辑器，清晰地展示了对话、选择，任务目标等信息，我们可以通过简单的游戏内对话来展示：

比较有趣的是，这段对话是自动生成的，包括镜头剪辑、动画、手势都是通过规则系统选择的，这个系统还会生成RovoVoice和面部表情动画，意味着剧情策划只需要输入对话文本，游戏就可以快速看到对话在游戏里的效果。

这个对话生成器的灵感来自于CD Project RED和BioWare之前分享的技术，具体的技术可以参考图片中的GDC演讲链接，我们之所以可以做到，是因为在我们的新框架之下很容易实现。

我们做的另一件事就是世界地图，对于一个开放世界游戏来说，展示所有发生的事情是非常困难的，为此我们通过2D地图代表游戏数据，并且通过覆盖系统展示任务、JIRA bug等信息。

不过，这个功能是在项目后期才推出的，而且使用率并不高，但在下一个项目中还有提升空间。

这是我们做的性能地图，可以展示某个地方的内存、CPU以及GPU能耗，分别通过绿色和红色代表能耗，不过这是游戏研发后期，性能问题已经被解决，所以没有红色区域出现。

最后一个是Decima API，Guerrilla一些程序员希望给这个框架打造C语言API，以便让某些工具可以运用于其他语言，比如文件加载/存储、目标控制等功能，我们还用Python写了一个wrapper，让学过Python的美术师和策划都可以创造控制游戏内容的脚本。

随着项目研发的结束，我们有了更多时间审视工具框架，这些工具是非常成功的，但我们发现还有很多可以提高的地方，比如让更多团队使用我们的编辑器，例如特效、环境美术等等，所以，我们还将开始打造不同的编辑器，比如Entity、粒子、着色器等等，让公司里的每个人都能使用我们的编辑器。

我们还希望重写GameSync系统，把3D编辑器从流程之中剥离出来，以便提升稳定性，在编辑器打造过程中，我们还发现了很多的UI以及UX方面可以提高的地方，所以未来还有很多事情需要做。

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