[3D游戏开发实践] Cocos Cyberpunk 源码解读-开篇

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Cocos Cyberpunk 是 Cocos 引擎官方团队以展示引擎重度 3D 游戏制作能力,提升社区学习动力而推出的完整开源 TPS 3D游戏,支持 Web, IOS, Android 多端发布。

本系列文章将从各个方面对源码进行解读,提升大家的学习效率。希望能够帮助大家在 3D 游戏开发的路上更进一步。

工程源码免费下载页面:
https://store.cocos.com/app/detail/4543


“HEY,麒麟子,最近突然觉得,有一个词好适合你”

“嗯?什么词?”

“姜郎才尽。”

“。。。。”

“你看吧,这都停更多久了,硬是没憋出一个字”。

“。。。。,行,我写!”

Hello大家好,请叫我麒麟鸽。

时间过得真快,离上次发文,又过了好几个月了。

赶时间的朋友,可以直接下拉,跳到:Cocos Cyberpunk 中可复用的技术资产

其实大家有所不知,麒麟子平时写文章,既要保证干货满满,又要紧扣 Cocos 这一主题,同时还不想让别人看出来我是 Cocos 的托。挺难的,请多多包涵。

什么是 Cocos Cyberpunk

Cocos Creator 3.7 中的新特性

一不留神,Cocos Creator 3.7 都发布了, 最想要的自定义渲染管线光照探针反射探针都有了。

有了这三个神器,场景渲染又能能上升好几个台阶。

值得说明的是, 3.7 新增的特性很多,与时同时,引擎文档组也花了大量的时间,很详细地更新新了文档。大家可以直接去文档查看对应内容,对文档有什么疑惑和建议,欢迎随时反馈。

哦,还有 模型 LOD 系统,听说最多支持 7 个级别,根据模型在屏幕上的显示占比动态选择使用等级,能够十分有效地降低大场景的渲染负担,提升运行性能。

提到 LOD,大部分人第一反应就是制作不同细节的 Mesh 从而实现 Mesh LOD,但大家有所不知: Mesh LOD 其实是一个可选项,而不是首选项,真正的首选项,是材质 LOD。

复杂的材质给 GPU 带来的渲染负担,远远大于模型面数。对于很多项目来说,材质 LOD 就足够胜任了。它不需要对 Mesh 进行处理,只需要编辑好不同级别使用的材质,就能提升很多性能。

而当遇上面数超标的情况下,应该考虑 Culling(比如,使用PVS,让被遮挡的模型不显示,使用距离判断,让较远的小型物体不显示),而不是做 Mesh LOD。 只有当材质 LOD 和 Culling 综合使用后依然满足不了需求,才需要考虑 Mesh LOD。

由于每一层 LOD 其实是单独的节点,所以,材质也是可以进行 LOD 的。
比如当物体在近处渲染时,用最高效果的 PBR 材质。处于较远的位置时,可以关闭一些细节。当处于特别远的时候,可以退化为 unlit 材质。

不过呢,模型 LOD 这个特性,麒麟子还没有仔细用过,暂时就不深入讨论了。

来自引擎团队的福利

更令人惊喜的是,为了证明 Cocos Creator 3.7 确实不错,引擎团队还发布了一款 TPS 游戏DEMO《Cocos Cyberpunk》,并且把项目工程源码 100% 开源了。

有大佬还专门写了篇文章:《13万行代码+50万外包美术的 3D 示例,Cocos 免费送啦!》

不得不说,这标题,起得可真好,连见过大世面的麒麟子都有点把持不住。

虽然有点激动,但在下载代码之前,麒麟子还是向负责 Cyberpunk 项目的同事们再三确认了一些问题,有可能也是大家在下载之前想要问的问题:

麒麟子:“用了最新版的自定义管线吗?”

答:“肯定的啊,自定义的延迟渲染管线、Bloom、TAA、FSR 什么的,都得用。”

麒麟子:“改引擎了吗?需要用户做什么特别的配置吗?”

答:“新版的自定义管线代码是直接用 TS 写在项目中的,不需要自定义引擎。 直接用 Cocos Creator 3.7.1 打开就可以了。”

麒麟子:“性能如何,手机上能跑吗?”

答:“肯定啊,Web 和 Android 原生都可以跑。 最低支持 小米6,30FPS。 我们做了机型适配,根据不同性能的机型调整画质、保持帧率”

麒麟子:“我不信”

答:“不信你问我那么多干啥,自己去 Cocos Store 下载,打个包运行起来看。”

Cocos Cyberpunk 可复用的技术资产

麒麟子花了一天时间,研究了 Cyberpunk 项目,并且听了 Cocos 官方 B 站的直播,大概把项目摸熟了。

个人体验来看,项目还是非常清晰明了的,可以作为不错的学习资源,也可以将它作为项目框架,在它上面进行项目开发。

它包含了以下特性:

1、完整的TPS游戏核心

虽然目前的角色控制效果还有很多提升细节的空间,但它已经是一个完整的射击游戏逻辑了。

  • 角色控制
  • 上下身动作分离,移动中射击
  • 射击、弹道、弹孔、火舌、命中 逻辑
  • 怪物生成、怪物寻路、怪物AI

2、机型适配机制

3D游戏与2D游戏不同,3D游戏的画质需要更高的设备性能支撑。 因此我们通常会在高性能设备上实现最佳效果,而在较次的设备上通过调节效果来确保帧率。 Cocos Cyberpunk 中实现了完整的机型分档和性能开关策略,可以搬到自己的项目中直接使用。

  • 根据手机 GPU 信息,划分高、中、低端机型(已将常见 手机 GPU 芯片 纳入)
  • 根据高中低端机型进行效果调节,确保低端机依然流畅

3、自定义管线
在 Cocos Cyberpunk 中,使用了 Cocos Creator 3.7 提供的全新的自定义管线,并且以extension形式放在了项目中,做到了非常好的隔离性。自己的项目需要的话,可直接复用,也可以作为研究新版自定义管线的学习案例。

  • 实现了前向渲染管线和延迟渲染管线,可以根据项目情况直接复用
  • 实现了后处理管线与框架,提供了Bloom、TAA、FSR等常见技术,也可以非常方便添加自己需要的后处理效果
  • 可视化自定义管线图,可以非常直观地看到管线渲染流程

4、加强版反射探针

预先烘焙好的反射探针,可以使物体反射周围的景物,同时又不至于有性能损伤。是一个非常简单易用的特性,大家一定要多用。

  • 采用 Cocos Creator 3.7 中的反射探针进行烘焙
  • 使用 SphereProjection 做了矫正,使得反射内容与物体接近吻合
  • 提供了实时的环境反射探针组件,主要功能是方便在编辑器调试,也可以用在一些简单的场景中增强反射效果。

5、静态遮挡剔除(PVS-SOC)

最快的渲染一个物体的方法就是:不渲染。
在 Cocos Cyberpunk 项目中,实现了一套简单易用的 PVS 机制。 通过将可见关系预先存入空间格子,在渲染时直接查表获得渲染列表,能够极大地提升效率,对建筑密集的场景最为实用。

  • 将空间预先切分为许多格子
  • 预先使用射线查询的方式,找出每一个格子可见的对象,并记录其ID(使用了 gpu.js 加速)
  • 渲染时,计算出摄像机处于哪一个格子,获得对应格子的可见静态对象列表,仅渲染可见的静态对象

对了,由于项目类型的原因,前面提到的 Cocos Creator 3.7 中新增的 光照探针和 LOD 并没有使用,回头麒麟子找点适合的列子来分享。。

麒麟子觉得,Cocos Cyberpunk 中的应该远不止上面提到的这些,如果再多花些时间挖掘,肯定还会有更多收获。

因此,接下来麒麟子会将上面用到的技术点都研究一遍,并输出一些内容,希望和大家一起探讨学习。

最后说一下

很多朋友经常问麒麟子,学完引擎基础和图形基础后,如何提升自己的实战能力。
这个答案很简单:找个项目做做。
如果没有机会做项目,怎么办呢?
找个开源项目就好啦。

Cocos Cyberpunk 就是为这个目的而立项的, 希望能够让更多的朋友,使用 Cocos Creator 做出更多炫酷的项目。

还等啥呢,赶紧学起来。 Cocos Cyberpunk 3D Source Code

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