每日速訊：國產(chǎn)開源3D引擎Cocos新版本深層解讀，原生能力持續(xù)升級

數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，國產(chǎn)化發(fā)展迅猛，作為游戲內(nèi)容生產(chǎn)的基石，游戲引擎大大降低了開發(fā)的門檻，幫助開發(fā)者快速實現(xiàn)游戲上線的愿景。作為國產(chǎn)開源引擎，Cocos 曾叱詫于國內(nèi)2D手游市場，如今憑借著不斷進(jìn)步的渲染技術(shù)，在3D引擎市場也逐漸站穩(wěn)腳跟。

歷經(jīng) 12 年創(chuàng)新發(fā)展與技術(shù)迭代，Cocos 于今年上半年完成了新一輪融資，并不斷擴展合作伙伴，開設(shè)新的業(yè)務(wù)賽道。憑借多年的技術(shù)積累，在資本的加持與開發(fā)者的支持下，Cocos迎來了新的里程碑節(jié)點--旗下核心產(chǎn)品，可視化數(shù)字內(nèi)容編輯器CocosCreator 3.6 版本正式發(fā)布。

近日，我們采訪了 CocosCreator 引擎技術(shù)總監(jiān)凌華彬（Panda），講述了CocosCreator V3.6 重大的功能與框架更新，以及如今Cocos在火熱的元宇宙賽道的布局與生態(tài)。

(相關(guān)資料圖)

為什么說這是一個里程碑版本？

可能有部分讀者不太熟悉Cocos，這家公司成立于2010年，如今已是全球領(lǐng)先的數(shù)字互動內(nèi)容開發(fā)平臺之一，《劍與遠(yuǎn)征》《亂世王者》《列王的紛爭》《擴散性百萬亞瑟王》《開心消消樂》《保衛(wèi)蘿卜》《歡樂斗地主》《大話/夢幻西游》《熱血傳奇》等國內(nèi)外知名游戲都是采用 Cocos 開發(fā)。近幾年，Cocos一直在不斷修煉內(nèi)功，于2016年推出CocosCreator 編輯器，而后重構(gòu) 3D 渲染器，同時支持 2D 和 3D 游戲開發(fā)。

在歷經(jīng)多個版本的迭代更新后，近日，CocosCreator 發(fā)布了里程碑版本V3.6，并稱其為“里程碑級的版本”，Panda將原因歸結(jié)為三點：

首先，V3.6是有史以來單版本投入精力最大的版本，前后花費了一年時間；其次，V3.6版本增加的功能特性，讓Cocos Creator在成為一個優(yōu)秀的現(xiàn)代3D 渲染引擎之路上更進(jìn)了一步；其三，V3.6 版本采用了產(chǎn)品驅(qū)動開發(fā)模式，其中有諸多功能都是由產(chǎn)品驅(qū)動，經(jīng)過需求拆解、產(chǎn)品設(shè)計、反向驗證等環(huán)節(jié)，并最終合并到版本中。產(chǎn)品驅(qū)動開發(fā)的模式，也讓引擎在易用性和體驗方面有了飛躍的提升。

在這次誠意和功能都滿滿當(dāng)當(dāng)?shù)母轮?，我們不難看出，Cocos引擎持續(xù)不斷自我變革的決心與毅力。作為生產(chǎn)工具而言，3D引擎需要不斷進(jìn)化以適應(yīng)硬件的更新和用戶需求的變化，但在歷時彌久的更新過程中，Cocos仍能始終堅持移動端友好的特性，兼顧 Web、H5、原生等平臺。再疊加Cocos 一直擁有低功耗、高性能和小包體等優(yōu)勢，基于 Cocos 引擎開發(fā)的產(chǎn)品通常都具有很好的伸縮性，同時保證高算力平臺與低算力設(shè)備都能“物盡其用”，達(dá)到最佳的使用體驗。此外，由于 Cocos 引擎底層架構(gòu)開源，這使得開發(fā)者在游戲打包后，所有運行內(nèi)容都是開發(fā)者可控，遇到問題可以快速找到方法來解決。

此次發(fā)布的 V3.6 版本中，Cocos在底層原生化的基礎(chǔ)之上，對 2D 和 3D 性能進(jìn)行了架構(gòu)級優(yōu)化，編輯器層面更是新增了大量實用功能，如編輯器預(yù)覽、動畫嵌入播放器、粒子Noise模組、多語言編輯器等，這些功能都可以極大提高工作效率，降低開發(fā)門檻，讓游戲開發(fā)者可以更加專注在游戲內(nèi)容創(chuàng)作上。

V3.6 讓Cocos在3D領(lǐng)域站穩(wěn)了

在 V3.6 版本中，Cocos 優(yōu)化了諸多圖形渲染能力，包括 SurfaceShader 自定義材質(zhì)、CSM級聯(lián)陰影、GGX環(huán)境反射卷積圖、各向異性光照模型等等，幫助開發(fā)者實現(xiàn)游戲畫面品質(zhì)的提升；此外，Cocos 還打造了編輯器全新的外觀，對編輯器的UI和交互體驗進(jìn)行了優(yōu)化，提升了開發(fā)者的使用體驗。

1.圖形渲染能力的優(yōu)化與提升

（1）SurfaceShader 自定義材質(zhì)

SurfaceShader使用統(tǒng)一渲染流程和結(jié)構(gòu)，開發(fā)者可以通過簡潔的代碼創(chuàng)建表面材質(zhì)信息、用于組合的光照和著色模型，同時提升了版本兼容性，不易產(chǎn)生渲染錯誤。

（2）CSM級聯(lián)陰影

在 Creator 之前的版本中，陰影貼圖的使用方式是相對比較粗糙的，特別是近處把區(qū)域放大時，陰影質(zhì)量就會大幅降低，提高陰影貼圖質(zhì)量又會拖慢運行速度。在加入 GSM級聯(lián)陰影后，可以讓整個場景無論多大，都可以支撐較高質(zhì)量的陰影。在近處可以是很精細(xì)的陰影，在遠(yuǎn)處相對模糊，并且不會占用比之前更多的算力資源。

（3）GGX環(huán)境反射卷積圖

在全局的光照方面，Creator增加了IBL的反射（Imagebased lighting），全局光照反射通過GGX環(huán)境反射卷積圖，實現(xiàn)了粗糙表面，也達(dá)到了更好的、更正確的光照反射效果。如圖所示：

（4）各向異性光照模型

各向異性光照也進(jìn)一步進(jìn)行了光照模型的優(yōu)化，讓頭發(fā)、絲綢這樣的表面材質(zhì)可以得到更好的效果。日常中，我們看到頭發(fā)時，在不同方向上頭發(fā)的高光散射是不一樣的，會看到一些光圈，這種光圈就是各向異性光照帶來的效果。在 V3.6 版本中，Cocos 充分?jǐn)U展 PBR 光照模型，目前已經(jīng)完整支持了在精確光源和環(huán)境光源下，各向同性和各向異性的材質(zhì)與光照模型，開發(fā)者可以對接 SubstaincePBR 材質(zhì)庫，制作拉絲紋路的金屬、頭發(fā)、絲綢等等。

2.編輯器UI全面升級

在 V3.6版本中，Cocos 還對編輯器的UI和交互體驗進(jìn)行了多達(dá)幾百處的升級和全面優(yōu)化，并加入了編輯器預(yù)覽GameView，渲染模式DebugView，動畫嵌入播放器，粒子噪聲圖等功能，大大提升了開發(fā)者的使用體驗。

（1）支持編輯器預(yù)覽（GameView）模式

V3.6版本新增編輯器預(yù)覽（GameView）模式（實驗性），支持在編輯器中直接運行、調(diào)試游戲。編輯器的預(yù)覽可以讓開發(fā)者在編輯器編輯的同時，看到游戲運行時的效果，可以在運行時效果中得到及時的反饋，并且及時調(diào)整游戲中的設(shè)計。

（2）動畫嵌入播放器

在傳統(tǒng)編輯動畫時，需要配合其他的模塊，比如說粒子模塊、音頻模塊、其他動畫板塊等，這些模塊之間的交互時需要分開編輯，需要通過腳本的方式來達(dá)到同步，不僅容易出錯，還特別繁瑣。在V3.6版本中，Creator在動畫編輯器中嵌入了粒子、光效、音頻等軌道，開發(fā)者可實時預(yù)覽、查看效果，并直觀地做出調(diào)整。目前在V3.6 版本中提供了粒子和動畫兩種播放器，可以在實驗室設(shè)置中啟用。

（3）集成多語言支持的 L10n 工具

隨著市場的快速變化，開發(fā)者出海的需求大增。因此，Cocos在 V3.6 版本中集成了多語言編輯器，內(nèi)置了 LocalizationEditor 插件，通過高自動化工具提高用戶翻譯的效率，并且以無代碼方式降低了用戶使用門檻。

Panda表示，V3.6版本啟用了全新的編輯器UI，Cocos希望通過交互來改善視覺感受，通過視覺來影響交互體驗，并從這兩個層面進(jìn)一步提高用戶體驗。未來，Cocos 將繼續(xù)基于Cocos的設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計系統(tǒng)、設(shè)計原則進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計，持續(xù)更新迭代，優(yōu)化核心交互和工作流程。

3.引擎原生化

V3.6 版本中一個重要的具有里程碑意義的標(biāo)志，就是引擎原生化的進(jìn)步。在2D渲染性能上，V3.6和上一代純2D游戲引擎2.x達(dá)到了同樣的水準(zhǔn)。這就意味著，如果是Cocos 2.x版本的用戶，出于3D需求或持續(xù)迭代需求，可以放心升級到3.x。此外，Panda 著重介紹了引擎原生化的幾個關(guān)鍵點。

首先，原生化包括整個場景管理以及節(jié)點樹的原生化，其中包括 3D 場景數(shù)據(jù)、2D 場景數(shù)據(jù)，這里面還包括光照、模型，模型內(nèi)部數(shù)據(jù)、材質(zhì)、Mesh等數(shù)據(jù)已經(jīng)全部實現(xiàn)原生化。

第二是資源的原生化，在材質(zhì)、Mesh 等與渲染相關(guān)的核心資源原生化后，開發(fā)者就可以在渲染過程中直接在原生層取用數(shù)據(jù)，極大地提升開發(fā)效率。

第三是2D性能的原生化，包括2D渲染數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、2D合批管理器和渲染流程，讓2D的合批和提交渲染的流程都在原生層進(jìn)行，以達(dá)到類似2.x的性能表現(xiàn)。

Panda 表示，底層架構(gòu)原生化不僅使得引擎性能大幅提升，更為 Cocos 未來性能優(yōu)化開啟了新的大門?！霸谶@次性能改造和底層重構(gòu)之后，未來我們還會將更多的內(nèi)容下降到原生層，在原生層內(nèi)部進(jìn)行性能優(yōu)化，這也意味著Cocos引擎未來還有很大的拓展空間?！?/p>

產(chǎn)品驅(qū)動開發(fā)

據(jù) Panda 介紹，在 V3.6版本中，有多項功能是通過產(chǎn)品驅(qū)動模式開發(fā)的。前期，Cocos與合作伙伴共同調(diào)研需求，在產(chǎn)生新的需求后，產(chǎn)品會優(yōu)先介入，由產(chǎn)品分析廠商的需求，深入觀察他們在游戲中的需求本質(zhì)，然后再拆解為實際的開發(fā)任務(wù)。在開發(fā)任務(wù)完成后，還會進(jìn)行產(chǎn)品側(cè)的驗收，由產(chǎn)品側(cè)來進(jìn)行實際的測試，從而評估是否符合預(yù)期。最后，Cocos 會提前交付給一些用戶，應(yīng)用到項目中進(jìn)行體驗。當(dāng)  V3.6 版本所構(gòu)建的項目質(zhì)量都穩(wěn)定后，還會在合作項目或者社區(qū)內(nèi)進(jìn)行定向升級測試，觀測合作伙伴的升級流程是否順暢，從而為新版本的正式發(fā)布打下基礎(chǔ)。

此外，在 V3.6 封版之后，Cocos 還進(jìn)行了為期一個半月的開放測試，共收到了超過600條測試反饋。對于一個開源引擎來說，有這么多開發(fā)者愿意自發(fā)地花費時間、精力去測試體驗一個新版本，這也從側(cè)面印證了Cocos社區(qū)生態(tài)的繁榮。Panda 告訴 我們，“由于用戶積極地參與開放測試，幫助我們提高了重要版本的穩(wěn)定性和質(zhì)量，還能幫助我們及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行修復(fù)?！?/p>

插件是 Cocos 生態(tài)中重要的一環(huán)，因為它不僅補充了引擎所不具備的功能，還為廣大開發(fā)者提供了定制化問題的解決方案。此次 V3.6 版本升級時，為了保障插件的生態(tài)，Cocos 抽取了插件商店中排名前 30 的插件進(jìn)行主動測試，幫助這些插件升級到 V3.6 后查看是否會出現(xiàn)問題，若出現(xiàn)問題，則會從引擎?zhèn)冉鉀Q進(jìn)行兼容修復(fù)，若插件問題則會反饋給生態(tài)，推動他們解決修復(fù)。

生態(tài)驅(qū)動的開發(fā)模式，不僅能幫助 Cocos 更好地發(fā)現(xiàn)和理解用戶的需求，更能借助開發(fā)者的力量不斷完善自身平臺功能，實現(xiàn)產(chǎn)品可持續(xù)性穩(wěn)定的發(fā)展，正可謂是源于生態(tài)，回饋生態(tài)。

不止于游戲加速元宇宙布局

元宇宙是近一年中最火熱的話題之一，也是XR、虛擬人、數(shù)字孿生等多種技術(shù)的集大成者。在元宇宙概念中，實時渲染技術(shù)、和3D 建模技術(shù)是不可或缺的重要組成部分，通過這些技術(shù)可以得到與現(xiàn)實世界完全一致的數(shù)字孿生世界，這也是實現(xiàn)元宇宙的重要基礎(chǔ)。

Panda 認(rèn)為，元宇宙是 3D 化虛擬的世界，而所有的 3D 化內(nèi)容其實都可以通過游戲引擎或者渲染引擎的方式來生產(chǎn)。因此，作為普適的泛內(nèi)容生產(chǎn)平臺，Cocos能天然地成為元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施層面的構(gòu)建工具，幫助用戶搭建元宇宙中所有的可視化內(nèi)容。

在做好基礎(chǔ)設(shè)施層面構(gòu)建的同時，Cocos 還會關(guān)注一些具體的應(yīng)用場景，例如虛擬偶像和XR。Panda 告訴 我們，“我們希望虛擬偶像不僅是提供一個技術(shù)能力，而提供一個完整的技術(shù)內(nèi)容生態(tài)，快速地降低整個生產(chǎn)鏈路和實際發(fā)布鏈路的成本和門檻。”

因此，在虛擬偶像方面，Cocos 提供了生態(tài)中不同層面的能力。在虛擬角色方面，Cocos定義虛擬角色的創(chuàng)作標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)捏臉、換裝、面部、動畫等能力的快速復(fù)用；在工具層面，Cocos 擁有素材的認(rèn)證，可實現(xiàn)從編輯器到素材的分發(fā)、再到SDK集成的完整鏈路。Panda 透露，在今年下半年，Cocos 也會發(fā)布虛擬偶像編輯器，可以快速生成虛擬角色，并且形成社區(qū)生態(tài)，大家互相貢獻(xiàn)生產(chǎn)的虛擬角色并且在技術(shù)層面實現(xiàn)共享；在美術(shù)層面，Cocos 會打造素材市場，幫助開發(fā)者快速搭建虛擬角色；在技術(shù)合作方面，Cocos 也會于諸多合作伙伴合作，形成共創(chuàng)共贏，例如在虛擬偶像方面與聲網(wǎng)合作，共同搭建 SDK，幫助開發(fā)者集成后完成自己的內(nèi)容創(chuàng)作；與百度希壤合作，為元宇宙提供更完整的技術(shù)平臺底座，共同推動國產(chǎn)元宇宙的發(fā)展與成熟。

Panda 強調(diào)，與部分需離線渲染的虛擬人相異，Cocos一直專注于創(chuàng)造實時渲染、可互動的虛擬偶像。據(jù)了解，Cocos 的虛擬偶像不僅做到了人物渲染，還實現(xiàn)了面部捕捉、動作捕捉、口型互動、口型同步等復(fù)雜功能。在渲染方面，Cocos 更傾向于卡通寫實風(fēng)格虛擬人的打造，因此在渲染表現(xiàn)力方面的要求也相對較高。在優(yōu)良的底層架構(gòu)支撐下，Cocos所建立的整套虛擬人解決方案可以支持在大多數(shù)中低端的移動平臺上的實時、流暢（每秒30+幀）運行。

虛擬人編輯器預(yù)覽

在 XR 方面，Cocos 既不做硬件，也不做最終的內(nèi)容，而是做底層技術(shù)的支撐。通過 Cocos引擎集成 XR 平臺，讓開發(fā)者可以基于Cocos引擎快速實現(xiàn)跨平臺部署的內(nèi)容創(chuàng)作，幫助開發(fā)者在XR環(huán)境中創(chuàng)造內(nèi)容，降低在 XR 方面開發(fā)的門檻。據(jù)Panda介紹，Cocos XR集成OpenXR標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，目前已經(jīng)成功適配Quest2， Neo3， RokidAir等國內(nèi)外主流XR設(shè)備，該編輯器將于今年下半年發(fā)布。

XR編輯器預(yù)覽

“我們相信，隨著科技的發(fā)展與用戶習(xí)慣的遷移，未來使用方式更為輕便的移動端交互一定會成為主流，移動端 XR 也大概率會成為承載元宇宙的核心平臺，與此同時，Cocos 也會不斷優(yōu)化引擎在低算力市場、輕量級平臺和穿戴平臺方面的性能和可用性?！?/p>

結(jié)語

渲染引擎好比 3DMax、PhotoShop、MAYA 等工具軟件，大家可以通過工具軟件來開發(fā)出自己的作品。越是復(fù)雜的工具軟件開發(fā)，就越需要長期的堅持與持續(xù)的投入，引擎尤其如此。目前，國內(nèi)引擎開發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)，技術(shù)積累薄弱、人才積累不足、商業(yè)化變現(xiàn)困難等，都在阻礙著國產(chǎn)引擎的快速發(fā)展。

Cocos成立12年，始終圍繞著以工具為平臺的定位，不斷堅持自我革新，持續(xù)進(jìn)行團(tuán)隊建設(shè)以及技術(shù)積累，對引擎打造的延續(xù)性也是國內(nèi)其他引擎所無法比擬的。但發(fā)揮優(yōu)勢的同時，Cocos仍需不斷突破自己，打磨自身技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化 2D 的同時在 3D 方面不斷進(jìn)步，并且擴大生態(tài)力量，用技術(shù)實力來證明國產(chǎn)引擎可以實現(xiàn)彎道超車的可能。

未來，也希望Cocos 能秉承“以技術(shù)推動數(shù)字內(nèi)容行業(yè)的效率提升”的企業(yè)使命，借助更豐富的服務(wù)能力、更廣闊的應(yīng)用場景、更多元的合作伙伴，持續(xù)為用戶打造更好的引擎。

標(biāo)簽： 開源3D引擎