做出真正虚拟现实游戏需要面临的挑战

本文源自美国知名科技博客媒体 Ars Technica 与英国著名游戏开发者 David Braben 的谈话。David Braben 曾与 Ian Bell 共同创作了星际模拟游戏《Elite》（精英），自此声名远扬。截至目前，精英系列游戏已历经整整 30 年。David Braben 开发的《精英》第一部于 1984 年发布，在那个以《Pac-Man》（吃豆人）等红白机游戏为主流的时代，这类游戏多为 2D 图像、仅有 3 条命且游玩时长约 10 分钟，因此《精英》堪称一款具有跨时代意义的作品。

90 帧每秒的目标与硬件要求

Gear VR 消费者版设定了新目标：硬件需稳定渲染两块 HD 画面，刷新率达到 90 帧每秒，否则画面抖动会让玩家产生眩晕感。Frontier 公司开发的《Elite: Dangerous 》就需要优化到这一帧率，并且运行该游戏需要以下硬件配置：16G 内存、i7 四核 CPU、GeForce GTX 980 显卡以及消费级的 VR 头显。

Frontier 公司的创始人及 CEO David Braben 深知该配置要求颇高，仅显卡就至少需花费 500 美元。不过，他在游戏界威望颇高，其唯一运营的一款 3A 级游戏《异形：隔离》的最新版本已正式支持 VR，玩家无需修改配置文件启用隐藏的 dev - only 选项，简单配置即可。《精英：危险》发布的 2.0 扩展版本 Horizons，提升了在 VR 中的运行表现，增加了对 SteamVR 的支持，同时也支持 Oculus Rift。这意味着玩家可以戴着 HTC Vive 畅玩《精英：危险》，且画面刷新率可达 90 帧，头部追踪十分流畅。《Elite Dangerous: Horizons》目前已在 Steam 游戏平台正式发布。

《精英：危险》是目前 PC 游戏玩家能体验到的优质 VR 游戏之一。笔者在家中使用 Oculus Rift DK2 头显连接 PC 试玩过该游戏，它在各方面都满足甚至超越了前沿的 VR 规格（笔者配备了 980ti 显卡，但未使用 SLI，因为游戏目前对 SLI 的支持存在问题）。Braben 解释称，游戏对 VR 的支持是一个涉及直觉与设计迭代的复杂过程。

VR 支持的设计与开发

“因为我们既是游戏玩家也是游戏开发者，我们团队成员尤其希望我们的游戏能够支持 VR。”Braben 说道。游戏的用户界面在早期设计时就考虑到了头戴式显示器与预期操作的无缝集成，例如玩家可通过左右转头调出额外面板。经过一段时间的发展，VR 支持被加入到 alpha 测试版中，出乎意料的是，从一开始它就运行良好，这得益于《Elite》将玩家现实中的身体与游戏中的化身紧密结合，玩家坐在座位上操作，且与环境的交互主要通过转动头部来实现。

“我们从中积累了宝贵经验。”在 Oculus Rift DK2 改进前，Braben 在游戏测试版发布 VR 支持时表示，“要明确什么会让玩家感到恶心，什么才是优质的 VR 体验，什么是自然的操作，以及如何为玩家设置焦距，这些都是为了让玩家获得极佳的舒适感。”此外，《Elite: Dangerous》采用了 Frontier 公司自主研发的 Cobra engine（眼镜蛇引擎）制作，这使得创建反馈循环更为容易，可在每次游戏更新时迭代改善 VR 表现。例如，以前针对 Xbox One 游戏的优化工作就被用于改进 VR 体验和提高运行速度。

避免眩晕的 VR 设计

拥有稳定的视觉参照物，如驾驶舱和仪表盘，是提升玩家前庭系统“舒适度”的重要因素。但 Braben 指出，团队还发现了其他影响 VR 设计可靠性的关键因素，例如应避免使用画面的快速切换和震动。让玩家在现实中坐着，而游戏中的化身却做其他动作，似乎是导致玩家恶心的最快方式。

“也就是说，如果你在沙发或其他地方坐着，那么在游戏中也应处于坐着的状态，这样才能避免眩晕。”他举例描述了对索尼 PlayStation VR 《The Deep》demo 的体验，当玩家身处海底的鲨鱼笼中，遭到大白鲨攻击时，大白鲨撞击笼子产生的巨大冲击力使整个视野晃动，这种虚拟人物的大量运动与身体感受的脱节，让他感到反胃。

“这种脱节——虚拟人物突然的大量运动和身体感受不相符，我认为是一个禁忌。”他继续说道，“所以在开发《Elite: Dangerous》时，我们格外谨慎。例如，我们发现驾驶舱的晃动不会有太大问题，但突然的大位移会让玩家感到恶心。”

90 帧的意义与开发挑战

“我认为 90 帧意义重大。”Braben 表示，消费者版的 HTC Vive 和 Oculus Rift 都将以每秒 90 帧的刷新率运行。“产生延迟的关键在于当玩家开始运动时，视野里的画面会出现延迟，而 90 帧能让体验更出色。”

当谈及如何将 VR 融入游戏时，他认为：“一款出色的 VR 体验所需的基本元素应贯穿开发过程始终，而非在最后才添加。”他提到的“the hard bits”应用原则，对开发者为任何 VR 头显或 SDK 开发内容都十分实用，即让内容更优质，使帧速率更快达到或接近 90 帧，这相较于 Oculus Rift DK2 的 75Hz 刷新率是一大进步。

90FPS 的要求让开发工作变得更为复杂，开发者需及时决策游戏画面和逻辑的更新速度。“90FPS 意味着要充分利用资源，确保游戏循环不以较低速度运行。在大平面屏幕上可能不易察觉这一问题，但在头显上就会很明显，因为转动头部时，能感觉到物体位置的变化速度不一致。我们曾尝试降低帧数，但效果不佳，因为 90FPS 确实会加重电脑负担。”

《Elite：Dangerous 2.0 Horizons》的更新内容

《Elite：Dangerous 2.0 Horizons》的更新不仅扩展了内部功能，如增加了 SteamVR 支持，最显著的变化是增添了登陆星球的功能，这是自《Elite》开始众筹以来粉丝们一直期待的功能。2.0 “Horizons”扩展包让玩家能够登陆卫星和行星，目前仅限于无大气的星球。该扩展包除了加入在行星表面行动的漫游车（SRV，表面侦察车），玩家可在行星表面驾车探索并完成新的行星任务，还增加了战利品系统和制作系统（目前 2.0 “Horizons”扩展包仅包含该系统的基本功能，正式版发布时将有进一步扩展）。

Braben 承认，这些更新都在一定程度上提高了显卡要求，因为游戏引擎的渲染负荷比之前版本更高。“实际上，由于需要渲染行星表面，渲染需求大幅增加，尤其是当玩家靠近多艘飞船或基地时。因为加入了有趣的元素，玩家会倾向于聚集在一起，我曾看到 10 多艘飞船和 16 艘侦察车相互碰撞，这些效果以及行星和阴影的渲染，都加重了显卡负担。”

总体而言，当前 Frontier 版本的玩家对 Horizons 的 Beta 版新增功能表示满意，作为《Elite：Dangerous》的 2.0 版本，它代表了游戏未来的开发方向。尽管战利品系统和制作系统目前还处于雏形阶段，但它们将极大丰富星球登陆的玩法，允许玩家从不同地方收集资源来建造和维修飞船组件。

未来，还计划推出“多船员”扩展包，允许玩家向其他玩家开放驾驶舱空余位置；小型舰载战斗机也在计划之中，可能由其他玩家控制；更远的计划包括加入第一人称模式，让玩家能在飞船中自由走动等。此外，Frontier 版本还将完善星球登陆系统，使其最终可应用于有大气的星球。

虚拟现实头显的选择

大家普遍猜测 HTC Vive 和 Oculus Rift 消费者版将于“2016 年第一季度”发售，和众多想购买 VR 头显的玩家一样，笔者也有疑问：“到底该买哪个？”而答案可能是：先买到哪个就选哪个。

当被问及《Elite : Dangerous》是否计划支持某款头显或 VR SDK 时，Braben 的回答令人耳目一新。他表示：“我希望我们的游戏能尽可能支持各类头显，且在引擎内部以统一方式实现支持。Oculus SDK 正朝着 1.0 版本推进，我也注意到了一些细微变化，SteamVR 已支持 Rift DK2，原本就支持 Vive。”

Frontier 团队认为，Oculus Rift 和 HTC Vive 带给用户的体验大致相同。尽管两者在硬件上存在一定差异，但 Braben 对它们都持乐观态度，再次强调最佳选择是先到手的那个（像笔者这样热衷的玩家可能会两个都买）。

从体验角度看，Braben 对帮助玩家摆脱驾驶仓椅子束缚感到兴奋，尽管这在 VR 中会带来诸多挑战，比如失去固定座位带来的舒适安全感。“我们已进行了大量试验证明其可行性。”他指的是让玩家站起来这一简单却意义重大的尝试，“但关键还是要确保良好的用户体验，我们会继续用最先拿到的头显进行测试。”