《欧洲卡车模拟 2》幕后探秘：改进后的材质系统

在 1.60 版本更新中，我们为《欧洲卡车模拟 2》和《美国卡车模拟》中的部分卡车引入了改进后的材质系统。今天，就让我们带你走进幕后，看看这一功能是如何从构思变为现实的！

负责该功能的核心人物是我们的同事 Daniel 和 Martin，他们不仅在两款游戏中为卡车实现了这一系统，还为《美国卡车模拟》即将推出的“公路旅行”（Road Trip）项目中的汽车也应用了该系统。

“我在 SCS Software 工作已经超过十三年了。我最初是一名 3D 通才，后来担任 3D 车辆美术师和车辆团队主管。今天，我的角色是车辆技术主管。

我的工作连接了开发过程中图形和技术两个方面。我与程序员协作，将车辆功能实现到引擎中，同时也帮助美术师建立高效的工作流程。我还负责设计新的工具和技术改进。

在改进材质系统的过程中，我的任务是识别问题、提出解决方案，并与程序员合作将其实现到引擎中。接下来，我们需要为车辆团队建立一套实用的工作流程，以便该系统能够在其他车辆上保持一致地使用。程序员在引擎和着色器中提供了必要的支持，随后图形设计师负责转换并微调特定卡车的材质。”

“我是一名专注于车辆领域的高级 3D 图形设计师，同时也担任了‘公路旅行’项目的首席内容负责人。我参与了车辆及其特定变体的选择，处理了研究和前期制作工作，提供了专家咨询，并随后参与了车辆的实际创作。我还帮助 Dan 微调了材质系统的改进。

汽车一直是我长期的热情所在，尤其是跑车和经典车——特别是美系车。得益于此，我能够将自己对美国汽车文化、历史以及各车型技术发展的经验和知识带到项目中。

我的主要任务是负责 1967 年款福特野马（Ford Mustang）及其视觉和内容准备相关的一切工作。我参与了选择特定汽车及其变体、进行研究、收集参考资料、在数据采集过程中提供咨询，以及模型和材质的实际制作。

在开发新材质系统的过程中，我准备并微调了野马车上的各个表面。我和 Dan 一起利用这辆车来验证新的技术方案在实践中的表现，并确定哪些数值能提供最准确的效果。”

这个项目是如何开始的？

“开发工作始于我们进行‘公路旅行’项目期间。乘用车的内饰比卡车更小、更暗，因此原始系统的缺陷在其中表现得更为明显。

除了直射光之外，原始系统无法渲染内饰内部的光线。在现实世界中，大部分视觉效果由所谓的间接光或反射光（GI）组成。然而，游戏之前的设计完全没有考虑到这一点。我们知道必须以某种方式改变现状。

第二个问题是，卡车内饰包含许多不同的材质，如织物、皮革、塑料、漆面、金属和玻璃。原始系统无法准确渲染它们，特别是在间接光照下；一切看起来都非常扁平。

‘公路旅行’项目为我们提供了适合开发和测试的隔离环境。但从一开始，我们就设计了该系统，以便它也能用于卡车，” Daniel 说道。

在真正开始实施改进系统之前，你们必须做些什么？

“我们需要通过广泛的研究，详细地测绘实际车辆及其内饰所使用的材质。我研究了杂志、照片、现有的文档以及不同的内饰级别。在收集数据的过程中，我们有机会亲自查看特定车辆，与车主交谈，并详细记录其结构和外观。

仅仅确定内饰的某个部分是由塑料、皮革或金属制成是不够的。我们还必须检查表面纹理、光泽度、材质反射光线的方式、磨损程度、色调以及各部件之间的差异。这项研究奠定了基础，使我们随后能够评估游戏中的材质是否与实际车辆相符，” Martin 告诉我们。

“我们还必须决定采取哪个方向。关键要求之一是保持性能，因此我们寻找不需要复杂计算操作的方法，并寻求能够在最小化计算复杂性变化的情况下获得良好结果的技术。我相信我们努力的结果是图形上的显著改进，且对性能影响微乎其微，” Daniel 与我们分享道。

将新系统引入游戏的过程是怎样的？

“我们需要在引擎层面实现关于游戏如何加载和处理反射纹理的更改。反射纹理本质上是一个立方体，每个面相对于玩家显示不同方向的反射。使用它比使用光线追踪计算实际光线反射要高效得多。我们在代码中进行了多次更改，以获得对各个 mipmap 的直接访问权限。mipmap 是原始图像的缩小副本，通常在纹理对象距离玩家较远时使用，以消除不美观的纹理混叠。但在我们的特定情况下，较低的分辨率会自动产生更柔和的反射，这可以用于那些不是 100% 光泽表面、而是物理上更粗糙的材质，从而使材质上的反射更具漫反射效果。

通过这种方式，我们创建了几个不同级别的反射平滑度，从像铬一样完美光泽的表面，到皮革座椅材质那样更平滑的反射，再到像织物那样粗糙、几乎不反射的材质（其中反射立方体的一面仅为 2x2px）。在我们的例子中，它取代了辐照度图（Irradiance map），这意味着它主要用于将周围的光线调色板投射到给定的材质上（色偏）。游戏本身已经在计算这些 mipmap，这意味着这种更改在性能方面几乎不需要任何成本——这也是我们决定使用这种方法的主要原因。

随着材质的更改，我们还需要重新平衡整个游戏中的对比度和光照，以消除极暗区域，并实现更真实的光照感。

与仅将反射纹理用于高反射材质（特别是金属）的原始方案不同，修订后的系统将反射纹理应用于车辆内饰中的每一种材质。不过，它们在最终图像中反射的可见强度和应用的反射柔和度上有所不同。这确保了即使是反射性较差的材质（尤其是塑料）也能传达出反射光、色偏和对比度改善的感觉，特别是在内饰的阴影区域。玩家现在会注意到整个内饰实际上会对卡车的周围环境做出反应；例如，当开车经过树木时，靠近窗户的内饰部分会带有一丝淡淡的绿色。这使得游戏感觉比以前真实得多，即使没有计算成本高昂的全局光照（GI）计算。

技术准备就绪后，我们需要确定如何在新的条件下调整各个材质。由于每个材质现在都包含一个反射分量，我们必须完全重新平衡每个材质的所有设置。为了确保现有纹理在新设置下能正常工作，我们还必须将它们的颜色和镜面反射分量重新平衡到我们在广泛测试中建立的标准值。

系统范围部署的最后一步是创建一个材质库，这样我们就不必为每辆车的每种材质类型进行单独配置，” Daniel 解释道。

实施该系统面临的最大挑战是什么？

“最大的挑战是车辆的多样性。不同的卡车是在不同时间创建的，使用了不同的源数据、纹理和渲染方法。没有一种通用的转换方法适用于所有卡车。每个完成的内饰都有其独特的结构，需要定制化的方法，” Daniel 说。

“此外，材质的各个属性会相互影响。改变反射率或粗糙度可能会改善一个表面的外观，但同时也可能导致该材质在不同的光照情况下表现不佳。或者一个在直射日光下看起来正常的材质，在黑暗的内饰中可能显得太亮，或者在夜间驾驶时反应不自然。因此，必须不断在真实感、可见度和一致的行为之间取得平衡。目标不是让所有表面都更突出或更闪亮，而是准确捕捉它们之间的差异。

我们在开发过程中多次重做了其中的许多步骤。然而，结果不仅是为某辆特定汽车制作了材质，还积累了经验和准则，这将极大地促进未来车辆的开发工作。

这个过程并不简单。仅仅根据预先准备好的表格设置几个参数是不够的。我们必须自己摸索出许多数值，并和 Dan 一起在游戏中反复测试，” Martin 补充道。

你们是如何在不影响性能的情况下完成这些更改的？

“我们的玩家使用各种各样的硬件。我们不想创造出显著降低游戏性能、甚至导致部分玩家无法运行游戏的视觉增强效果。因此，该系统并非基于一种新的、资源密集型的光照模拟。它扩展了现有的渲染管线，并更有效地利用了现有的数据。

在开发过程中，我们持续对性能进行了分析。目标是以对显卡和内存的最小影响实现可见的改进。此外，该系统经过配置，即使在中等或低等设置下也能发挥作用——在这种情况下，虽然反射不是实时渲染的，并且会损失一些好处（例如来自车辆周围环境的真实色偏），但材质本身看起来仍然很真实，并且可以相互区分，” Daniel 说。

到目前为止，我们已经在 ETS2 和 ATS 的四款卡车上实现了改进后的材质系统。与其让社区等待所有卡车都更新完毕，我们决定逐步为其他卡车推出改进后的材质系统，这样当我们在完成其余部分的同时，你已经可以在某些车辆上享受这些改进了。正如 Daniel 在这里解释的那样：

“每辆卡车都需要单独的调整、目视检查以及在日光、夜间、雨天和阴天对所有变体进行测试。因此，不可能一次性更新整个车队。这个较小的初始组将允许我们验证整个生产流程、保持质量并收集玩家的反馈。”

希望你喜欢我们对改进材质系统工作的深入了解。请务必将游戏添加到你的 Steam 愿望单中，这样当我们在未来发布这些汽车时，你就可以体验这一功能了。

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