《美国卡车模拟》幕后揭秘：材质系统优化

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全新的材质系统。今天，我们将带大家走进幕后，一探这一功能是如何诞生的！

负责该功能的两位核心成员是我们的同事 Daniel 和 Martin。他们不仅为两款游戏的卡车实现了这一系统，还将其应用到了《美国卡车模拟》即将推出的“公路旅行”（Road Trip）项目的车辆中。

“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负责人。如今，我的职位是车辆技术负责人。

我的工作连接着开发过程中的图形与技术层面。我与程序员合作将车辆功能植入引擎，同时也帮助美术师建立高效的工作流程。此外，我还负责设计新工具和技术改进。

在改进材质系统的任务中，我的工作是识别问题、提出解决方案，并与程序员协作将其植入引擎。接下来，我们需要为车辆团队建立实用的工作流程，以便该系统能在其他车辆上保持一致的使用效果。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具体卡车的材质。”

“我是一名专注于车辆领域的高级 3D 图形设计师，同时也是‘公路旅行’项目的负责人。我参与了车辆及其具体型号的筛选、负责调研和预制作、提供专家咨询，并随后投入到车辆的实际创作中。我还协助 Dan 微调了材质系统的改动。

汽车一直是我长久以来的热情所在，尤其是跑车和经典车——特别是美式汽车。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 1967 年款福特野马（Ford Mustang）及其视觉与内容准备相关的工作。我参与了具体车型的选择、开展调研、收集参考资料、在数据采集期间提供咨询，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方案在实际中的表现，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，因此原始系统的不足在这些车型中表现得更为明显。

除了直射光外，原始系统无法渲染内饰中的环境光。在现实世界中，视觉效果很大程度上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、喷漆表面、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’项目为我们提供了合适的、独立的开发和测试环境。但从一开始，我们就将该系统设计为同样适用于卡车，” Daniel 说道。

在真正开始实施改进系统之前，你们需要做些什么？

“我们需要通过广泛的调研，详细测绘实际车辆及其内饰所使用的材质。我研究了杂志、照片、现有文档以及各个内饰级别。在收集数据的过程中，我们有机会亲眼见到实车，与车主交谈，并详细记录其构造和外观。

仅仅确定内饰的某一部分是由塑料、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、色调以及各个部件之间的差异。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。

“我们还必须决定前进的方向。关键要求之一是保持性能，因此我们寻找那些不需要复杂计算操作的方法，并寻求能在不增加计算复杂性的前提下获得良好效果的技术。我相信我们的努力成果是在对性能影响最小的情况下，实现了图形的显著改进，” Daniel 与我们分享道。

将新系统引入游戏的过程是怎样的？

“我们需要对引擎进行更改，以改变游戏加载和处理反射纹理的方式。反射纹理本质上是一个立方体，每个面相对于玩家展示不同方向的反射。使用它比使用光线追踪计算实际光反射效率要高得多。我们对代码进行了一些更改，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锯齿。但在我们的具体案例中，较低的分辨率会自动产生更柔和的反射，这可用于非 100% 光泽表面，而是物理上较粗糙的表面，从而使材质上的反射更具漫反射效果。

通过这种方式，我们创建了多个不同等级的反射平滑度，从像铬金属那样完全光泽的表面，到像皮革座椅材料那样较平滑的反射，再到像织物那样粗糙、几乎不反射的材料。在我们的案例中，它替代了辐照度贴图（Irradiance map），这意味着它主要用于将周围的光线色调投射到给定材质上（色彩偏移）。游戏本身已经在计算 mipmap，这意味着这一改动在性能方面几乎不需要任何成本——这也是我们决定采用这种方法的主要原因。

随着材质的改变，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）的原始解决方案不同，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料（特别是塑料）也能传达出反射光、色彩偏移和改进的对比度，尤其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，当驾车经过树木时，靠近车窗的内饰部分会呈现出微妙的绿色调。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）。

一旦技术就绪，我们需要确定如何在新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。为了确保现有纹理能与新设置正确配合，我们还必须将其颜色和高光分量重新平衡到我们在广泛测试期间确定的标准值。

系统范围部署的最后一步是创建一个材质库，这样我们就无需为每辆车的每种材质类型单独进行配置，” Daniel 解释道。

实施该系统时面临的最大挑战是什么？

“最大的挑战是车辆的多样性。各款卡车的创作时间不同，使用的源数据、纹理和渲染方法也不尽相同。没有一种单一的转换方法适用于所有卡车。每个完成的内饰都有其自身的结构，需要定制化的处理方法，” Daniel 说道。

“此外，材质的各项属性相互影响。改变反射率或粗糙度可能会改善一个表面的外观，但同时会导致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合适的材质，在昏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，必须在真实性、可见性和一致的行为之间不断寻找平衡。目标不是让所有表面都更突出或更亮，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，结果不仅是为某一特定车辆制作了材质，还积累了经验和指南，这将大大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，并与 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改动的？

“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、甚至导致某些玩家无法进行游戏的视觉增强。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，并更有效地利用了已有的数据。

在开发过程中，性能得到了持续的分析。目标是以对显卡和内存影响最小的方式实现视觉上的显著改进。此外，该系统被配置为即使在中低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，并且某些好处（如来自车辆周围环境的真实色彩偏移）会丢失，但材质本身看起来依然真实，且彼此之间可以区分，” Daniel 说道。

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。与其让社区等到所有卡车都更新完毕，我们选择逐步为其他卡车推出该系统，让您在完成其余工作的同时，能先在部分车辆上享受这些改进。正如 Daniel 所解释的那样：

“每辆卡车都需要单独的调整、视觉检查以及在日光、夜间、雨天和阴天等所有天气情况下的测试。因此，不可能一次性更新整个车队。这一小部分初始组别将使我们能够验证整个生产流程、保持质量并收集玩家的反馈。”

希望您喜欢这次关于我们如何开发改进材质系统的深度解析。请务必将相关项目添加到您的 Steam 愿望单中，以便在我们发布这些车辆时体验这一功能。

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