提起電子游戲，大多數(shù)人想到的是消遣時(shí)間，如果有孩子要做電子游戲相關(guān)的職業(yè)，比如電競(jìng)選手，大部分家長(zhǎng)會(huì)覺(jué)得這是不務(wù)正業(yè)。

再往前十年，如果孩子喜歡玩游戲，就容易被標(biāo)上“網(wǎng)癮少年”的標(biāo)簽。

直至今日，很多人雖然覺(jué)得電子游戲確實(shí)創(chuàng)造了新技術(shù)，但仍舊認(rèn)為游戲更多地是服務(wù)于娛樂(lè)的。然而，在這個(gè)數(shù)實(shí)融合的時(shí)代，在我們沒(méi)有看到的地方，游戲技術(shù)正在創(chuàng)造更多社會(huì)影響力。

近日，中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史研究所王彥雨研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布了《游戲技術(shù)——數(shù)實(shí)融合進(jìn)程中的技術(shù)新種群》研究報(bào)告的階段性成果。

報(bào)告指出，電子游戲顯著的趣味屬性，掩蓋了游戲技術(shù)的科學(xué)屬性，所以游戲技術(shù)長(zhǎng)期為人們所忽視。

通過(guò)回顧游戲產(chǎn)業(yè)與相關(guān)前沿技術(shù)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程，研究團(tuán)隊(duì)嘗試將游戲技術(shù)進(jìn)行獨(dú)立分析，總結(jié)了游戲技術(shù)的定義與內(nèi)涵，并且首次嘗試對(duì)游戲技術(shù)在推動(dòng)芯片、5G以及虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等前沿技術(shù)領(lǐng)域科技進(jìn)步中的貢獻(xiàn)率進(jìn)行量化評(píng)估。

報(bào)告中提到，電子游戲作為科學(xué)研究的副產(chǎn)品，幾乎與計(jì)算機(jī)科學(xué)同時(shí)出現(xiàn)，還給到了人工智能之父艾倫·麥席森·圖靈的例子。

艾倫·麥席森·圖靈

Alan Mathison Turing

1946 年計(jì)算機(jī)誕生，1948 年計(jì)算機(jī)先驅(qū)Alan Mathison Turing（艾倫·麥席森·圖靈）就在論文中提到了人工智能研究與游戲的關(guān)系，認(rèn)為棋類(lèi)游戲是展示機(jī)器“思維”能力的重要場(chǎng)域。圖靈甚至寫(xiě)了一個(gè)當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)還無(wú)法運(yùn)行的“游戲規(guī)則”代碼 - 國(guó)際象棋程序。游戲因其規(guī)則的明晰性、邊界的嚴(yán)格性及過(guò)程的博弈性等屬性，天然地成為了研究和驗(yàn)證人工智能的重要工具。

這一類(lèi)用于科學(xué)活動(dòng)的游戲常常被稱(chēng)之為功能性游戲。

當(dāng)時(shí)一些人工智能研究先驅(qū)為驗(yàn)證、推進(jìn)其人工智能理論創(chuàng)新（如極小極大搜索法），先后發(fā)明了驗(yàn)證和展示人工智能算法的井字游戲、網(wǎng)球游戲、國(guó)際象棋、跳棋等，這些研究成果也成為了電子游戲的早期雛形。隨著人工智能研究領(lǐng)域愈發(fā)成熟，先后出現(xiàn)了啟發(fā)式搜索法、棋步剪枝法等人工智能新發(fā)展，與之相適配的電子游戲形態(tài)的科研成果也逐漸增多。

基于游戲的趣味性，電子游戲在20世紀(jì)70年代開(kāi)始走上了商業(yè)化道路。20 世紀(jì) 90 年代出現(xiàn)游戲技術(shù)開(kāi)發(fā)熱潮，以游戲引擎、3D 顯卡、智能 NPC（非人類(lèi)玩家角色）控制等原生性技術(shù)為代表，游戲技術(shù)集群在這一時(shí)期逐漸成型與完善，極大豐富了交互的方式、內(nèi)容、質(zhì)量，為未來(lái)的功能應(yīng)用跨界奠定了技術(shù)、場(chǎng)景、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

那么，在經(jīng)過(guò)了70多年的發(fā)展，當(dāng)下游戲技術(shù)帶來(lái)的社會(huì)影響屬性有哪些，未來(lái)又將從哪些領(lǐng)域切入？

報(bào)告從數(shù)字環(huán)境、數(shù)字化身、數(shù)字資產(chǎn)三個(gè)方面進(jìn)行了分析。我們直接引用報(bào)告里三個(gè)直觀(guān)的例子，詳細(xì)展開(kāi)，來(lái)給大家說(shuō)明，以便理解。

01

打造有助于顯著提升生產(chǎn)效率的數(shù)字環(huán)境

【騰訊游戲 X 南航翔翼】

6月27日，騰訊游戲發(fā)布會(huì)上，騰訊游戲與南航集團(tuán)全資子公司珠海翔翼航空技術(shù)有限公司（下簡(jiǎn)稱(chēng)“南航翔翼”）達(dá)成合作。

基于游戲引擎能力，利用物理真實(shí)的光照和渲染等游戲技術(shù)，共同研發(fā)國(guó)產(chǎn)全動(dòng)飛行模擬機(jī)視景軟件系統(tǒng)，攻克研發(fā)國(guó)產(chǎn)全動(dòng)飛行模擬機(jī)（Full Flight Simulator，以下簡(jiǎn)稱(chēng)FFS）視景關(guān)鍵技術(shù)，以數(shù)字化助力國(guó)產(chǎn)全動(dòng)飛行模擬機(jī)研制，加快推動(dòng)國(guó)產(chǎn)全動(dòng)飛行模擬機(jī)高質(zhì)量發(fā)展。

未來(lái)，該系統(tǒng)將充分運(yùn)用到全動(dòng)飛行模擬機(jī)訓(xùn)練中，進(jìn)一步保障中國(guó)民航運(yùn)行安全。

FFS可以替代真機(jī)進(jìn)行民航飛行員訓(xùn)練，是航空制造領(lǐng)域的高精尖技術(shù)裝備，可以逼真地模擬飛機(jī)的起飛、降落等各種飛行姿態(tài)和動(dòng)作及特殊緊急情況，為飛行員提供最真實(shí)的訓(xùn)練感受。

雙方將通過(guò)跨平臺(tái)編輯器CrossEditor，建立跨平臺(tái)、自主繪制、“所見(jiàn)即所得”的引擎流水線(xiàn)，并在過(guò)程中保證較高的安全性能以及導(dǎo)入導(dǎo)出能力。

PCG程序化內(nèi)容生成技術(shù)，將為全動(dòng)飛行模擬機(jī)打造復(fù)刻現(xiàn)實(shí)的大世界場(chǎng)景。自然區(qū)域地形、植被、道路、河流、石塊模型以及城鎮(zhèn)區(qū)域和建筑模型都會(huì)大規(guī)模程序化地自動(dòng)生成，并填充到大世界場(chǎng)景中，讓飛行員看到一個(gè)高度擬真的世界。

同時(shí)，利用游戲技術(shù)打造的大世界場(chǎng)景里，可以模擬出實(shí)際飛行中所有可能會(huì)出現(xiàn)的突發(fā)情況，訓(xùn)練飛行員獲得成熟的應(yīng)對(duì)能力。

其中，游戲引擎超過(guò)12K的超高分辨率渲染能力，通過(guò)多機(jī)多GPU的分布式渲染，可以對(duì)大世界細(xì)節(jié)進(jìn)行同步并行實(shí)時(shí)渲染，使各個(gè)細(xì)節(jié)快速超高精度生成，多機(jī)渲染精度可達(dá)到亞毫秒級(jí)；而動(dòng)態(tài)光照和晝夜系統(tǒng)，還能讓大世界出現(xiàn)24小時(shí)晝夜變換；天氣系統(tǒng)則讓大世界出現(xiàn)降雨、降雪、冰雹、閃電等不同天氣現(xiàn)象。

02

打造有助于便利穿梭虛實(shí)空間的數(shù)字化身

騰訊游戲 X 新華社

2021年6月17日，神舟十二號(hào)3名航天員順利進(jìn)駐天和核心艙之后，小諍第一時(shí)間發(fā)出報(bào)道《穿越空間站》并首次亮相，迅速引發(fā)業(yè)內(nèi)外關(guān)注。

新華社數(shù)字記者小諍是騰訊游戲NExT Studios團(tuán)隊(duì)與新華社媒體融合生產(chǎn)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同打造的全球首位數(shù)字航天員。

基于自研的xFaceBuilder平臺(tái)，從模特與服裝等基本素材的掃描、重建，身體、頭發(fā)、服裝、配飾等的精細(xì)建模，到人臉綁定、動(dòng)畫(huà)，NExT Studios團(tuán)隊(duì)耗時(shí)共3個(gè)月時(shí)間，最終利用NExT自研動(dòng)畫(huà)生產(chǎn)管線(xiàn)xMoCap，通過(guò)動(dòng)作捕捉技術(shù)給小諍賦予了生命。

新華社團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了整體形象、場(chǎng)景表現(xiàn)，并通過(guò)人工智能，賦予小諍聲音、智慧，還會(huì)讓小諍上知天文、下知地理。

△ 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下定妝圖

△ 航天服單獨(dú)掃描

小諍的面部細(xì)節(jié)來(lái)自真人模特的掃描數(shù)據(jù)，8,192 x 8,192的高精度材質(zhì)貼圖，配合面部肌肉運(yùn)動(dòng)制作的動(dòng)態(tài)貼圖，讓小諍的皮膚色彩能夠在表情、光線(xiàn)變化時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)生變化；為了增強(qiáng)角色真實(shí)感，更模擬了皮膚的透光與次表面反射效果，制作了精細(xì)的面部汗毛。

為了支持小諍豐富的面部表情系統(tǒng)，NExT 技術(shù)團(tuán)隊(duì)先對(duì)模特各種表情進(jìn)行掃描拍攝，建模師再局部調(diào)整刻畫(huà)細(xì)膩表情，最終形成5,000多個(gè)Blendshape的表情數(shù)據(jù)庫(kù)。換句話(huà)說(shuō)，小諍擁有5000多種不一樣的微表情！

△ 精細(xì)的面部汗毛

△ Blendshape表情數(shù)據(jù)庫(kù)

為了模擬真實(shí)，NExT 技術(shù)團(tuán)隊(duì)請(qǐng)了專(zhuān)業(yè)的發(fā)型師在模特頭發(fā)上模擬了真實(shí)發(fā)型效果，并通過(guò)掃描建模導(dǎo)入專(zhuān)業(yè)發(fā)型制作工具Xgen。全部頭發(fā)作為曲線(xiàn)緩存導(dǎo)入U(xiǎn)E，既可以接入Groom實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)效果，也可以采用離線(xiàn)結(jié)算實(shí)現(xiàn)影視級(jí)動(dòng)態(tài)。

△ 頭發(fā)建模圖

143根骨骼，則是小諍行動(dòng)自如的緣由，小諍的一只手便有40根骨骼控制變形。NExT 技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)服裝的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)使用離線(xiàn)解算實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果，配合NExT自研的Poseblend插件制作Blendshapes修型 ，實(shí)現(xiàn)影視級(jí)動(dòng)態(tài)效果。同時(shí)，NExT 技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)基于3A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)捕動(dòng)畫(huà)生產(chǎn)管線(xiàn)工具——xMoCap生產(chǎn)管線(xiàn)，通過(guò)動(dòng)作捕捉技術(shù)將生命賦予給數(shù)字航天員。

在這些技術(shù)基礎(chǔ)上，小諍的聲音、語(yǔ)言、表情、動(dòng)作都能被人工智能所驅(qū)動(dòng)。通過(guò)人工智能和場(chǎng)景運(yùn)用，小諍也可以不斷成長(zhǎng)，走進(jìn)任何場(chǎng)景。

03

打造有助于公共資源開(kāi)放共享的數(shù)字資產(chǎn)

騰訊游戲 X 中國(guó)文物保護(hù)基金會(huì)

“云游長(zhǎng)城”是由中國(guó)文物保護(hù)基金會(huì)和騰訊公益慈善基金會(huì)協(xié)同天津大學(xué)建筑學(xué)院、長(zhǎng)城小站等眾多長(zhǎng)城保護(hù)研究專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)及社會(huì)團(tuán)體共同打造的系列公益成果。

在“云游長(zhǎng)城”微信小程序內(nèi)，基于相關(guān)游戲技術(shù)打造的“數(shù)字長(zhǎng)城”亮相，用戶(hù)通過(guò)手機(jī)就能在線(xiàn)“爬長(zhǎng)城”和“修長(zhǎng)城”。

通過(guò)照片掃描建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)喜峰口長(zhǎng)城的毫米級(jí)測(cè)量，然后渲染了超過(guò)5萬(wàn)張的海量素材，最終生成了超10億面片的超擬真數(shù)字模型；

△ 超10億面片的超擬真數(shù)字模型

騰訊自研的PCG生成技術(shù)，除了處理多達(dá)10億面片的長(zhǎng)城墻體掃描資產(chǎn)，還在周?chē)襟w“種植”了超過(guò)20萬(wàn)棵樹(shù)，用戶(hù)可以 “一鏡到底”看到非常完整的自然環(huán)境；實(shí)時(shí)渲染和動(dòng)態(tài)光照技術(shù)，用戶(hù)可以在里面移步換影，看到樹(shù)影婆娑，也可以感受早晨、中午、黃昏的美景變化；同時(shí)該產(chǎn)品還借鑒了游戲的操作模式和激勵(lì)機(jī)制，不管是雙輪盤(pán)的基本操作模式，還是攀登長(zhǎng)城時(shí)的腳步音效，都讓用戶(hù)更能夠沉浸式體驗(yàn)。

△ 數(shù)字長(zhǎng)城“種植”超過(guò)20萬(wàn)棵樹(shù)

△ 實(shí)時(shí)渲染、動(dòng)態(tài)光照技術(shù)下的長(zhǎng)城美景

云游戲技術(shù)，如果要將如此龐大的數(shù)字資產(chǎn)呈現(xiàn)給大眾，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，大部分終端的本地存儲(chǔ)和渲染能力都達(dá)不到要求，因此研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)獨(dú)有的云游戲傳輸流控算法，確保在手機(jī)等移動(dòng)端也能呈現(xiàn)3A級(jí)的觀(guān)看效果和交互體驗(yàn)。這也是全球首次將云游戲技術(shù)應(yīng)用于人類(lèi)文化遺產(chǎn)保護(hù)。

△ 3A級(jí)的觀(guān)看效果

除了“數(shù)字長(zhǎng)城”體驗(yàn)外，用戶(hù)在“云游長(zhǎng)城”小程序中，還可以通過(guò)答題等更多互動(dòng)，了解到更多關(guān)于長(zhǎng)城的相關(guān)信息與文化故事，小程序還鼓勵(lì)公眾通過(guò)“小紅花”助力文化遺產(chǎn)保護(hù)項(xiàng)目，將公眾線(xiàn)上參與轉(zhuǎn)化為線(xiàn)下切實(shí)的公益力量，讓更多人參與到中國(guó)的文化遺產(chǎn)保護(hù)事業(yè)之中。

在數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)逐漸進(jìn)入更深的融合階段，游戲技術(shù)作為下一代互聯(lián)網(wǎng)底層技術(shù)，將會(huì)帶來(lái)更多的應(yīng)用場(chǎng)景和社會(huì)影響作用，比如數(shù)字孿生城市、數(shù)字博物館等。

在未來(lái)，娛樂(lè)屬性或許只是游戲技術(shù)最表層的應(yīng)用。

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資料及圖片來(lái)源 | 中國(guó)游戲產(chǎn)業(yè)研究院、NExT Studios、砍柴網(wǎng)、央廣網(wǎng)