前言
大家好！我是乔兰?惠伊斯克斯，一名专注技术方案的场景美术。我刚以优异成绩毕业于布雷达应用科学大学，我的作品可以在 ArtStation 主页查看：https://www.artstation.com/jolanpiep。我很享受技术挑战，因此在本次场景项目中，我选择深耕技术方向。这个同人项目旨在探索：如何借助场景美术工具制作游戏大规模关卡，同时给到关卡美术最大限度的操控权限。项目重点围绕工具开发、画面构图与美术指导展开。本文将讲解我为这个同人项目开发各类工具的思路与实现方式，工具清单如下：
本项目所有内容均由我独立制作，与我的本职工作无关。
工具设计理念
程序化方案无疑功能强大，在项目制作中应用广泛，但也常常让美术师感到头疼。我曾经用过一款虚幻引擎内的 Houdini 工具，只要点击下一个资产，它竟会直接删掉你做好的内容！本项目的目标，是开发一套我自己作为场景美术也愿意上手使用的工具。结合过往项目经验，我定下几条设计原则：如果工具操作复杂、不符合直觉，美术就会拒绝使用，最终产出的场景容易出现性能问题，甚至产生不可逆的破坏。如果工具要等待 5 分钟才能出结果，美术可能早就忘记刚才做了哪些调整。这会增加使用难度，甚至被迫接受质量不佳的结果。3A 项目中，每个细节都至关重要。美术会收到来自策划、组长、总监极其细致的修改意见。如果工具缺少足够的手动调节能力，就无法满足需求。
Blender 破碎生成工具
想要实现我设想的这套破碎系统，首先要给模块化资产生成破碎碎片，同时不能破坏模型的模块化属性。无缝建筑结构让这件事难度更高：立柱上下端面一旦出现破碎缝或者边缘破损，就会暴露模块拼接的接缝。离线模型破碎通常在 Houdini 中完成，常用节点如 RBD Material Fracture。Houdini 无疑是功能最强、最通用的方案，但和我前面定下的设计原则相冲突：使用 Houdini 意味着要额外开启一套软件，增加美术的使用成本；解决办法是什么？直接在 Blender 内实现破碎功能，做到快速、无额外负担的产出。一开始我尝试了 Blender 自带的 Cell Fracture 插件，但这个 Python 插件版本老旧且逻辑复杂，很难按我的需求自定义。举个例子，没法简单地做细分并叠加噪点，来生成更复杂的破碎裂纹。于是我决定使用几何节点（Geometry Nodes）开发一套专属破碎系统。几何节点本身功能已经十分强大，并且还在持续迭代新增功能（Blender 5.2 版本新增了物理模块、几何集、列表，还有大家期待已久的几何节点相关能力等等）。我的这套系统参考了 CGMatters 破碎系统作为起点。但这套基础方案存在不少问题：会生成极薄的碎片、碎块尺寸过小，而且无法沿着物体自然断裂位置做切割。参考多方资料并经过多轮迭代，我搭建出一套稳定性更强、效果更真实的算法。下面是该系统的简化原理介绍（基础破碎对每一个模型孤岛循环执行 X 次： 沿模型最长轴向生成一个平面 使用 3D 噪点对平面做位移变形 用该平面执行布尔运算，将模型孤岛切为两半内部细节通过
3D 噪点对破碎后的模型内部做位移扰动
边缘破损
这套基础破碎系统和 CGMatter 教程里的方案大体相似，但做了几项关键优化： 第一，仅对大面积模型孤岛执行切割，让碎块尺寸更加均匀稳定； 第二，使用矩阵奇异值分解（Matrix SVD）沿模型最长轴向进行切割（见图），得到更符合真实物理逻辑的断裂位置； 其余还有一些小幅调整，用于提升稳定性与性能表现。
内部细节
通过位移破碎面内部区域来实现。当前版本使用三平面投影贴图。 最后的边缘破损部分参考了 Cartesian Caramel 的思路：先对模型重新网格化，叠加噪点，再与原始模型做布尔相减运算。在开发过程中我发现，易用的调试工具非常有价值。我增加了移除、分离破碎块以查看模型内部的功能，实践证明这些功能十分好用。我非常建议大家在开发工具时配套做好调试功能！几何节点效果处理完成后，通过我编写的自定义插件对模型做导出预处理。最终成品是一套在 Blender 内部实现的非破坏性破碎工具。它操作简单、经过性能优化，不需要依赖任何外部软件，后续如有需要也可以随时调整参数。该工具即将免费对外发布。我目前正在优化工具的界面与交互体验，移除全部外部依赖，同时提升自定义扩展能力。我还构思了后续迭代方向，例如手动单一切割功能，允许用户精准控制切割的位置与角度。
虚幻引擎阵列工具
为搭建同人项目里连续、纵向且重复排布的建筑结构，阵列工具自然是首选方案。目标是依托模块化资产套件，以非破坏性方式搭建超大尺度的重复建筑。这套系统开发起来很快，原理简单。借助 For 循环，就能沿单行批量放置模型；再嵌套一层 For 循环，即可实现二维阵列排布。添加实例化静态网格组件（Instanced Static Mesh Component）3.1.1 在【变换信息 2】的位置生成静态网格实例这款工具虽然原理简单，但操控直观，使用体验很好。记得在变换参数里开启显示 3D 控件（Show 3D Widget），这样就可以在 3D 视口中直接拖动蓝色 gizmo 操纵器进行调整。我是通过蓝图中的组件脚本（Component Script）搭建这套系统的。好在网上有大量相关学习资料。开发时最大难点是增加随机化功能（模型随机翻转），这个问题我并没有完全解决，或许其他人可以在此基础上继续优化！本工具另一处明显局限：每新建一个蓝图，就会生成一个全新的实例化静态网格组件。你可以尝试将关卡内所有实例合并批量处理，以此优化这套系统。如果项目开启了世界分区（World Partition），可以研究下 ISMCellTransformer（该技巧来自 ArtStation 艺术家 kaymanv）。考虑到这些局限，我推荐大家可以尝试用虚幻引擎 PCG 来实现同类工具，能获得更好的性能优化，还可以和其他 PCG 系统联动。
虚幻引擎破碎工具
破碎系统的下一环节是引擎内工具：供关卡美术使用，能够以非破坏性方式破坏建筑。市面上已有现成方案，大多是引擎内运行的 Houdini HDA 资产。但我选择在 Blender 中预先做好模型破碎，这样就能在虚幻引擎里得到响应迅速的工具，不再依赖与其他软件的互联。整体思路很清晰：用大量碎块重新组合成完整模型，再根据球体碰撞来删除或隐藏碎块。构思这套方案时，我意识到有一个核心难题需要解决：在 Blender 中破碎后的模型都是相互分离的独立碎片在虚幻引擎中，建筑模型必须依靠这些碎片重新拼装还原核心问题：系统如何确定破碎发生的位置？破碎位置信息要如何保存、导出，并在蓝图中调用？每一块破碎模型都需要存储一个位置向量。我构思了几种备选方案：在导出文件中写入自定义数据：FBX 能否支持这种方式？是否必须使用 GLTF？听起来复杂度很高。将数据列表保存为 JSON：不受软件限制，也是值得学习的技术，但实现难度不小。Blender 该如何把这类数据导出成 JSON？在每个模型的目标位置放置一个隐藏顶点：蓝图里要怎样读取这个顶点的坐标？最终方案：插槽（Sockets）插槽是虚幻引擎自带功能，是保存在静态网格上的特殊变换信息，用于挂载其他模型（例如将门挂载到门框，或是把剑绑定到角色手上）。我决定利用这个功能来存储位置数据。在 Blender 中，如果将空物体命名格式设为SOCKET_{插槽名称}，虚幻引擎就能自动识别为插槽。于是我编写了 Blender 插件，在导出每一块破碎模型时，同步在目标位置生成对应的空物体。之后就可以在虚幻蓝图中读取该插槽的位置。我借助虚幻引擎的构造脚本（Construction Script）搭建了这套工具的逻辑。系统简化工作流程如下：破碎球体蓝图（Fracture Sphere BP）检测附近的模型蓝图：1.2.2 将碎片移动到插槽（Socket）存储的坐标位置1.2.3 检测碎片是否与附近其他破碎球体产生重叠重叠检测使用蓝图节点Component Overlap Actors和Sphere Overlap Components。插槽的位置信息通过Find Socket节点获取。成品是我用过体验最好的工具之一。它响应迅速、上手简单，完全由美术自主控制。但该工具也存在短板。第一，我没有将它和前面的阵列工具做集成。如果时间更充裕，我会尝试合并两套逻辑。这件事理论上可行，但会耗费大量时间。
第二，当破碎球体数量很多（超过 150 个）时，会出现轻微性能问题。我暂时还没有找到优化方案，如果你有优化思路，欢迎告诉我！
可由美术自主调控的虚幻 PCG 散布工具
在绝大多数场景项目中，散落残骸、植被这类资产的散布是常规操作。PCG 近些年已经成为该场景下的热门方案，但同样存在一些难题。和手动摆放、植被笔刷绘制不同，PCG 默认状态下给到美术的可控性偏弱。而对于高质量的游戏场景，手动调控至关重要：用于把控画面构图、规划玩家通行路径，以及完成环境叙事。即便如此，PCG 性能优秀、灵活性强，还能和虚幻其他系统良好联动。我给自己定下目标，打造一套兼具程序化生成能力与美术可控性的 PCG 系统。其中一个很实用的核心技巧是搭配Actor Data（Actor 数据节点），结合「全部关卡 Actor、按标签筛选、获取单点」功能使用。这可以让 PCG 图表更好地感知整个关卡信息。我用这个功能在破损建筑周边自动散布碎石残骸，当然大家也可以拓展出更多创意用法。我创建了Actor 数组变量来实现手动控制。把它接入 Actor Data 节点，美术就可以手动挑选关卡内的 Actor。既可以在这些 Actor 周围生成更多模型，也可以反过来，清除该区域内生成的模型。Select（选择）节点很适合在同一张 PCG 图表内承载多种生成逻辑。举个例子：碎石残骸仅在带标签的模型附近生成，而草地则在全域生成。整合以上思路，我制作出这套程序化工具，用来配合破损建筑资产一起使用。这套方案主要依靠标签（Tags）与拾取器（Picker）实现，不过你也可以尝试其他方案！比如可以改用地形数据或者蓝图 Actor 来驱动生成逻辑。想要学好虚幻引擎 PCG，我强烈推荐这两个 YouTube 频道：https://www.youtube.com/@adrien_logut/videoshttps://www.youtube.com/@Procedural_Minds/videos希望本文能够对你有所启发！开发工具时，请务必保证工具响应迅速、上手简单，并且把控制权交到美术手中。
文章转载自Thelopy