专访中国首位游戏设计博士黄石：游戏是通往元宇宙的方舟
近年来，电子游戏发生了翻天覆地的变化，从早期的计算机游戏，到任天堂 Nintendo 和雅达利 Atari 的第一个版本，再到如今的 VR、AR 游戏，电子游戏变得比以往更加栩栩如生，像素化屏幕和有限声音的时代已成回忆。技术在不断进步，电子游戏也是如此。随着元宇宙等新兴概念的崛起，未来的电子游戏将走向何方？
即将于4月23日举办的 MetaCon 元宇宙技术大会2022上，中国传媒大学副教授黄石将作为演讲嘉宾，为大家带来《未来已来：元宇宙游戏技术展望》的主题演讲。T前线有幸采访到黄石教授，他将分享其在游戏、VR、元宇宙领域的思考和见解，希望能为大家带来帮助。
Q：游戏策划在整个游戏设计的过程中扮演什么样的角色？都需要哪些专业的知识和技能？
A：对于游戏开发而言，策划无疑是最重要和最基础的环节之一。正如所有的人造物都需要经过构思、制作和修改才能定型，游戏也必须通过策划、开发和测试才能面世。策划是最初的构想、基础和框架，决定了整个游戏的定位、面貌和风格。如果把游戏比作是一个生命，美术就如同皮肤和羽毛，程序如同骨骼和肌肉，而策划则是灵魂。不论游戏技术如何高超，工艺如何精湛，离开了富有灵感和想象的策划，游戏一定是一具没有灵魂的空壳，难以引起玩家的共鸣。
因此，游戏策划需要掌握大量的专业知识。比如：剧情策划师需要具备文学相关知识背景，有良好的文案写作能力，擅长故事撰写；数值策划师需要具有严密的逻辑思维能力和一定的数学建模能力，能够统筹全局；而系统策划师需要了解游戏玩法、游戏机制、人机交互，负责设计经济系统、战斗系统、聊天系统、等级系统等。
综合来看，所有策划职位都需要有丰富的想象力和创新力，能够从零星的线索开始，构架出一套完整的规则。但这不意味着完全的天马行空，游戏是一种受到严格技术限制和平台约束的软件，策划人员在创新之前，要有严密的逻辑，要在产品开发之前尽可能地厘清脉络，规避潜在的底层冲突和逻辑问题。也就是说，游戏策划要了解设计学、美学、文学、心理学、数学和计算机工程等各类知识。我比较认同James Portnow的观点——如果你想成为一名优秀的游戏策划，那么你需要了解一切。
Q：您在参与美国《Warrior Epic》、迪士尼《Toy Story3 iPhone》等游戏的策划过程中，遇到过哪些困难？当时是如何克服的？
A：Warrior Epic是一款美式MMOPRG游戏，开发于2007-2009年，游戏背景设定为“剑与魔法”的魔幻中世纪，职业包括战士、火枪、魔法师等。当时，这款游戏的开发团队汇聚了全国的美术精英，画面极其精美。项目最大的困难和挑战来自于技术层面：那个年代虚幻引擎还没有免费，也没有Unity这样的创作工具。因此，游戏前后端的所有模块都需要从底层进行搭建。当时我们的技术团队创新地采用了P2P服务器技术，自主研发了基于DirectX的渲染模块，能够与3DS Max等工具进行良好的衔接。在策划层面，我们的核心思想是围绕“和朋友一起分享一段美好时光”的观念，让游戏规则尽可能简单明了，突出玩家和朋友共同合作的理念，一块探索世界，躲避陷阱，寻找宝藏。
《玩具总动员3 iPhone》（Toy Story3 for iPhone）开发于2010年前后，是一款影游联动的产品，主要是为了配合迪士尼总公司的同名动画电影。这个项目的主要困难来自于团队和沟通：当时，游戏硬件正处在变革中，iPhone手机开始取代诺基亚，迅速占领市场份额，而我们的团队还主要是面向塞班系统的人员，因此程序部门需要快速从J2ME转向Unity 3D，而美术部门则需要从2D像素动画转向3D建模动画。这种激烈的技术转型对于200人以上的团队而言，意味着极大的不确定性。此外，在游戏开发期间，大电影的剧情还处于保密阶段，北京的团队只能从美国拿到零星的场景描述和桥段，再加上时差问题，跨国沟通带来了很多问题。最后，在全体员工的努力下，团队完成了人才引进和技术转型，产品也在优化后顺利上线App Store。
Q：从业多年，请您分享一下您对游戏行业的看法？
A：游戏行业在外人看来似乎风光无限，但实际上却是一个风险极高、成功率极低的领域。早期，游戏产品的门槛主要在技术层面，缺少开发经验的团队经常面临难以解决的问题；后来，随着游戏引擎的成熟和普及，技术门槛开始让位于渠道门槛，营销和策划成为产品竞争的核心；而到了现在，版号成为稀缺资源，决定了产品的成败。从统计上看，在多如牛毛的游戏项目中，只有凤毛麟角的产品能够披荆斩棘，最终获得商业成功。因此，我个人觉得小团队可以放宽思路，放眼世界，向全世界输出自己的理念和文化。也希望能够在未来的某天，看到中国能开发出更多兼具艺术水准和商业价值的作品。
Q：在您设计的游戏中，是否有应用到虚拟现实技术？应用哪些新技术可以使虚拟世界更加逼真，增强用户的沉浸感？
A：我目前在中国传媒大学任教，近年来和同学们一起开发过几款VR形式的互动作品。当然，严格地讲，这些作品应该叫VR交互电影或者VR动画，并不是典型的游戏产品。这些作品更多地突出艺术和叙事，娱乐性处于其次。2017年，我们创作的VR电影《瑞金建政》通过还原瑞金历史场景，让观众身临其境地体验红色历史文化。在这个项目中，有一个棘手的技术问题——影片需要还原青年时期的毛泽东，对人物表演要求较高；而在尝试三维动画和绿幕抠像等技术后，我们发现传统制作流程的效果都不够理想。因此，我们开发出一种在VR环境中呈现人物影像的方式——即前期采用3D摄影，用特制摄像机拍摄具有视差的人物影像，后期再在VR设备中分左、右通道进行融合复原。这样不但能够保留演员的表演细节，而且具有立体感和沉浸感，取得了令人满意的艺术效果。现在，虚拟现实作品中大多采用PBR标准，利用Zbrush、Substance Painter等软件进行建模和材质创作，这一流程可以达到良好的图像复原度。在不远的将来，NeRF（神经辐射场）渲染技术可能会在VR领域获得应用，届时虚拟现实的视觉效果将更加逼真。
Q：对于虚拟环境而言，实时动态的图形视觉效果是产生现实感觉的首要条件，舍此便无“现实”可言。能简单介绍一下虚拟现实图像生成技术吗？它的技术呈现效果如何？目前有哪些局限性？
A：虚拟现实和游戏中的图像技术在本质上是一样的，它们都采用所谓的实时渲染技术。实时渲染是指在不造成用户视觉或交互延迟的响应时间内，将三维数据绘制为图像的计算机图形技术。在这一过程中，由于用户指令的输入和画面的渲染显示几乎同步，因而用户通常感觉不到延迟。该技术一般具有对象立体、视线遮挡、视角可变、光照变化等特点。常用技术包括扫描线渲染、栅格化、光线投射、辐射着色、光线跟踪等。
对虚拟现实而言，其图像技术与游戏主要的区别在于摄像机的控制方式不同：VR中摄像机分左右通道，由用户的头戴式设备的位置和角度实时控制；而游戏中的摄像机则大多由键盘、鼠标、游戏手柄等外设控制。
目前，虚拟现实的图像技术还没有达到令人满意的程度。首先是延迟问题，虚拟现实一般要求延迟控制在20ms以内，延迟时间过长会让玩家感到明显的眩晕和不适；其次是视场角不足，目前硬件的视角一般只有110度左右，而人眼的自然可感知视角高达230度左右；此外还有前庭晕动、分辨率低、纱窗效应、头盔笨重等问题，都需要业界一一解决。
Q：您心目中的元宇宙是什么样子的？在未来的元宇宙世界中您想做些什么？
A：我心目中的元宇宙可能和很多人想象中的不太一样——并不是佩戴VR眼镜的形式。我认为目前的VR设备只是元宇宙的原始阶段，是没有更好替代方案下的权宜之计。正如埃隆·马斯克所言，当前的虚拟现实设备过于笨重，很难让用户长时间坚持佩戴。真正的元宇宙应该用一种更加自然的方式呈现世界，触手可及、无处不在而又能够瞬时联通、连接万物。这就意味着我们需要采用更加先进的方式进行视觉信号、运动信号的传递，甚至不排除采用脑机接口或者人体改造的形式。这种看似反自然的激进技术会让大部分人望而却步，只有少部分勇敢的先行者会首先进入元宇宙，成为体验超维空间的新人类。这一过程中的健康风险技术风险都还是未知数，试吃螃蟹的勇士也有可能沦为新技术的受害者。经过若干年的试错和改进，当新技术完全成熟安全后，其余的普通用户才会逐步打消顾虑，进入这一新的社会形态。
在未来的元宇宙中，我希望人类能够改进目前的知识获取方式，通过脑机互连，随时学习、调取海量的信息和知识。我相信届时人类将迎来无限可能的新世纪。
Q：您认为，实现真正的元宇宙的技术难题是什么？
A：我认为元宇宙分为三个阶段，现在我们正处于走向初级“平行宇宙”的阶段。这一阶段，元宇宙的主要内容为娱乐和体验，与现实世界互动较少，二者各自平行。第二个阶段是“叠加宇宙”，此时元宇宙将成为促进生产力的工具。第二个阶段的元宇宙可能如Jon Radoff所言，分为7个层级，从底层到顶层分别是：基础设施层、人机交互层、去中心化计算层、虚拟空间层、众创经济层、发现层和体验层。这里每个层级都面临较大的技术挑战。例如基础设施层的传输和计算需要克服从5G到6G、云计算、7nm到1.4nm工艺、微机电技术、GPU技术和材料学等方面的难题；人机交互层需要发展移动计算、手势识别、语音识别等技术；计算层需要发展边缘计算、人工智能、区块链等去中心化技术；虚拟空间层需要发展实时渲染、游戏引擎、VR/AR/MR、空间可视化等技术；众创经济层需要发展众创工具、资产市场、工作流和商贸体系；发现层需要升级社交、电商、互联网广告应用；而体验层则需要进一步发展游戏、社交、展演和购物内容。从第一阶段发展到第二阶段的过程中，我们几乎在所有层面都有巨大的技术困难；而如何发展到第三阶段，也就是真正的元宇宙阶段，我们现在还没有确定的技术路线，所谓技术难题也无从谈起。也许在若干年后，当生物科技和信息科技高度发达后，这一路径才会逐步显现。
Q：针对未来可能出现的数据处理和网络时延问题，应该如何解决？
A：元宇宙包含大量数据内容，如全息影像、虚拟空间和自然交互，都需要海量信息，对网络带宽需求有可能达到10Gbps的级别。与此同时，VR社交要求网络的延迟进一步降低，而区块链则对网络安全的要求进一步提高。面对以上问题，我们看到，以华为为代表的公司正在攻克这一领域的技术难题。专家预测在不久的未来，网络端口速率将增长到3T以上，速率无关以太网、基于光波导的信息传输、芯片出光等新技术将进一步提高网络带宽。通过跨节点的计算资源池技术，驱动网络时延将有望降低到微秒级。此外，Wi-Fi 8技术或将通过引入毫米波频谱、新调制编码技术，达成空口万兆速率、百G峰值的速率。这一部分我研究较浅，期待相关方向的专家能进行更多指导。
Q：您对未来的游戏都有哪些期待？
A：我认为未来游戏将呈现多元化发展和媒体融合两个态势。其中，多元化发展是说全球游戏产业将进入百花齐放、万木争荣的状态，不同的玩家群体将进一步细分，划分出更加丰富的产品业态。届时，无论玩家偏向硬核还是休闲，喜欢二次元还是写实风格，都能十分方便地获取到符合自身兴趣的游戏内容。未来的游戏将发展出不同的子类型，某些分支的游戏性可能不再明显，会让位于体验性、艺术性或功能性。在元宇宙中，新社交、UGC、自生性内容也将改变游戏的范式。
媒体融合则是指游戏将与电影、虚拟现实、人工智能等形式融合，发展出全新的形态。值得关注的是，在人工智能技术的加持下，AI-NPC、AI-DM等数字人类别将进一步发展，甚至会出现完全由AI创生的世界。我认为科学技术的发展是历史的客观必然，但人作为自然人的本性却亘古不变，无论游戏技术发展到何种境地，游戏终究要以人为本，致力于促进社会发展、艺术升华和人性解放。
写在最后
如今，电子游戏的画质在提升，玩法和剧情越来越丰富，操作也更加人性化。随着虚拟现实等技术的不断发展，人们似乎能够从中看到未来游戏的样子。
未来，随着科技的进步，游戏也许真的会变成《头号玩家》所描绘的那样，在“绿洲”里人人都可以成为超级英雄，再遥远的梦想都变得触手可及。正如黄石老师所言，真正的元宇宙应以更自然的方式呈现世界，触手可及、无处不在而又能够瞬时联通、连接万物。
专家介绍
黄石，中国传媒大学副教授，清华大学美术学院博士，科普作家协会科幻电影委员会副秘书长，科普游戏委员会副主任，纽约Parsons设计学院客座教授，北京市科学技术委员会责任专家，HCII国际人机交互大会理事。
长期从事交互艺术与科幻科普创作，曾担任《玩具总动员3 iPhone》游戏策划，电影《三体》概念设计总监；导演科幻短片《深空》获2017水滴奖最佳短片奖。出版专著5部，获国家发明专利1项。作品《Drift Bottles》入选美国ZeroOne & ISEA2006国际电子艺术展、瑞士巴塞尔新媒体艺术展。新媒体装置《空窗子》获首届吴冠中科学与艺术创新大奖，2018年获HCII国际人机交互大会最佳论文奖。
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MetaCon元宇宙技术大会2022是由51CTO精心策划的技术大会，是业界首个重点围绕元宇宙技术展开的会议活动。大会聚焦元宇宙产业政策、学术研究成果、技术创新和行业落地等层面，旨在帮助对元宇宙感兴趣的技术人群系统性地了解元宇宙产业生态发展以及核心技术实践。