从 SpeedTree 到 Nanite Assemblies：自定义 UE5 工具构建写实高山针叶林
背景
自从上次接受 80 Level 的采访以来，我一直在各种项目中以自由职业生物群系艺术家的身份继续工作，探索实时环境制作中不同的艺术方向和技术挑战。
在过去两年里，我工作中最重要的进展之一，是在虚幻引擎中越来越多地使用 Nanite 来制作植被。摆脱传统的基于 LOD 的工作流程，让我在创建复杂植被时拥有了更大的灵活性，也鼓励我探索资产制作与整合的新方法。
另一个重要变化是，工具开发在我的日常工作中扮演着越来越重要的角色。我一直对改进自己的工作流程很感兴趣，但最近我开始投入更多时间，在现有解决方案无法完全满足需求时创建自己的工具。这让我能够简化重复性任务、提高一致性，并把更多时间花在制作中的艺术层面。
这些发展也影响了我的职业活动方向。我最近成立了 FoliageLab，这是一家专注于实时植被、生物群系制作以及专用工具开发的工作室。
如今，我的工作比以往任何时候都更紧密地结合了植被创建、环境制作和技术开发。我尤其感兴趣的是，找到方法让复杂的植被工作流程更高效，同时保持现代实时环境所需的视觉质量和艺术控制水平。
高山森林项目
Alpine Forest 最初主要是一个技术实验。我最初的目标是开发一套工作流程，让我能够将 SpeedTree 中的植被直接作为 Nanite Assemblies 导入 Unreal Engine，而不依赖中间 DCC 应用程序。
从一开始，我就想专注于针叶树，因为它们代表了 Nanite 在植被方面面临的最大挑战之一。它们复杂的结构和茂密的枝叶使其成为推动这项技术、探索这种新工作流程可能性的理想对象。
我没有遵循预先制定的制作计划，而是让项目通过实验、失败和成功的迭代逐步发展。每个技术挑战都带来了新想法，有时还要求我重新考虑自己的方法。随着工作流程的推进，这些实验逐渐发展成一个完整的高山环境。
在艺术上，我想创造一个逼真的山地景观，拥有茂密的针叶植被、岩石地形和斑块状的积雪。我尤其希望实现一种自然的构图，具备足够的多样性和细节，使其从不同摄像机角度都保持可信，同时在整个环境中维持一致的气氛。
我还希望这个环境能作为电影式场景发挥作用，其中构图、光照和氛围与植被本身同样重要。在整个制作过程中，技术发现持续影响着艺术方向，有时还开辟了我最初未曾考虑过的可能性。最终，Alpine Forest 远不止最初的技術实验。它让我得以开发并验证一种新的植被制作方法，同时创造出一个既体现我的艺术兴趣、也体现我在 FoliageLab 所追求的技术方向的环境。
Nanite 装配体与 SpeedTree 桥接
我转向 Nanite 装配体，主要改变的是我构建植被的方式，而不只是优化植被的方式。
多年来，传统植被工作流程已经证明了其有效性，并且根据项目及其技术要求的不同，它们仍然完全适用。不过，Nanite 装配体提供了一种不同的植被思考方式，尤其是在保留资产结构与复杂度方面。
Epic Games 通过 Nanite 装配体引入的一个有趣可能性是：能够使用实例化几何体构建复杂资产，同时保留更多其原始结构。对于植被而言，这开辟了新的机会，可以使用精细的几何元素，而不必那么依赖简化表示来重现体积感。
这对于针叶树尤其有趣，因为树枝和树叶的复杂度在定义其轮廓和整体外观方面起着至关重要的作用。
当然，这种方法也带来了自身的技术挑战。Nanite 装配体并非通用解决方案，其效果取决于多个因素，包括植被结构、材质、动画和场景复杂度。目标并不是取代所有现有技术，而是探索当植被专门围绕这项技术进行设计时，能够实现哪些可能。
这也是促使我开发 SpeedTree Bridge 的原因。SpeedTree 仍然是我植被创作流程的核心，但我需要一种更直接、更灵活的方式，将这些资产导入虚幻引擎，同时保留这种构建方法的优势。
我不想让自己的艺术决策去适应碎片化工作流的限制，而是希望有一种解决方案，能让我在植被创作与实时集成之间更自然地切换，而无需依赖中间的 DCC 应用程序。
最终成果是一套工作流，它让我能更自由地试验植被结构、提升各资产之间的一致性，并更高效地迭代。
对于 Alpine Forest 而言，这种方法尤其有价值，因为针叶植被的密度和复杂度都很高。它让我能够试验更精细的植被结构，并在整个制作过程中不断完善工作流。
更广泛地说，它为未来的 FoliageLab 项目奠定了基础，我可以在这些项目中继续专门为 Nanite Assemblies 开发植被，同时保持我所需要的艺术灵活性。
植被真实感
对于 Alpine Forest，大多数较大的树木都是以 ScansLibrary 的扫描树干作为起点制作的。我使用 SpeedTree 的内置工具将这些扫描转化为可平铺纹理，从而能够在不同物种之间保持一致的细节水平和材质质量。
另一个重要决定是在多个树种之间复用相同的植被实例，共享相同的几何体、纹理和材质。然而，每棵树都为自己的树干扫描部分和可平铺部分使用各自的材质实例，这些材质实例均基于整个植被中使用的同一个主材质。这种方法有助于保持视觉材质、分枝结构、比例和整体轮廓的一致性。
在建模树木时，我特别关注它们的结构和比例，但也关注它们与周围环境的关系。这意味着不仅要考虑单棵树的形状，还要考虑它们与周围植被的关系。
除了树木之外，灌木、蕨类植物和地被植被在将环境融合在一起方面也发挥了同样重要的作用。这些较小的元素有助于在不同区域之间建立过渡、打破重复图案，并在森林地表与较大植被之间创造更自然的关系。
变化是通过结构、大小、轮廓和分布上的差异来引入的，而不是依赖过多的材质变化。这让我能够创造出一个多样化的环境，同时保持相对统一的视觉外观。
最终目标是保留每个物种的辨识度，同时确保所有植被都让人感觉它们属于同一个环境。
PCG 与生物群系构建
PCG 在我的环境制作工作流中已经占据重要位置相当长一段时间了，但 Alpine Forest 让我有机会重新思考我的各个程序化系统之间如何相互作用。
此前，我的 PCG 系统大多是设计来独立处理特定植被类别的。虽然这种方式效果不错，但我希望在这些系统之间建立更强的联系，以提升环境的整体一致性。
在 Alpine Forest 中，我重做了三个主要的 PCG 系统：Trees、Bushes 和 GroundFoliage。每个系统负责不同的植被层，其中 GroundFoliage 还用于分布更小的环境细节。
最大的改进是在这些系统之间建立层级关系。树木会影响灌木的分布，而灌木又会影响地面植被的布置。当灌木缺失时，地面植被的分布则直接受树木影响。
这在不同的植被层之间建立了更一致的关系。各个类别不再独立分布，而是系统能够根据周围植被的有无进行调整，从而产生更自然的过渡和更好的整体构图。
另一个重要方面是艺术控制。程序化生成对于填充大型环境非常有用，但我不想让它决定最终构图。我用 PCG 来建立一致的基础，同时保留根据场景需要调整植被密度、分布和局部变化的灵活性。
最终目标是让不同的植被层协同工作，而不是简单地把资产铺满一片地形。借助 Alpine Forest，我得以改善 PCG 系统之间的这种关系，使环境更易于管理，并在构图过程中给予我更多自由。
灯光与电影化呈现
Alpine Forest 中的灯光设置相对简单，且完全动态。它由一盏用于模拟阳光的定向光（Directional Light）、SkyAtmosphere（天空大气），以及一盏使用中性白色 HDRI 的天空光（SkyLight）组成。
我希望让灯光保持相对自然，避免引入不必要的复杂性。目标是营造一种寒冷、阴天的氛围，同时保留足够的对比度，以便欣赏植被的形态、材质和密度。
大部分氛围感来自雾效，而不是灯光本身。为此，我使用了 Screen Space Fog Scattering 插件，它让我实现了想要的大气纵深感和光线散射效果。
雾在最终构图中起着至关重要的作用。它有助于区分不同层次的植被，柔化远处的元素，并在整片森林中营造出更强的尺度感。再结合相对柔和的灯光，便赋予了环境那种寒冷而略带神秘的气息。
后期处理保持得相对克制。我使用了一个自定义 LUT 来确立最终的色彩基调，并在不同镜头之间维持一致的氛围，同时加入了少量胶片颗粒。目标是在不剧烈改变植被和环境自然外观的前提下，强化寒冷、阴沉的氛围。
在最终渲染阶段，我专注于制作简短的电影化序列，旨在从不同视角突出展示这个环境。机位摆放、构图和大气纵深感尤为重要，因为我希望每个镜头都像是同一片森林的一部分，而不是一组互不相关的视点。
归根结底，《Alpine Forest》的氛围来自简洁的动态光照设置、精心控制的雾效以及克制的后期处理三者的结合。当每个元素都有明确的作用时，相对简单的设置有时就足以达到理想效果。
FoliageLab 与未来发展
FoliageLab 是我多年植被制作经验的成果，也源于我对开发更适合自己作为生物群系艺术家需求的工具日益增长的兴趣。
随着时间推移，我发现自己越来越多地把时间花在重复性任务上，或者绕开那些本可以通过专用工具解决的限制。与其不断让工作流程去适应现有解决方案，我开始开发自己的工具，最初是供个人使用，最终成为更广泛制作管线的一部分。
人工智能在让这一切成为可能方面发挥了重要作用。虽然我的专长在于植被与环境制作，而非编程，但 AI 让我能够把技术想法转化为可用的工具。我定义需求、预期行为和约束条件，然后借助 AI 协助实现。测试、改进和验证结果仍然是整个过程中不可或缺的部分。
这开启了许多可能性，使我能够开发越来越专业化的工具，并尝试那些过去要探索会困难得多的方法。
FoliageLab 是这一演进的自然延续，将植被创建、生物群系制作和工具开发整合在一个专门的工作室身份之下。我的目标是为实时项目提供专业的植被与环境制作服务，同时继续改进支持这项工作的工具和工作流程。我尤其感兴趣的是开发这样的解决方案：在不给制作引入不必要复杂度的前提下，让艺术家拥有更大的灵活性和控制力。
展望未来，我希望在植被、地形和光照之间建立更强的联系。这些元素在自然界中密切相关，我相信让它们在 Unreal Engine 中更直接地相互作用有很大潜力。
例如，坡度、海拔或湿度等地形属性可以影响植被分布，而光照条件和季节变化可以影响环境的外观与演变。与其独立管理这些元素，我希望探索一种更加互联的生物群系制作方法。这些是我计划在未来项目中研究的方向，并会基于 Alpine Forest 期间开发的工具和工作流程继续推进。
最终，我希望 FoliageLab 始终专注于探索实时植被与环境的新可能性，将艺术经验与技术开发相结合，创造更好的制作工作流程。
事实上，我已经开始制作下一个环境，这将让我有机会进一步探索其中一些想法，尤其是围绕光照和生物群系构图方面。我现在还不会透露太多，只能说灵感来自一款不久前刚刚推出重制版的游戏，它包含我认为电子游戏史上最出色的资料片之一。有些人可能已经大致猜到接下来会是什么了！
挑战与经验总结
Alpine Forest 中最大的技术挑战，是在开发和完善一套围绕 Nanite Assemblies 的植被工作流的同时，还要用它来制作一个完整的环境。
由于我在探索一种相对较新的方法，遇到的问题并不总是有现成的解决方案。有些实验一次就成功了，而另一些则需要多次迭代，或者完全不同的方法。针叶树尤其如此，它们结构的复杂性使其成为一个有趣但要求很高的对象。
最重要的经验之一，是学会判断何时应继续实验，何时应确定采用一个已经可行的方案。人很容易花费大量时间打磨技术细节，尤其是在开发自己的工具时，但这些改进必须服务于实际目的。
在艺术方面，最大的挑战是在处理大量细节丰富的植被时，保持环境的自然与统一。拥有复杂的资产并不会自动生成一片令人信服的森林。不同植被层之间的分布、比例、轮廓和关系，与单个资产本身同样重要。
我还必须确保技术实验不会凌驾于最终画面之上。Alpine Forest 最初只是一个工作流实验，但到了某个阶段，我需要停止开发系统，转而专注于构图、灯光和氛围，把这些元素整合成一个完整的环境。
对于从事植被丰富环境创作的艺术家，我的主要建议是：在过多担心其背后的技术之前，先理解你正在创造的植被。研究树木和植物如何生长，它们的结构在不同物种之间有何差异，以及它们如何与周围环境互动。
我也鼓励艺术家去质疑自己的工作流程，而不是仅仅因为熟悉就照着做。成熟的技术之所以存在是有充分理由的，但这并不意味着在项目允许的情况下没有尝试不同方法的空间。同时，也不必觉得每个项目都需要一套全新的技术方案。有时候，最有效的方法就是直接使用已经行之有效的东西，把精力集中在艺术成果上。
归根结底，Alpine Forest 印证了我在整个职业生涯中学到的一点：技术可以开辟新的创作可能性，但理解你的主题并做出良好的艺术决策，仍然是创造出令人信服的环境的关键。
Michael Gerard，资深生物群系艺术家
本次采访由 Kseniya Serebrennikova 进行
相关链接
原文链接：https://80.lv/articles/creating-realistic-mountain-scene-with-custom-unreal-engine-5-tool
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