我的Uncharted 4開發雜記
我的Uncharted 4開發雜記

本文作者周明倫,在Naughty Dog擔任程式設計師,參與了最近上市的遊戲《秘境探險4:盜賊末路》開發工作。原文刊載於他的部落格「Ming-Lun "Allen" Chou」。《數位時代》經作者同意後編輯、刊登。

關於周明倫如何從一位小小電玩迷到加入Naughty Dog開發《秘境探險4:盜賊末路》的歷程,讀者可以閱讀這篇〈我的秘境之旅〉。

本文屬於My Career系列文,Here is the original English post. 本文之英文原文在此

Uncharted 4已經發售,終於可以分享我負責開發的部分了。我主要是負責單人模式的夥伴AI、多人模式的戰友AI、還有一些遊戲邏輯。沒有收錄到最終遊戲的部分和一些瑣碎的細工我就略過不提。

崗位系統

在本文開始前,我想要先談談我們用來指派NPC移動位置的崗位系統。這個系統的核心邏輯不是我負責的,我寫的是使用這個系統的客戶端程式。

崗位是可行走空間中的離散位置 大部分是用工具自動生成的,也有一些是設計師手動擺置的。

基於不同需求,我們設計不同的崗位平分系統(e.g. 潛行崗位、戰鬥崗位)。然後我們選擇評分最高的崗位,指派NPC移動過去。

圖說明

夥伴跟隨

夥伴跟隨系統是繼承自The Last of Us。基本概念就是,夥伴在玩家周圍找個跟隨點,這些可能的跟隨點從玩家位置扇狀分開,並且要滿足以下的路徑線段淨空條件:

  • 玩家到跟隨點
  • 跟隨點到前方投射點
  • 前方投設點到玩家

圖說明

攀爬是Uncharted 4的新功能,這是The Last of Us 沒有的。為了與現有的跟隨系統整合,我利用攀爬崗位讓夥伴可以跟著玩家一起攀爬。

圖說明

這個功能比我想像中的還要難搞。單純根據玩家的攀爬狀態來切換夥伴的攀爬狀態,結果不甚理想。只要玩家快速在攀爬與非攀爬的狀態之間切換,夥伴就會在兩個狀態間快速跳換。於是我加入了遲滯現象(hysteresis),只有在玩家切換了攀爬狀態,並且保持此狀態移動一定距離之後,夥伴才跟進。廣泛來說,遲滯現象是個解決行為跳換的好方法。

夥伴帶領

遊戲中的某些特定場景,我們要讓夥伴帶領玩家前進。我把The Last of Us的帶領系統移植過來,設計師使用spline曲線在關卡中標記他們想讓夥伴帶領玩家的大致路線。

圖說明

如果有多個帶領路線,設計師則會用腳本語言切換主要的帶領路線。

圖說明

玩家的位置投射到spline曲線上,再往前延伸設定為帶領參考點。當帶領參考點超越被標記為等待點的spline曲線控制點,夥伴會前往下個等待點。如果玩家走回頭路,夥伴只有在帶領參考點離此次推進至最遠的等待點一段距離,才會回頭。這也是利用遲滯現象來避免行為跳換。

我也把動態移動速度調整的功能整合進帶領系統。根據夥伴和玩家之間的距離,一些「速度平面」沿著spline曲線放置。

夥伴有三種移動模式:走路、跑步、衝刺。根據玩家撞到的速度平面,夥伴會選擇不同的移動模式。另外,夥伴的行進動畫速度也會基於玩家距離做微調,目的是避免切換移動模式的時後,有太突然的移動速度變化。

圖說明

夥伴掩體共用

在The Last of Us中,玩家和夥伴可以在各不離開掩體的狀況下重疊 我們稱這個為掩體共用。

圖說明

The Last of Us中的Joel伸手跨過Ellie和Tess按在掩體上
看起來很自然,因為夥伴的身型都比玩家嬌小,但是同樣的動作就不適合身型差不多的Nate、Sam、Sully、和Elena。而且Uncharted 4的遊戲節奏較快,讓Nate伸手去按掩體只會讓動作流暢性打折扣。
所以我們決定就單純讓夥伴靠緊掩體,玩家稍微繞彎避開夥伴。

圖說明

我用的邏輯很簡單,如果玩家位置往移動方向投射的點,落在夥伴掩體周圍的一個方框內,夥伴就會取消目前的掩體行為,並且快速靠緊掩體。

圖說明

救星戰友

我負責多人模式的戰友(sidekicks),而救星戰友是其中最特別的。單人模式中的NPC,沒有一個人的行為跟救星戰友一樣,他們會復甦被擊倒的同伴,也會複製玩家的掩蔽行為。

圖說明

救星戰友會嘗試複製玩家的掩蔽行為,並且盡量待在離玩家很近的地方
所以當玩家被擊倒的時候,他們就可以迅速跑過來復甦。如果玩家有裝備救星戰友的復甦包額外功能,他們會在採取復甦行動之前,朝被擊倒的復甦目標丟復甦包。復甦包丟擲基本上就是延用手榴彈的拋物線淨空測試和擲彈動作,只是我把手榴彈換成復甦包而已。

圖說明

隱蔽草叢

在隱蔽草叢中蹲行也是Uncharted 4才有的新功能,要實作這個功能,我們需要某種能夠標記場景的手段,遊戲邏輯才可以判斷玩家是否身處隱蔽草叢中。我們一開始是讓美術人員在Maya中標記背景模型的表面,但美術人員和設計師之間的溝通時間太長,很難頻繁改進關卡
於是我們決定用另外一種方法標記隱蔽草叢。

我在場景編輯器中的nav mesh增加了隱密草叢的額外tag,讓設計師可以直接在編輯器中精準標記隱蔽草叢。有了這個額外的標記,我們也可以用這個資訊來為隱蔽崗位評分。

圖說明

感知

Uncharted 4沒有像The Last of Us有聆聽模式,所以我們必須要找另外一種方法,讓玩家有辦法得知附近的敵人威脅,好讓玩家不會在未知的敵對環境中產生迷失感。

我利用敵人的感知資料,加入了威脅標示。當敵人開始注意(白色)、起疑(黃色)、和發現(橘色)玩家,這些標示會適時地提醒玩家。另外,我在威脅標示開始累積的同時播放背景雜音,以製造張力。當玩家被發現的時候,則播放大聲的提示音效,這些音效的安排和做用跟The Last of Us類似。

圖說明

調查

這是在我們送廠壓片前,我負責的最後一個功能。我平常在Naughty Dog是不參加正式會議的。不過在送廠壓片的前幾個月,我們每週至少開一次會,由Bruce StraleyNeil Druckmann主持,專注在遊戲的AI部分。幾乎每次開完會之後,調查系統都有需要更動的地方,前前後後總共經歷了好幾次大改。

會讓敵人起疑的因素有兩種:玩家和屍體。當敵人起疑了(起疑者),他會抓最近的同伴來一起調查,離起疑點較近的人會成為調查者,另外一個人則是看守者。起疑者可能會視調查者,也有可能是看守者。我們總共有兩組不同的對話,適用於兩種不同的情況(「那邊有異狀,我去看看」 vs. 「那邊有異狀,你去看看」)。

為了讓雙人調查看起來更自然,我使用了時域錯位的技巧,讓兩人的行動和威脅標示時間點錯開,否則兩個人的行為完全同步,看起來非常機械式、很不自然。

圖說明

如果調查者發現了屍體,他會通知全部的同伴開始搜索玩家,屍體也會被暫時標示,以讓玩家知道敵人為什麼進入警戒。

圖說明

在某些難度下,短時間內連續觸發調查,會讓敵人的感應力變敏銳。他們會更容易發現玩家,即使玩家躲在隱蔽草叢中也一樣。慘烈模式下,敵人永遠處於敏銳狀態。

對話動作

這也是我負責的最後幾個功能之一。對話動作系統負責操控角色,在對話的時候做出一些小動作 像是轉頭看其他人和肢體動作。

之前在The Last of Us,開發人員花好幾個月的時間,把整個遊戲所有的對話腳本手動加註上對話動作,我們可不想再做一次這種苦工。在這個開發階段,已經有部分對話腳本被手動加註好對話動作了,我們需要一個泛用型系統,可以幫沒有加註對話動作的腳本自動產生對話動作。

而我就是負責製作這個對話動作系統,動畫師可以調整參數,改變轉頭速度、轉頭角度、注視時間、反覆時間等。

圖說明

維持吉普車動量

開發初期遇到的問題之一,就是馬達加斯加的吉普車駕駛關卡 當玩家開車撞到牆或者敵人的載具,玩家的車就會旋轉失速以致脫離車隊而關卡失敗。

我使用的解決方法是,當玩家的車撞到牆或者敵方載具的時候,短暫地限制吉普車的最高角速度和線性速度的方向變量。這個簡單的方法相當有效,從此玩家就比較不容易旋轉失速而導致關卡失敗了。

圖說明

載具死亡

可駕駛的載具是首次在Uncharted 4登場,在這之前,所有的載具都是NPC駕駛、沿著固定軌道行進。

我負責載具死亡的部分,摧毀載具有幾種方式:解決駕駛、開槍射車、開車撞飛敵方機車、開車撞敵方吉普車導致旋轉失速。

基於不同的死法,載具死亡系統會選擇載具和乘客的死亡動畫來播放
死亡動畫會漸漸混入物理引擎控制的ragdoll系統,所以死亡動畫會不著痕跡地轉換成物理模擬的翻車。

圖說明

當玩家開吉普車撞飛敵方機車的時候,我使用機車在XZ平面上投影的bounding box和碰撞點,來判斷要使用四個撞飛死亡動畫中的哪一個。

圖說明

至於衝撞使得敵方吉普車旋轉失速,我是拿敵方吉普車與預設行進方向之間的旋轉量差來比較旋轉失速判定閾值。

圖說明

載具播放死亡動畫的時候,有機會穿透牆壁。我使用球體投射,從預設位置投射向載具實際位置。如果投射結果是與牆壁碰撞,則把載具稍微往牆壁的法向量移動。不一次完全修正誤差,是為了避免太過劇烈的位移。

圖說明

我另外實作了一種特別的載具死亡類型,叫做載具死亡提示。這些死亡提示是動畫師和設計師在場景中擺置好的客製化死亡動畫。每個死亡提示在載具行進軌道上都有個進入範圍。當一個載具在死亡提示進入範圍中死亡,則會開始播放死亡提示的特殊死亡動畫。之所以開發這功能,一開始是為了2015年E3展的超帥氣吉普車死亡動畫。

混色用的貝爾矩陣

我們想要消除攝影機切入看穿物體的瑕疵,特別是遊戲中的各種植物。於是我們決定要讓靠近攝影機的像素淡出。使用半透明像素並不是個好主意,因為非常消耗效能。我們使用的技巧,是所謂的混色dithering:[https://en.wikipedia.org/wiki/Dither](https://en.wikipedia.org/wiki/Dither)

使用混色技巧搭配貝爾矩陣(Bayer matrix)。利用一個預先決定的點陣模板來決定哪些像素可以捨棄而不渲染:https://en.wikipedia.org/wiki/Ordered_dithering

結果就是產生半透明的錯覺

圖說明

一開始使用的貝爾矩陣是個8×8矩陣,取自上述的Wikipedia頁面。我認為這個矩陣太小,會造成不美觀的帶狀瑕疵。我想要使用16×16的貝爾矩陣,但是網路上都找不到相關資料,於是我試著用逆向工程找出8×8貝爾矩陣的遞迴特性。

光用目測法,我想我應該可以直接解出16×16貝爾矩陣,但是我想要讓過程更有趣一點。我寫了一個工具,可以生成二的任何次方大小的貝爾矩陣。

換到16×16貝爾具陣之後,可以明顯看到帶狀瑕疵的改善。

圖說明

爆炸聲延遲

這個部份我其實沒有什麼大貢獻,但是我還是覺得值得一提。

在2015年E3展示中,Nate和Sully同時接收到高塔傳過來的爆炸聲和爆炸畫面,這是不合理的,因為高塔距離非常遠,爆炸聲應該會晚一點才被接收到,我在開展前幾週指出這點,美術團隊後來就在爆炸聲之前加上一小段延遲了。

繁體中文在地化

直到送廠壓片前幾週我才開始在遊戲中改用繁體中文字幕,而我找到了許多錯誤。大部分的錯誤都是英文直譯中文,而變成四不像的用語。我認為我沒有足夠的時間可以單槍匹馬全破一次遊戲又同時抓出翻譯錯誤,於是我請幾個QA部門的人分章節、用繁體中文模式遊玩,然後我陸續瀏覽他們的遊玩錄製影片。結果這個方法相當有效率,我成功地把我找到的翻譯錯誤建檔,而在地化小組也有足夠的時間修正翻譯。

結束

以上就是我對Uncharted 4開發上值得一提的貢獻,希望大家讀得愉快 :)

延伸閱讀:我的秘境之旅

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科技創新守護海洋!犀牛盾以循環創新思維破解塑膠危機、賦能永續未來
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全球每年約生產4億噸塑膠垃圾,只有不到10%有被回收,其中約有1100萬至1400萬噸最終流入海洋。在十分有限的回收量中,約 8 成來自相對單純、流程完整的寶特瓶回收;反觀,同樣是高頻消費品的手機配件,回收率卻不到 1%。這個現象,對長期從事材料研究的犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫來說,是他反思事業選擇的開端,也是突破的轉捩點。

「手機殼產業其實是塑膠產業的縮影!」他在2025 亞馬遜港都創新日的專題演講上直言。手機殼本質上類似一種快時尚商品,每年有超過十億個手機殼被製造,但產業並未建立材料規範,多數產品混用多種複合塑膠、填料與添加物,既難拆解、也沒有回收機制。結果是,一個重量相當於超過二十個塑膠袋的手機殼,在生命周期終點只能被視為垃圾。

王靖夫指出,連結構複雜的資訊科技產品,回收率都能達 45%,但手機殼明明是最簡單、最應該回收的產品,為什麼無法有效回收?這個命題讓他意識到,與其只做手機殼,不如正面處理塑膠問題本身,從材料設計、製程到後端回收再生,開創循環之道。

犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫於2025 亞馬遜港都創新日分享犀牛盾如何回應塑膠挑戰、開創循環模式。
犀牛盾共同創辦人暨執行長王靖夫於2025 亞馬遜港都創新日分享犀牛盾如何回應塑膠挑戰、開創循環模式。
圖/ Amazon Web Services 提供

以材料工程打造手機殼的循環力

若塑膠要進入循環體系,前提是「材料必須足夠單純」。王靖夫很快意識到,問題不在回收端,關鍵在最開始的設計端。多數手機殼由多款不同塑膠、橡膠件甚至金屬等複合材料組成,無法被經濟化拆解,也難以透過現有流程再製。為此,犀牛盾在2017年起重新整理產品線,希望借鑑寶特瓶成功循環的經驗,擬定出手機殼應有的設計框架。

新框架以「單 1 材料、0 廢棄、100% 循環設計」為核心,犀牛盾從材料工程出發,建立一套循環路徑,包括:回收再生、溯源管控、材料配方、結構設計、循環製程、減速包裝與逆物流鏈等,使產品從生產到回收的每一階段,皆與核心精神環環相扣。

王靖夫表示,努力也終於有了成果。今年,第一批以回收手機殼再製的新產品已正式投入生產,犀牛盾 CircularNext 回收再生手機殼以舊殼打碎、造粒後再製成型;且經內部測試顯示,材料還可反覆再生六次以上仍維持耐用強度,產品生命週期大大突破「一次性」。

另外,今年犀牛盾也推出的新一代的氣墊結構手機殼 AirX,同樣遵守單一材料規範,透過結構設計打造兼具韌性、耐用、便於回收的產品。由此可見,產品要做到高機能與循環利用,並不一定矛盾。

犀牛盾從材料學出發,實現全線手機殼產品皆採「單 1 材料」與模組化設計,大幅提升回收循環再生效率。
犀牛盾從材料學出發,實現全線手機殼產品皆採「單 1 材料」與模組化設計,大幅提升回收循環再生效率。
圖/ 犀牛盾

海上掃地機器人將出海試營運

在實現可循環材料的技術後,王靖夫很快意識到另一項挑戰其實更在上游——若塑膠源源不斷流入環境,再強的循環體系也只是疲於追趕。因此,三年前,犀牛盾再提出一個更艱鉅的任務:「能不能做到塑膠負排放?」也就是讓公司不僅不再製造新的塑膠,還能把已散落在環境中的塑膠撿回來、重新變成可用原料。

這個想法也促成犀牛盾啟動「淨海計畫」。身為材料學博士,王靖夫將塑膠問題拆為三類:已經流落環境、難以回收的「考古塑膠(Legacy Plastic)」;仍在使用、若無管理便會成為下一批廢棄物的「現在塑膠(Modern Plastic)」;以及未來希望能在自然環境中真正分解的「未來塑膠(Future Plastic)」。若要走向負排放,就必須對三個路徑同時提出技術與管理解方。

其中最棘手的是考古塑膠,尤其是海洋垃圾。傳統淨灘方式高度仰賴人力,成本極高,且難以形成可規模化的商業模式,因此無法提供可持續的海廢來源作為製造原料。為突破這項瓶頸,犀牛盾決定自己「下海」撿垃圾,發展PoC(概念驗證)項目,打造以 AI 作為核心的淨海系統。

王靖夫形容,就像是一台「海上的掃地機器人」。結合巡海無人機進行影像辨識、太陽能驅動的母船作為能源與運算平台,再由輕量子船前往定位點進行海廢收集:目的就是提升撿拾效率,同時也累積資料,為未來的規模化建立雛形。

從海洋到河川,探索更多可能

淨海計畫的下一步,不只是把「海上的掃地機器人」做出來,王靖夫說:「目標是在全球各地複製擴張規模化、讓撿起的回收塑膠真正的再生利用。」也就是說,海上平台終究要從單點示範,走向可標準化、在不同海域與國家部署的技術模組,持續穩定地把海廢帶回經濟體。

犀牛盾CircularBlue™海洋廢棄物過濾平台初號機將出海試營運,盼解決沿岸海洋廢棄物問題。
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圖/ 犀牛盾

他進一步指出,「其實這套系統不限於海洋,也可以在河川上。畢竟很多海洋垃圾是從河流來的。」未來若能推進到河川與港灣,將塑膠在進海之前就攔截下來,不僅有助於減少海洋污染,回收後的材料也更乾淨、更適合再生,步步朝向終極願景——隨著時間推進,海中垃圾愈來愈少,被撿起、回收後再生的塑膠會越來越多。

「我們已經證明兩件事的可行性:一端是產品的循環設計,一端是 AI 賦能海廢清理的可能性。」王靖夫笑說,塑膠管理命題不只為自己和公司找到新的長期目標,也讓他順利度過中年危機。「選擇改變,留給下一代更好的未來。」他相信,即便是一家做手機殼的公司,也能創造超乎想像的正向改變。

AWS 2025 亞馬遜港都創新日,集結產業先行者分享創新經驗。
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圖/ Amazon Web Services 提供

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