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用虚幻5引擎打造游戏 超越皮克斯电影的梦想
发布时间：2024-05-16 09:18:20 浏览量：118次
用虚幻5引擎打造游戏 超越皮克斯电影的梦想
想象一下在不久的将来，我们玩的游戏看起来就和皮克斯电影一样棒，想象一下它们具有几乎与真实世界相同的照明和场景细节表现。虚幻5引擎正在将这想象照进现实，让我们能更早地体验到未来的游戏。更重要的，虚幻5引擎也让制作游戏的过程变得更加容易。虚幻引擎正在改变游戏行业的方向并且走在时代前列。
什么是虚幻5引擎？
简单来说，虚幻5引擎是由Epic Games公司开发的新一代游戏编辑软件。它于1998年首次亮相，此后一直用于游戏开发，例如堡垒之夜、绝地求生、还有国产游戏黑神话·悟空等。在今年早些时间，虚幻5引擎开放了试用版本，让世界的开发者们使用，让我们来看看它的强大之处。
从视觉上，我们可以直观的感受到虚幻5引擎为游戏画质带来的提升。注意画面中的光线效果给场景带来的沉浸式的感受；并且注意场景中的物品细节，草坪上的每颗小草、家具表面细微的褶皱、墙上的油画等等。为什么它看起来这么好、这么真实，因为虚幻5引擎提供了两个关键的新组件。第一是NANITE（ultra high detail textures），这允许游戏中的超高质量的纹理而无需占用大量的性能成本。第二是Lumen 动态实时光照，游戏中光照的新革命。
NANITE:消除游戏中的面数限制
让我们从Nanite开始。这是一段游戏内的实机演示，根据官方的说法，现在演示中的画面只需要3GB的系统内存和4GB的显存。
看到这个演示，感觉就像是皮克斯或梦工厂的电影。想要了解新功能Nanite的强大之处，就需要具备一定的游戏建模知识。
在计算机图形中是没有曲线的，只有两点行成一条直线、三点行成一个三角形面。我们看到的曲线是由大量的直线组成，只要直线够短够多就能让它看上去是一条曲线，曲面也是一样。游戏中我们看到的一切模型都是由多边形组成，通常是使用传统方法的三角形，所以建模说白了就是组合三角形的技术。
现在我们的游戏常用的建模方式是模拟雕刻刀，直接在模型上雕刻出复杂的形状特征。市面上最流行的雕刻软件叫ZBursh（简称ZB），在模型上雕刻出细致的纹理，模型的多边形面数就会非常多，比如人物盔甲上的一个个金属配件、幻想生物身上精致的鳞片、风格各异的建筑物等等。
这种三角形用量极大，细节丰富的模型，叫做高模（High Poly）。通过在场景中放置高模并与光照效果等内容进行渲染，让展现出的画面更加精美更加真实。这种高模在影视中是普遍运用的，每一帧的画面需要几分钟到数个小时来生成，影视作品会有充足的时间，但是游戏则不同，游戏画面的最低标准是每秒30帧。为了减少算力的消耗，游戏场景中的模型面数必须精准控制，因此游戏当中使用的都是低模（Low Poly）。
20万个面表现一个角色已经非常细致了，看死亡搁浅里的弩哥、生化里的吉尔、星际公民中的游戏角色，都已经非常接近真人。但是几百万三角形来制作整个场景，尤其是在森林、岩石较多的场景，还是不够用的，毕竟大自然的形状是很复杂的。因此出现了新的技术，法线贴图。
还是用角色来举例，用 ZB 雕刻出来的高模，需要经过一个拓扑的步骤，把它变成一个拥有高模轮廓，但没有细节的低模。再把高模的细节通过烘焙，将细节记录在法线贴图上，再与拓扑后的低模结合，让模型达到出只有低模面数但是能够体现出高模细节的效果。并且这些细节不是平面的，当转动模型，光源产生变化后，这些细节都是立体的。
人们为了在游戏中提高模型的质量，想尽了各种办法，从最粗糙的凹凸贴图，到改变光照的法线贴图，配合上一直在提升的硬件性能，才有了现在美轮美奂的游戏画面。
国外网友的实验，将1000只有1000万面数的狗模型放入场景中，画面仍然能保持流畅运行，这在之前是不可能的。
让我们回到Nanite，它可以将数10亿甚万亿个三角形或多边形放入一个场景之中，并且能让游戏仍然以每秒30帧的速度运行。这意味着，在游戏开发阶段，美术人员只需要做出高模之后，就可以直接放入游戏中而不用担心面数的限制。未来游戏将受到的技术限制大大减少。对于复杂画面的游戏，游戏开发人员可以不用再担心乏味的部分而将更多的资源放在游戏性和剧本等重要方面，游戏会变得又好玩又好看。
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