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UE5到底升级在哪？全局光照、几何体制和物理引擎都厉害了！
发布时间：2024-05-18 09:53:25 浏览量：239次
Unreal Engine是一款强大的游戏开发引擎，UE5相对于UE4在技术上有很多升级，主要包括以下几个方面：
- Lumen光线追踪技术：UE5引入了一种新的全局光照技术Lumen，它使用光线追踪算法实现动态全局照明。相比于传统的间接光照计算方式，Lumen具有更高的精度和更好的性能。
- Nanite虚幻引擎5的几何体制：Nanite是一种全新的几何体制，它使用了一种基于硬件的方式来处理大量的几何体，这种方式将复杂的三角面片划分为小的、可重复使用的网格块，从而提高了渲染性能和图形质量。
- 更好的虚拟现实和AR支持：UE5针对虚拟现实和增强现实的应用场景做了很多改进，包括更好的性能、更好的手部追踪和交互、更好的视觉效果等等。
- 更强大的物理仿真功能：UE5引入了一种全新的物理引擎Chaos，它提供了更高的性能和更多的功能，例如复杂的布料模拟、破碎效果等。
- 更好的工作流：UE5的编辑器做了很多改进，包括更好的UI、更好的性能、更好的工作流程等等，从而提高了开发效率。
总的来说，UE5在图形渲染、几何体制、虚拟现实和AR支持、物理仿真和工作流等方面都做了很多升级，使得开发者能够更加高效、灵活地开发出高质量的游戏和应用。
全局光照Lumen的技术原理
全局光照是游戏引擎中的一个非常重要的图形渲染技术。在游戏中，我们需要让场景中的每个物体都能够受到周围光线的照射，这样才能让游戏画面更加逼真。UE5中引入了新的全局光照技术Lumen，相比UE4中的Lightmass和实时GI技术，在效果和性能方面都有了很大的提升。
Lumen的技术原理是使用了一种称为Voxel Cone Tracing（体素锥追踪）的技术。这种技术使用一个体素化的场景表示，每个体素存储了一个有限的空间。为了计算每个像素的全局光照，Lumen会从每个像素沿着视线构建一条锥形，将锥形中每个像素的值累加起来，得到最终的全局光照。
Lumen中使用了两种类型的体素：距离场和辐照度场。距离场存储了每个体素到最近的几何体表面的距离。辐照度场存储了每个体素受到的全局光照量。
Lumen使用距离场来减少需要计算的体素数量，提高计算效率。对于每个像素，Lumen会构建一个锥形，沿着锥形的每个体素都会与距禈场进行比较，只有距离大于一定阈值的体素才会被用来计算全局光照。这样可以排除掉很多不需要计算的体素，减少计算量。
在运行时，Lumen会动态地计算和更新体素和距禈场。这样可以使全局光照实时响应场景中物体的变化，例如移动的角色、开关灯等。
总的来说，Lumen使用了Voxel Cone Tracing技术，在全局光照方面实现了更高的精度和性能。
Nanite几何体制
Nanite是Unreal Engine 5的一个新特性，是一种用于绘制极其复杂几何体的技术。Nanite的核心思想是将所有几何体转化为微三角形（microtriangle），这些微三角形可以被视为无限小的三角形，并使用不同的细节层次进行渲染，从而实现无限缩放和渲染。
1.微三角形：Nanite使用微三角形作为渲染的基本单位，每个微三角形都是由原始几何体划分而来，大小不会超过像素大小。在渲染时，Nanite只会处理和渲染可见的微三角形。
2.层次细节：为了能够无限缩放和渲染复杂几何体，Nanite使用了层次细节（hierarchical details）技术。将微三角形按照大小分为不同的层次，对于远离相机的微三角形只需渲染低层次的细节，而对于靠近相机的微三角形则需要渲染高层次的细节，以此来保证渲染质量和性能。
3.内存管理：由于Nanite可以处理非常大的几何体，因此需要进行高效的内存管理。
当场景中有大量的静态网格时，传统渲染技术需要在CPU上对每个物体进行物理矩阵变换，然后将这些物体送到GPU上进行绘制。当物体数量变得非常大时，这种做法就变得效率低下。
Nanite几何体制是一种全新的几何处理方式，它能够将场景中的三角形分割成许多微小的块，每个块的大小仅为一个像素。这些块被分配到不同的线程上进行处理，这样就能够极大地减少CPU矩阵计算的次数。同时，这种处理方式还能够提高GPU渲染的效率，因为GPU可以对许多微小的块进行并行处理，从而提高了渲染速度。
Nanite几何体制的原理是将场景中的所有三角形网格进行细分，然后将每个小三角形的信息存储在纹理中。这样，当需要渲染场景时，GPU只需要从纹理中读取每个像素的信息，然后将这些像素绘制到屏幕上。
Nanite几何体制具有以下优点：
- 高效：使用Nanite几何体制可以将场景中的三角形网格分割成小块，从而提高了渲染效率。
- 实时：使用Nanite几何体制可以实现实时渲染，这对于实时应用程序非常重要。
- 节省内存：使用Nanite几何体制可以避免传统渲染技术中需要存储大量网格数据的问题。
- 灵活性：Nanite几何体制可以适应不同的场景，从而提高了渲染的灵活性。
总的来说，Nanite几何体制是一种非常先进的几何处理方式，可以帮助开发者更好地实现高质量、高效率的实时渲染。
Chaos物理引擎
Chaos是一个开源的物理引擎，它是由Epic Games开发的，用于在虚幻引擎中实现高质量的物理模拟和碰撞检测。Chaos主要应用于游戏引擎、虚拟现实和建筑可视化等领域。
Chaos的主要特点如下：
- 精度高：Chaos提供了高精度的物理计算，可以处理复杂的物理效果，如角色动作、碰撞检测和破碎效果等。
- 高性能：Chaos具有高性能的物理引擎，能够在高速移动和大量粒子的情况下实现平滑的运动。
- 可扩展性强：Chaos采用了模块化设计，能够灵活地扩展和修改。
- 兼容性好：Chaos可以与现有的虚幻引擎项目无缝集成，兼容多种平台和操作系统。
Chaos包含了以下几个主要的模块：
- 碰撞检测模块：Chaos使用高效的分离轴算法来实现碰撞检测，提高了碰撞检测的效率。
- 约束求解模块：Chaos使用迭代求解器来求解约束，能够处理大量的约束，如刚体之间的接触、关节和约束等。
- 刚体动力学模块：Chaos提供了高效的刚体动力学模拟，可以处理刚体之间的碰撞、旋转、缩放和移动等。
- 破碎效果模块：Chaos使用基于网格的分层破碎方法，能够实现高质量的破碎效果，如玻璃破碎、墙面破坏等。
Chaos的应用范围非常广泛，可以用于游戏引擎、建筑可视化、虚拟现实等领域。Chaos的开源代码可以在GitHub上获取，可以对其进行修改和扩展，以满足不同应用的需求。
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