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用虛幻5引擎打造游戲超越皮克斯電影的夢(mèng)想

發(fā)布時(shí)間：2024-05-16 09:18:20 瀏覽量：118次

用虛幻5引擎打造游戲超越皮克斯電影的夢(mèng)想

想象一下在不久的將來(lái)，我們玩的游戲看起來(lái)就和皮克斯電影一樣棒，想象一下它們具有幾乎與真實(shí)世界相同的照明和場(chǎng)景細(xì)節(jié)表現(xiàn)。虛幻5引擎正在將這想象照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，讓我們能更早地體驗(yàn)到未來(lái)的游戲。更重要的，虛幻5引擎也讓制作游戲的過(guò)程變得更加容易。虛幻引擎正在改變游戲行業(yè)的方向并且走在時(shí)代前列。

什么是虛幻5引擎？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，虛幻5引擎是由Epic Games公司開(kāi)發(fā)的新一代游戲編輯軟件。它于1998年首次亮相，此后一直用于游戲開(kāi)發(fā)，例如堡壘之夜、絕地求生、還有國(guó)產(chǎn)游戲黑神話·悟空等。在今年早些時(shí)間，虛幻5引擎開(kāi)放了試用版本，讓世界的開(kāi)發(fā)者們使用，讓我們來(lái)看看它的強(qiáng)大之處。

從視覺(jué)上，我們可以直觀的感受到虛幻5引擎為游戲畫(huà)質(zhì)帶來(lái)的提升。注意畫(huà)面中的光線效果給場(chǎng)景帶來(lái)的沉浸式的感受；并且注意場(chǎng)景中的物品細(xì)節(jié)，草坪上的每顆小草、家具表面細(xì)微的褶皺、墻上的油畫(huà)等等。為什么它看起來(lái)這么好、這么真實(shí)，因?yàn)樘摶?引擎提供了兩個(gè)關(guān)鍵的新組件。第一是NANITE（ultra high detail textures），這允許游戲中的超高質(zhì)量的紋理而無(wú)需占用大量的性能成本。第二是Lumen 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)光照，游戲中光照的新革命。

NANITE:消除游戲中的面數(shù)限制

讓我們從Nanite開(kāi)始。這是一段游戲內(nèi)的實(shí)機(jī)演示，根據(jù)官方的說(shuō)法，現(xiàn)在演示中的畫(huà)面只需要3GB的系統(tǒng)內(nèi)存和4GB的顯存。

看到這個(gè)演示，感覺(jué)就像是皮克斯或夢(mèng)工廠的電影。想要了解新功能Nanite的強(qiáng)大之處，就需要具備一定的游戲建模知識(shí)。

在計(jì)算機(jī)圖形中是沒(méi)有曲線的，只有兩點(diǎn)行成一條直線、三點(diǎn)行成一個(gè)三角形面。我們看到的曲線是由大量的直線組成，只要直線夠短夠多就能讓它看上去是一條曲線，曲面也是一樣。游戲中我們看到的一切模型都是由多邊形組成，通常是使用傳統(tǒng)方法的三角形，所以建模說(shuō)白了就是組合三角形的技術(shù)。

現(xiàn)在我們的游戲常用的建模方式是模擬雕刻刀，直接在模型上雕刻出復(fù)雜的形狀特征。市面上最流行的雕刻軟件叫ZBursh（簡(jiǎn)稱ZB），在模型上雕刻出細(xì)致的紋理，模型的多邊形面數(shù)就會(huì)非常多，比如人物盔甲上的一個(gè)個(gè)金屬配件、幻想生物身上精致的鱗片、風(fēng)格各異的建筑物等等。

這種三角形用量極大，細(xì)節(jié)豐富的模型，叫做高模（High Poly）。通過(guò)在場(chǎng)景中放置高模并與光照效果等內(nèi)容進(jìn)行渲染，讓展現(xiàn)出的畫(huà)面更加精美更加真實(shí)。這種高模在影視中是普遍運(yùn)用的，每一幀的畫(huà)面需要幾分鐘到數(shù)個(gè)小時(shí)來(lái)生成，影視作品會(huì)有充足的時(shí)間，但是游戲則不同，游戲畫(huà)面的最低標(biāo)準(zhǔn)是每秒30幀。為了減少算力的消耗，游戲場(chǎng)景中的模型面數(shù)必須精準(zhǔn)控制，因此游戲當(dāng)中使用的都是低模（Low Poly）。

20萬(wàn)個(gè)面表現(xiàn)一個(gè)角色已經(jīng)非常細(xì)致了，看死亡擱淺里的弩哥、生化里的吉爾、星際公民中的游戲角色，都已經(jīng)非常接近真人。但是幾百萬(wàn)三角形來(lái)制作整個(gè)場(chǎng)景，尤其是在森林、巖石較多的場(chǎng)景，還是不夠用的，畢竟大自然的形狀是很復(fù)雜的。因此出現(xiàn)了新的技術(shù)，法線貼圖。

還是用角色來(lái)舉例，用 ZB 雕刻出來(lái)的高模，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)拓?fù)涞牟襟E，把它變成一個(gè)擁有高模輪廓，但沒(méi)有細(xì)節(jié)的低模。再把高模的細(xì)節(jié)通過(guò)烘焙，將細(xì)節(jié)記錄在法線貼圖上，再與拓?fù)浜蟮牡湍＝Y(jié)合，讓模型達(dá)到出只有低模面數(shù)但是能夠體現(xiàn)出高模細(xì)節(jié)的效果。并且這些細(xì)節(jié)不是平面的，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)模型，光源產(chǎn)生變化后，這些細(xì)節(jié)都是立體的。

人們?yōu)榱嗽谟螒蛑刑岣吣Ｐ偷馁|(zhì)量，想盡了各種辦法，從最粗糙的凹凸貼圖，到改變光照的法線貼圖，配合上一直在提升的硬件性能，才有了現(xiàn)在美輪美奐的游戲畫(huà)面。

國(guó)外網(wǎng)友的實(shí)驗(yàn)，將1000只有1000萬(wàn)面數(shù)的狗模型放入場(chǎng)景中，畫(huà)面仍然能保持流暢運(yùn)行，這在之前是不可能的。

讓我們回到Nanite，它可以將數(shù)10億甚萬(wàn)億個(gè)三角形或多邊形放入一個(gè)場(chǎng)景之中，并且能讓游戲仍然以每秒30幀的速度運(yùn)行。這意味著，在游戲開(kāi)發(fā)階段，美術(shù)人員只需要做出高模之后，就可以直接放入游戲中而不用擔(dān)心面數(shù)的限制。未來(lái)游戲?qū)⑹艿降募夹g(shù)限制大大減少。對(duì)于復(fù)雜畫(huà)面的游戲，游戲開(kāi)發(fā)人員可以不用再擔(dān)心乏味的部分而將更多的資源放在游戲性和劇本等重要方面，游戲會(huì)變得又好玩又好看。