經(jīng)過多年的努力，Epic Games終于為游戲開發(fā)者推出了虛幻引擎5的EA版本，這是該公司用于制作具有高度逼真3D動畫的游戲工具的最新版本。為了展示它，Epic Games發(fā)布了一個驚人的視頻，在視頻中展示了該引擎如何渲染一個游戲空間，并忠實地再現(xiàn)了美國猶他州摩押的大片紅巖地貌。

Epic成立于1991年，現(xiàn)在有3200名員工。雖然該公司通過《堡壘之夜》為玩家創(chuàng)造了很多樂趣，但其推出的虛幻引擎是創(chuàng)造和開發(fā)游戲的基石。

自從上一代引擎推出以來已經(jīng)過去了七年，將于2022年正式發(fā)布的虛幻引擎5是該公司目前的最高技術(shù)成就。EA版本的推出將讓游戲開發(fā)者能夠開始測試新功能，并為他們即將推出的游戲制作原型。Epic并沒有透露開發(fā)虛幻引擎5花費了多長的時間，也沒有說有多少員工參與到了這項工作，但可以肯定的是，員工中有很大一部分都參與其中。

Epic Games工程部副總裁Nick Penwarden在接受媒體采訪時表示，虛幻引擎5將為下一代游戲提供更高的自由度、保真度和靈活性。

他表示，游戲開發(fā)者將能夠毫不費力地使用突破性的新功能，如Nanite和Lumen，它們?yōu)橐曈X保真度帶來了新的飛躍，新的World Partition系統(tǒng)能夠創(chuàng)建具有可擴(kuò)展內(nèi)容的廣闊世界。

像往常一樣，Epic將在內(nèi)部對引擎進(jìn)行測試，因為它準(zhǔn)備將應(yīng)用虛幻引擎5的《堡壘之夜》推廣到所有平臺上。Epic表示，其將使所有行業(yè)的創(chuàng)作者都能夠為用戶提供令人驚嘆的實時內(nèi)容和體驗。目前虛幻引擎5的EA版本只在游戲開發(fā)工作流程中進(jìn)行了測試，并為游戲開發(fā)者提供了親身體驗一些新功能的機(jī)會。

針對所有行業(yè)的其他功能和其他改進(jìn)將作為2022年初發(fā)布的虛幻引擎5正式版的一部分推送給開發(fā)者，目前的技術(shù)還沒有做好發(fā)布的準(zhǔn)備。

渲染、光照，以及生產(chǎn)力的巨大飛躍

開發(fā)人員還可以下載新的示例項目 "Valley of the Ancient"，以開始探索虛幻引擎5的新功能。在Xbox X系列和PlayStation 5上拍攝的Valley of the Ancient是一個豐富而實用的例子，說明了如何使用虛幻引擎5 EA版本所包含的新功能。

該演示的主角是一個名叫Echo的女性，她正身處于荒蕪的山區(qū)。來自Quixel的團(tuán)隊（Epic在2019年收購了該公司）前往美國猶他州的摩押，使用無人機(jī)和相機(jī)掃描了大量巖層的數(shù)據(jù)。而制作演示的藝術(shù)家們用Megascans資源填充了這個場景，且沒有使用任何程序性或傳統(tǒng)的動畫工具。

"我們想看看我們?nèi)绾问褂肕egascans資源來填充幾乎所有的Nanite內(nèi)容，"Ivey說道。

該項目高級技術(shù)設(shè)計師Chance Ivey還通過遠(yuǎn)程視頻帶我看了一個演示。即使在遠(yuǎn)程觀看時，我也能看到它擁有大量的細(xì)節(jié)，因為Ivey可以放大一塊真實的巖石，并放大顯示覆蓋幾平方公里面積的地形。Ivey說，該演示以每秒30幀的速度運行，這比許多的射擊游戲要慢，但對人眼來說，其速度仍是真實的。在某些時刻，它在高端機(jī)器上的顯示可以達(dá)到每秒50幀。

"我們的目標(biāo)是在下一代主機(jī)硬件上達(dá)到30fps，"Penwarden說道。"我們期望人們把目標(biāo)放至每秒60幀。這實際上是根據(jù)游戲內(nèi)容本身做出的選擇，但虛幻引擎5能夠提供每秒60幀的體驗。在這種情況下，我們選擇了絕對最大化視覺質(zhì)量。所以我們的目標(biāo)是30fps。但我們會支持每秒60幀的體驗"。

最終所呈現(xiàn)出的視覺質(zhì)量是驚人的，因此當(dāng)我問及讓數(shù)百萬個多邊形進(jìn)入一個具有豐富細(xì)節(jié)的場景，并實時快速移動的訣竅是什么時，Penwarden表示：“訣竅是在我們使用的算法和技術(shù)中加入了大量的智能工程?！?/span>

其繼續(xù)說道："Nanite能夠確保我們只把圖形周期花在你能真正看到的細(xì)節(jié)上。當(dāng)你穿越環(huán)境時，它的數(shù)據(jù)會保持流進(jìn)和流出。因此，我們不需要預(yù)先將你可能看到的所有三角形填充到內(nèi)存中。它能夠非常智能地選擇LOD（細(xì)節(jié)級別），以非常平滑和連續(xù)的方式進(jìn)行全面渲染，這樣我們就能夠?qū)崟r提供微觀的多邊形細(xì)節(jié)。”

在演示場景中，世界是一張大地圖，而不是將一堆預(yù)制的零件拼在一起。然而，藝術(shù)家們可以在不干擾對方工作的情況下在分區(qū)上工作。藝術(shù)家們可以只加載他們需要的世界部分，并在上面工作。在演示中，Echo的身體動作被捕捉并帶入場景，因此她可以流暢地跳過一些像素，像人一樣自然行走。

在視頻中，Echo碰到了一個叫做 "Ancient"的巨大機(jī)器人生物，它是由Aaron Sims創(chuàng)意公司在虛幻引擎中創(chuàng)建的，這個生物是由納米網(wǎng)格和5000萬個多邊形組成的。

圖源：Epic Games

"我們的目標(biāo)是下一代硬件，高端PC，"Ivey說道。"重要的是讓開發(fā)者了解虛幻引擎5的內(nèi)部情況。我們希望人們對其進(jìn)行探索并給我們反饋，并利用它準(zhǔn)備他們的下一個項目。在虛幻引擎5中會有許多不同的構(gòu)建地圖的轉(zhuǎn)換工作流程，它們可以在EA版本中獲得。"

與2014年首次亮相的虛幻引擎4相比，虛幻引擎5的視覺效果要好很多。

"如果想了解場景的復(fù)雜性，可以看到場景中更多數(shù)量級的對象，"Penwarden說。"我們看到的是數(shù)量級更多的三角形，所以我們說的是數(shù)以億計的三角形，而傳統(tǒng)游戲中的三角形可能只有一兩百萬。"

新功能詳解

Nanite

開發(fā)人員可以使用虛幻引擎修改該項目并使其成為自己的項目。新的Nanite虛擬化微多邊形幾何系統(tǒng)使開發(fā)者可以創(chuàng)建具有大量幾何細(xì)節(jié)的游戲。

圖源：Epic Games

虛幻引擎5現(xiàn)在能直接導(dǎo)入由數(shù)百萬個多邊形組成的影視級質(zhì)量的源資源。開發(fā)人員可以將它們放置數(shù)百萬次，同時保持實時幀速率，并且沒有任何明顯的保真度損失。Nanite能夠智能地進(jìn)行流式處理，并且只處理你能感知的細(xì)節(jié)，這在很大程度上消除了多邊形數(shù)量和繪制調(diào)用的限制，并消除了耗時的任務(wù)，如將細(xì)節(jié)烘烤到法線貼圖和手動編寫細(xì)節(jié)級別（LODs）等等，使創(chuàng)作者能夠集中精力進(jìn)行創(chuàng)作。

Lumen

Lumen是一個全動態(tài)全局光照解決方案，可以讓開發(fā)者創(chuàng)建動態(tài)的、可信的場景。有了Lumen，就能夠?qū)鼍昂凸庹兆兓龀鰧崟r反應(yīng)，例如隨著時間的推移改變太陽的角度，打開手電筒，或打開一扇門的光線變化。這意味著創(chuàng)作者不再需要編寫光照圖的UV，等待光照圖的烘烤，或者放置反射捕獲，他們可以簡單地在虛幻引擎編輯器中創(chuàng)建和編輯燈光，并看到與在主機(jī)中運行游戲時相同的最終照明效果。

圖源：Epic Games

該場景具有全局照明，太陽會向每個物體投射光線，這些光線會從物體上反射，或者改變陰影區(qū)域的外觀。隨著一天中時間的變化，你可以看到場景中的每一塊巖石后面的陰影都會產(chǎn)生變化。此外還有能提供具有成百上千萬多邊形影視級對象的Megascans庫，庫中的素材由精心掃描成數(shù)字形式的真實物體組成，可供藝術(shù)家們將物品拖放到他們正在創(chuàng)建的場景中。

開放世界場景

Epic的目標(biāo)之一是讓各種規(guī)模的團(tuán)隊都能更快、更容易、更有協(xié)作性地創(chuàng)建開放世界。虛幻引擎5中新的世界分區(qū)系統(tǒng)改變了關(guān)卡的管理和流化方式，它自動地將世界劃分為網(wǎng)格并流化必要的單元。

圖源：Epic Games

團(tuán)隊成員還可以通過新的 "One File Per Actor（每個角色一個文件）"系統(tǒng)在同一游戲世界的同一區(qū)域內(nèi)同時工作，而不會對彼此造成干擾。虛幻引擎5的數(shù)據(jù)層允許創(chuàng)作者創(chuàng)建同一世界的不同變化，例如作為存在于同一空間層的白天和黑夜兩個版本。

"與我們?nèi)ツ晗奶斓淖詈笠淮窝菔鞠啾?，現(xiàn)在是更開放的，"Ivey說道。"我們正在使用開放世界的功能來展示這一點。世界分區(qū)（World Partition）是我們新的世界建設(shè)系統(tǒng)，其中一個功能是一個叫做數(shù)據(jù)層的系統(tǒng)，它允許我們非?？焖俚馗淖兪澜绲臓顟B(tài)。"

動畫

創(chuàng)作者可以使用虛幻引擎5強(qiáng)大的動畫工具集在動態(tài)、實時的環(huán)境中創(chuàng)作詳細(xì)的角色。在環(huán)境中工作可以讓他們更快、更準(zhǔn)確地進(jìn)行迭代。

圖源：Epic Games

此外還有多款工具，如Control Rig，可以讓開發(fā)人員快速地創(chuàng)建假體并在多個角色之間共享；開發(fā)者可以在Sequencer中擺出假體，并使用新的Pose Browser保存和應(yīng)用這些假體；使用新的Full-Body IK解決器還可以輕松地創(chuàng)建自然運動。通過運動翹曲，開發(fā)者可以動態(tài)調(diào)整角色的根運動，以便用一個動畫對準(zhǔn)不同的目標(biāo)。

當(dāng)攝像機(jī)在世界中移動時，引擎知道如何在正確的細(xì)節(jié)水平上流進(jìn)正確的數(shù)據(jù)，從而使場景看起來很真實，但不會使計算慢下來。

MetaSounds

虛幻引擎5引入了一種制作音頻的新方法，即MetaSounds，這是一個高性能的系統(tǒng)，它可以完全控制音頻數(shù)字信號處理(DSP)圖的聲源生成。用戶可以管理音頻渲染的各個方面，以實現(xiàn)下一代程序化音頻體驗。

圖源：Epic Games

MetaSounds類似于一個完全可程控的材質(zhì)和渲染管線，能為音頻帶來程序化內(nèi)容創(chuàng)建的各種益處，包括由動態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動的資源、將游戲參數(shù)映射到聲音播放的能力，以及對工作流程改進(jìn)等等。

"我認(rèn)為它將改變?nèi)藗儗τ螒蛑幸纛l的看法，"Ivey說道。

編輯器工作流程

改良后的虛幻引擎編輯器提供了最新的視覺風(fēng)格，簡化了工作流程，并對屏幕空間進(jìn)行了優(yōu)化，使其更易于使用、更快、更悅目。

圖源：Epic Games

"在虛幻引擎5中，我們已經(jīng)盡量擺脫了復(fù)雜的工作流程，"Penwarden說道。"整個世界實際上只是一個大的地圖文件。而虛幻引擎5只是把那個地圖文件分割成一個個單元格，以供開發(fā)者在編輯時使用。然后在運行時，它會將其分割成流塊，然后動態(tài)地流入和流出。我們可以對如何分割的細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)置，使之成為你所針對平臺的上佳選擇。在編輯時間方面，我們沒有把所有的東西都存儲在一個大的文件或整個級別的一個文件中。相反，我們以開發(fā)者在地圖中放置的單個角色和對象的粒度來存儲數(shù)據(jù)。"

為了騰出更多的空間用于視覺互動，Epic增加了輕松召喚和收起內(nèi)容瀏覽器的功能，并將編輯器標(biāo)簽?？吭诳烧郫B的側(cè)邊欄上。創(chuàng)作者現(xiàn)在可以通過一個新的收藏系統(tǒng)快速訪問細(xì)節(jié)面板中的常用屬性，而主工具欄上新的創(chuàng)建按鈕可以讓他們輕松地將角色放入世界中。

Penwarden說道："一個藝術(shù)家將能夠在不寫代碼的情況下創(chuàng)建這樣的環(huán)境。根據(jù)游戲的復(fù)雜性，開發(fā)者是完全能用藍(lán)圖來構(gòu)建游戲的。隨著開發(fā)者的項目范圍和復(fù)雜性的增加，原生的C++ API就在那里，開發(fā)者可以開始工作，并真正擴(kuò)大他們的游戲內(nèi)容。當(dāng)然，就像虛幻引擎4一樣，開發(fā)者也將能夠訪問虛幻引擎5的全部源代碼"。

由于用戶界面都是可視化的，所以藝術(shù)家們不需要知道如何編碼就可以創(chuàng)建他們需要的內(nèi)容。

"我們希望用戶界面能有新的突破，"Ivey說道。"藝術(shù)家或設(shè)計師可以盡可能地接近他們正在進(jìn)行的實際工作。有越來越多的工具可供開發(fā)者們使用，人們可以在這個空間里工作，并且由于迭代時間減少，人們能更專注于創(chuàng)作，這能產(chǎn)生更好的結(jié)果。人們擁有的工具可以讓設(shè)計師和藝術(shù)家更緊密地合作。"

在生產(chǎn)力上，一個大的收獲是人們能夠獲得大量逼真的環(huán)境資源，藝術(shù)家可以輕松獲得這些資源，而不必以數(shù)字形式重新創(chuàng)造所有這些資源。

Penwarden說："這實際上是為了盡可能地讓開發(fā)人員將工作集中留在編輯器中，并允許他們進(jìn)行迭代和生產(chǎn)。"

MetaHumans

為了將角色填充到虛幻引擎5的世界中，開發(fā)者在Metahuman Creator中創(chuàng)建的Metahumans與虛幻引擎4和虛幻引擎5都兼容。開發(fā)人員可以注冊申請Metahuman Creator的早期訪問權(quán)限，以開始導(dǎo)入他們自己的Metahumans，或者簡單地從Quixel Bridge的50多個預(yù)制數(shù)字人中下載任何一個。

圖源：Epic Games

Penwarden表示，Quixel是在Epic在開發(fā)虛幻引擎5時的一次重要收購，同時其他被收購的公司也同樣重要，如3Lateral和Cubic Motion。

Epic的目標(biāo)是讓每個從事游戲工作的人都能從工作流程的改變中受益。Ivey表示，在同一個場景中工作的人越多越好，他們不應(yīng)該為了完成任務(wù)而互相等待。

"我們只是能夠讓藝術(shù)家們開始瘋狂地建造東西，并能夠再次輕松添加它，且能得到其他人的修改，而不會互相干擾對方的工作，"Ivey說。"這對生產(chǎn)力是一個瘋狂又巨大的提升。"