機器之心報道

機器之心編輯部

脫離硬件的綁定？Epic Games 公司推出虛幻引擎 5，看 Demo 視頻可謂是次世代的游戲畫面, 超出現(xiàn)有游戲畫面一個檔次。

虛幻引擎（Unreal Engine）是一款由 Epic Games 開發(fā)的游戲引擎。該引擎主要是為了開發(fā)第一人稱射擊游戲而設(shè)計，但現(xiàn)在已經(jīng)被成功地應(yīng)用于開發(fā)潛行類游戲、格斗游戲、角色扮演游戲等多種不同類型的游戲。

虛幻引擎 5 首次亮相

開發(fā)團隊對下一個時代的愿景之一是，讓實時渲染能夠媲美電影 CG 和真實世界，并通過高效的工具和內(nèi)容庫，讓不同規(guī)模的開發(fā)團隊都能實現(xiàn)這一目標。

Unreal Engine 團隊今日發(fā)布了視頻「Lumen in the Land of Nanite」，這是一個在 PlayStation5 上實時運行的 demo 視頻：

游戲角色出現(xiàn)。

這個 demo 展示了虛幻引擎 5 的兩大全新核心技術(shù)：

Nanite：創(chuàng)造豐富幾何細節(jié)

團隊表示，為了解決「真正的虛擬化幾何體」（Truly virtualized geometry）問題，團隊開發(fā)了新技術(shù)「Nanite」。

Nanite 虛擬微多邊形幾何體可以讓美術(shù)師們創(chuàng)建出人眼所能看到的一切幾何體的細節(jié)。使用者可以將影視級資源直接導(dǎo)入至引擎內(nèi)，不管是來自 ZBrush 的雕塑還是用攝影測量法掃描的 CAD 數(shù)據(jù)，都可被直接導(dǎo)入。

Nanite 幾何體可以被實時流送和縮放，有了它技術(shù)人員無需糾結(jié)多邊形數(shù)量預(yù)算、多邊形內(nèi)存預(yù)算和繪制次數(shù)預(yù)算了。甚至也不需要再將細節(jié)烘焙到法線貼圖或手動編輯 LOD，畫面質(zhì)量也不會有絲毫的損失。

石頭細節(jié)。

上圖中大部分模型是用 Quixel 的 Megascan 資源構(gòu)成的。值得注意的是，所使用的資源并不是游戲版本里的，而是普通電影影視版本里的資源，平均每個資源擁有一百萬個三角面，同時用的也都是 8K 紋理。

?

Nanite 技術(shù)可以展示像素級別的細節(jié)。

每一幀里的原始幾何體三角面都超過 10 億，而 Nanite 能夠進行快速渲染，將其無損壓縮為 2000 萬個繪制三角面。上圖展示了顏色各異的三角形。

Lumen：全動態(tài)全局光照解決方案

Lumen 是一個全動態(tài)全局光照解決方案，能夠?qū)鼍昂凸庹兆兓龀鰧崟r反應(yīng)，而且不需要專門的光線追蹤硬件。

據(jù)該團隊介紹，該系統(tǒng)能夠在宏大而精細的場景中渲染間接鏡面反射和可以無限反彈的漫反射，小到毫米級，大到千米級，Lumen 都能處理。美術(shù)師和設(shè)計師可以使用 Lumen 創(chuàng)建出更動態(tài)的場景，例如，改變白天的光照角度，打開手電，或者在天花板上開個洞，系統(tǒng)會根據(jù)情況調(diào)整間接光照。

該解決方案為美術(shù)師省下大量時間，美術(shù)師無需因為在虛幻編輯器中移動了光源而等待光照貼圖烘焙完成，也無需再編輯光照貼圖 UV。同時光照效果也將和在主機上運行游戲時保持完全一致。

光照變化。

如上圖所示，在使用 Lumen 的解決方案中，沒有光照貼圖同時也無需烘焙的情況下，整個場景包含了多次反彈的全局光照。也就是說，只要移動光源，光線反彈效果就會隨之發(fā)生實時變化。

?

Niagara 特效系統(tǒng)創(chuàng)建的蝙蝠。

Niagara 是團隊所開發(fā)特效系統(tǒng)，系統(tǒng)中的粒子可以進行互相通信寫作，對周圍環(huán)境的感知能力也大幅度提升。

加入大量新功能進行流體模擬。

該 demo 還展示了現(xiàn)有的引擎功能，包括 Chaos 物理與破壞系統(tǒng)、Niagara VFX、卷積混響和環(huán)境立體聲渲染。

?

利用 Chaos 物理系統(tǒng)來精確模擬落石的剛體。

?

增加了預(yù)測性腳步落位和運動變形功能，使動作看起來更自然。

?

Lumen 系統(tǒng)對移動中的光源做出反應(yīng)，還能適應(yīng)幾何體變化。

虛幻引擎 5 將在 2021 年初發(fā)布預(yù)覽版，2021 年底發(fā)布完整版，支持次世代主機和現(xiàn)世代主機、PC、Mac、iOS 和 Android 平臺。

開發(fā)者正在設(shè)計向前兼容的功能，以便用戶在 UE4 上開發(fā)次世代游戲開發(fā)，然后再將項目遷移到 UE5。

AI + 游戲的美妙結(jié)合

游戲制作與計算機圖形學(xué)、人工智能關(guān)聯(lián)甚大。為了實現(xiàn)好的游戲體驗，游戲制作公司也是煞費苦心。例如，用機器學(xué)習(xí)技術(shù)做圖像處理、利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)增強角色動畫的真實性、在游戲制作的多個環(huán)節(jié)中使用 AI 以提升效率等等。

《虛幻引擎》即開發(fā)了專門的 AI 系統(tǒng)，以便在項目中創(chuàng)建高可信度的 AI 實體。

目前虛幻引擎 5 還沒發(fā)布，我們先來看虛幻引擎 4 中的 AI 系統(tǒng)。根據(jù)官網(wǎng)介紹，虛幻引擎 4 中的 AI 系統(tǒng)有以下作用：

用戶可以同時使用多個系統(tǒng)，在虛幻引擎 4（UE4）項目中創(chuàng)建角色或其他實體的 AI。在項目中創(chuàng)建高可信度 AI 時，從分支為不同決策或行動的行為樹，到通過環(huán)境查詢系統(tǒng)（EQS）運行查詢來獲得環(huán)境信息，再到使用 AI 感知（AI Perception）系統(tǒng)獲取感官信息（如視覺、聲音或傷害信息），所有這些系統(tǒng)都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。此外，這些工具都可以通過 AI 調(diào)試（AI Debugging）工具進行調(diào)試，幫助用戶了解 AI 在特定時間的思維和行為。

在 UE4 中打造 AI 和使用這些系統(tǒng)時，構(gòu)建 AI 的思路如下：行為樹處理決策進程，AI 感知系統(tǒng)將源自環(huán)境的刺激（例如感官信息）傳輸?shù)叫袨闃?，然?EQS 處理關(guān)于環(huán)境本身的查詢。

AI 行為樹

虛幻引擎 4 中怪物 AI 的控制都是通過行為樹（UBehaviorTree）實現(xiàn)的。UE4 中的行為樹是基于事件驅(qū)動的，所以不需要像 Tick 事件那樣逐幀檢測。

行為樹相當于 AI 的大腦，黑板 (UBlackboardData) 相當于大腦的記憶。行為樹的運行規(guī)則便是不斷地從黑板中取/存數(shù)據(jù)，然后在行為樹中加工，而行為樹中的分支節(jié)點 (Composites)、服務(wù) (Service)、裝飾器 (Decotator) 相當于大腦中的神經(jīng)末梢節(jié)點，可以不斷地進行檢測、判斷，以及對記憶做出修改。

下面展示了一個行為樹的示例，該行為樹中的 AI 角色會在巡邏和追逐玩家之間切換。

場景查詢系統(tǒng)

場景查詢系統(tǒng)（EQS）用于收集場景相關(guān)的數(shù)據(jù)。EQS 可以通過不同種類的測試就收集的數(shù)據(jù)提問，然后返回符合所提問題類型的最佳項（Item）。

我們可以從行為樹中調(diào)用 EQS 查詢，并根據(jù)測試的結(jié)果將其用于后續(xù)操作決策。EQS 查詢主要由生成器節(jié)點（用于生成將被測試及加權(quán)的位置或 Actor）和情境節(jié)點（被用作各種測試和生成器引用的框架）組成。

EQS 的使用范例包括：找到最近的回復(fù)劑或彈藥、判斷出威脅最大的敵人，或者找到能看到玩家的視線等。

AI 感知

除可用于決定所執(zhí)行邏輯的行為樹，以及用于獲取環(huán)境信息的場景查詢系統(tǒng)（EQS）之外，虛幻引擎 4 中的 AI 框架中還有一個為 AI 提供感官數(shù)據(jù)的工具：AI 感知系統(tǒng)（AI Perception System）。

該系統(tǒng)為 Pawn 提供了一種從環(huán)境中接收數(shù)據(jù)的方式，例如噪音來源、AI 是否遭到破壞或 AI 是否看到了什么。整個過程通過 AI 感知組件（AI Perception Component）來完成。

該組件相當于刺激監(jiān)聽器，可收集已注冊的刺激源。刺激源被注冊后將調(diào)用 On Perception Updated（或用于目標選擇的 On Target Perception Updated）事件，用戶可以使用該事件來啟動新的藍圖腳本和（或）對驗證行為樹分支的變量進行更新。

用戶可以 AI 感知組件中配置感官類型，如「AI 傷害」、「AI 聽覺」、「AI 視覺」、「AI 觸覺」等等。

AI 調(diào)試

創(chuàng)建 AI 實體后，用戶可以使用 AI 調(diào)試工具進行問題診斷，或查看 AI 在任何特定時刻的行為。啟用后，用戶即可在同一集中位置循環(huán)查看行為樹 、環(huán)境查詢系統(tǒng)（EQS）和 AI 感知系統(tǒng)。

在游戲運行時按下撇號（'）鍵即可啟用 AI 調(diào)試。