《哪吒之魔童鬧?！泛汀逗谏裨挘何蚩铡?，盡管一個(gè)是電影，一個(gè)是游戲，但他們有很多共同點(diǎn)。比如都名揚(yáng)海內(nèi)外，而且用到了很多相似的軟件工具和技術(shù)點(diǎn)，比如生物運(yùn)動(dòng)、虛擬制片、瀑布解算、三維掃描建模、實(shí)時(shí)渲染等等。今天想和大家主要聊聊UE和實(shí)時(shí)渲染在影視、游戲等方面的應(yīng)用，為方便小白理解，有些地方會(huì)引用更為淺顯的語言表達(dá)。《哪吒2》中，美術(shù)團(tuán)隊(duì)使用Unreal Engine（虛幻引擎，以下簡稱UE）來進(jìn)行鏡頭即時(shí)預(yù)覽，包括預(yù)覽光照效果和材質(zhì)效果等等。這樣可以保證制作團(tuán)隊(duì)能夠快速調(diào)整火焰的光照強(qiáng)度和色彩飽和度，確保畫面既熱烈又不失層次感。

相比較于傳統(tǒng)電影制作工作流，這種實(shí)時(shí)反饋的工作方式，大大加快了制作進(jìn)度，并減少了后期調(diào)整的工作量。UE實(shí)時(shí)渲染可以大大加快制作進(jìn)度，這已成為行業(yè)內(nèi)的普遍共識(shí)。不僅在影視制作中，在游戲項(xiàng)目尤其是對(duì)畫面要求更高的3A級(jí)大作中，UE和實(shí)時(shí)渲染更是被“用出了花兒”。比如去年去年火遍全球、拿獎(jiǎng)無數(shù)的國產(chǎn)游戲《黑神話：悟空》，就大量采用UE實(shí)時(shí)渲染來輔助美術(shù)工作的高效完成。

那么，什么是實(shí)時(shí)渲染？哪些軟件可以實(shí)時(shí)渲染？哪些崗位會(huì)用得到實(shí)時(shí)渲染？且聽星仔一一講來。

什么是實(shí)時(shí)渲染？

想要“無中生有”創(chuàng)造一部3D藝術(shù)作品，一般我們需要先畫出想要的場(chǎng)景或角色，再利用3D建模軟件把畫出的設(shè)計(jì)稿做成立體的；然后我們需要通過渲染這一步驟，為畫面賦予該有的環(huán)境、燈光、材質(zhì)及渲染參數(shù)，以此來增強(qiáng)畫面的真實(shí)感、沉浸感，從而打動(dòng)觀眾。

渲染一般有離線渲染、實(shí)時(shí)渲染、云渲染和混合渲染幾種方式。

離線渲染也叫預(yù)渲染，是在建模完成后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的場(chǎng)景設(shè)置，通過大量計(jì)算，實(shí)現(xiàn)模型在視點(diǎn)、光線、運(yùn)動(dòng)軌跡等因素作用下的視覺圖像。這種方法往往需要等待很長時(shí)間才能得到最終效果，有些精度較高、細(xì)節(jié)較多的圖像或鏡頭，一次渲染甚至可能需要十幾個(gè)小時(shí)，制作和修改周期被拉得很長。

離線渲染模式下，這種場(chǎng)景的最終效果，往往需要花上幾天時(shí)間才能完成

實(shí)時(shí)渲染的出現(xiàn)，可以說改變了技術(shù)圈的工作方式。

實(shí)時(shí)渲染是一種高速圖形渲染技術(shù)，通常采用光線追蹤、光柵化等算法，并結(jié)合 GPU 的并行計(jì)算能力，以實(shí)現(xiàn)快速的圖像生成和更新。

和傳統(tǒng)離線渲染技術(shù)不同，它就像你在畫畫時(shí)，鉛筆一動(dòng)，畫面就能實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出來，想改也沒關(guān)系，這邊參數(shù)或畫筆一調(diào)，那邊畫面立刻跟著發(fā)生實(shí)時(shí)的變化。

相比離線渲染可能需要十幾個(gè)小時(shí)完成一幀畫面，實(shí)時(shí)渲染能在幾十分之一秒內(nèi)完成一幀畫面的渲染，從而實(shí)現(xiàn)畫面的實(shí)時(shí)更新。

對(duì)于人眼而言，幾乎就是實(shí)時(shí)的。

實(shí)時(shí)渲染的實(shí)時(shí)性類似上圖這個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)捕，藝術(shù)家這邊調(diào)整表情的同時(shí)，其綁定的虛擬數(shù)字人表情會(huì)和她同步變化

更早將實(shí)時(shí)渲染用起來的，是制作3D網(wǎng)絡(luò)游戲的藝術(shù)家團(tuán)隊(duì)。

因?yàn)閷?shí)時(shí)渲染可以保證在不多占用內(nèi)存的前提下，讓復(fù)雜的場(chǎng)景保持流暢和實(shí)時(shí)更新；同時(shí)還支持玩家與游戲場(chǎng)景道具的實(shí)時(shí)互動(dòng)，如探索、操作、觸摸等。

有了實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，才有如今諸多3D網(wǎng)絡(luò)游戲的優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)。

后來，實(shí)時(shí)渲染工具更是被CG藝術(shù)家和電影藝術(shù)家們用了起來。實(shí)時(shí)渲染的實(shí)時(shí)性，可以在創(chuàng)作者調(diào)節(jié)光線參數(shù)的同時(shí)，讓畫面出現(xiàn)即時(shí)的光影變化，便于創(chuàng)作者把握畫面效果和情緒的關(guān)聯(lián)。

因?yàn)樗囆g(shù)創(chuàng)作本就是天馬行空、沒有什么統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。那么在有了實(shí)時(shí)渲染之后，對(duì)于需要將自己的靈感隨時(shí)記錄并進(jìn)行設(shè)計(jì)方案調(diào)整的創(chuàng)作者和藝術(shù)家們來說，可真是太方便了。

實(shí)時(shí)渲染應(yīng)用領(lǐng)域

實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的實(shí)現(xiàn)離不開強(qiáng)大的軟件支持，目前市場(chǎng)上常見的實(shí)時(shí)渲染工具有UE、Unity、Chaos Vantage、NVIDIA Omniverse等。

這其中，市場(chǎng)接受度更高的是UE，也就是虛幻引擎。它有豐富且龐大的模型特效綁定光線資產(chǎn)庫，且憑借穩(wěn)定的實(shí)時(shí)渲染能力和逼真的視覺效果而聞名，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于游戲開發(fā)、影視特效和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。

甚至特殊行業(yè)的日常模擬訓(xùn)練，也會(huì)用到實(shí)時(shí)渲染

以下是一些目前會(huì)用到UE和實(shí)時(shí)渲染的藝術(shù)家崗位：

影視特效師：在影視制作中，特效師利用實(shí)時(shí)渲染技術(shù)快速生成特效鏡頭，如爆炸、水流、魔法效果等，并能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整參數(shù)以達(dá)到最佳效果。

游戲開發(fā)者：游戲行業(yè)是實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的核心應(yīng)用領(lǐng)域。游戲開發(fā)者需要通過實(shí)時(shí)渲染引擎（如Unreal Engine）創(chuàng)建逼真的游戲場(chǎng)景和角色動(dòng)畫。

工業(yè)設(shè)計(jì)師：在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)師利用實(shí)時(shí)渲染技術(shù)快速生成產(chǎn)品的三維模型，并通過虛擬展示優(yōu)化設(shè)計(jì)。

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）開發(fā)者：這些崗位需要實(shí)時(shí)渲染技術(shù)來創(chuàng)建沉浸式的虛擬環(huán)境，讓用戶能夠?qū)崟r(shí)交互。

除此之外，UE實(shí)時(shí)渲染也被應(yīng)用在建筑可視化、科學(xué)可視化，甚至軍事、醫(yī)學(xué)、人工智能等領(lǐng)域，全面替代需要離線渲染的各行各業(yè)。

早在2018年，UE實(shí)時(shí)渲染就已被引入高危手術(shù)的方案預(yù)演中

技術(shù)應(yīng)用①《哪吒2》

《哪吒2》電影中，各種實(shí)時(shí)渲染技術(shù)為其特效制作發(fā)揮了重要的作用。比如：

火焰槍特效的實(shí)時(shí)物理演算

在《哪吒2》中，哪吒的火焰槍特效采用了基于NVIDIA Flex的實(shí)時(shí)物理演算系統(tǒng)。

通過火焰的粒子流體動(dòng)力學(xué)模擬，制作團(tuán)隊(duì)能夠精確計(jì)算出每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡、溫度變化以及與周圍空氣的相互作用，實(shí)時(shí)調(diào)整火焰的流動(dòng)、熱量扭曲空氣的效果，以及火焰的光照強(qiáng)度和色彩飽和度。不僅讓火焰效果更加逼真，還大大加快了制作進(jìn)度。

冰霜特效的實(shí)時(shí)調(diào)整

敖丙的冰霜之力特效是通過Houdini的VEX粒子編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。在制作過程中，團(tuán)隊(duì)利用實(shí)時(shí)渲染技術(shù)對(duì)冰霜的破碎效果、冰晶的閃爍以及冰霜蔓延的動(dòng)態(tài)細(xì)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，確保特效的細(xì)膩和真實(shí)感。

虛擬制片與實(shí)時(shí)預(yù)覽

《哪吒2》制作中，利用UE搭建出實(shí)時(shí)虛擬制片環(huán)境，導(dǎo)演和制作團(tuán)隊(duì)可以在虛擬環(huán)境中實(shí)時(shí)查看場(chǎng)景布局、角色動(dòng)作以及光影效果。

例如，玉虛宮的場(chǎng)景布局，通過VR技術(shù)預(yù)先構(gòu)建，導(dǎo)演可以在虛擬環(huán)境中實(shí)時(shí)調(diào)整鏡頭角度和光影效果，確保畫面的宏偉和細(xì)節(jié)。

海底大戰(zhàn)場(chǎng)景的AR融合

在“哪吒與敖丙海底大戰(zhàn)”的場(chǎng)景中，AR技術(shù)幫助制作團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)查看虛擬角色與海底環(huán)境的融合效果。通過實(shí)時(shí)調(diào)整角色的動(dòng)作、位置以及光影效果，團(tuán)隊(duì)能夠確保虛擬角色與海底環(huán)境的協(xié)調(diào)一致。

總之，實(shí)時(shí)渲染技術(shù)在《哪吒2》中的應(yīng)用，不僅提升了特效制作的效率，還讓畫面效果更加逼真和富有層次感。

技術(shù)應(yīng)用2《黑神話：悟空》

《黑神話：悟空》也大量用到了實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，其核心開發(fā)引擎為虛幻引擎5（Unreal Engine 5），這一引擎為游戲提供了強(qiáng)大的實(shí)時(shí)渲染能力。

具體來說有以下幾個(gè)方面：

Nanite虛擬化幾何技術(shù)

Nanite技術(shù)可以對(duì)模型的幾何細(xì)節(jié)進(jìn)行智能壓縮和優(yōu)化，保持模型高精度的同時(shí)，大大減少了顯存占用和渲染時(shí)間，使游戲能夠實(shí)時(shí)加載更加復(fù)雜的場(chǎng)景和角色模型，甚至是超過10億面的影視級(jí)模型。

Lumen全局光照系統(tǒng)

Lumen技術(shù)提供了實(shí)時(shí)的全局光照計(jì)算，支持晝夜循環(huán)和復(fù)雜的光影效果，使得游戲中的光影變化更加自然和真實(shí)。

實(shí)時(shí)光線追蹤

游戲利用UE5的實(shí)時(shí)光線追蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了反射、陰影和全局光照的高精度渲染，進(jìn)一步提升了畫面的真實(shí)感。

動(dòng)態(tài)毛發(fā)與皮膚渲染

游戲中的角色（如孫悟空）采用了次表面散射技術(shù)，使皮膚和毛發(fā)的渲染更加逼真，且能夠實(shí)時(shí)呈現(xiàn)接近最終版的畫面效果。

云渲染技術(shù)

為解決高端硬件需求與普通玩家設(shè)備性能之間的矛盾，《黑神話：悟空》還借助了云渲染技術(shù)。通過云平臺(tái)，玩家無需安裝頂配顯卡，也可以實(shí)時(shí)體驗(yàn)高質(zhì)量的游戲畫面和不卡頓的交互體驗(yàn)。

實(shí)時(shí)渲染未來趨勢(shì)

實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，為電影、游戲等藝術(shù)工業(yè)流程帶來了三大優(yōu)勢(shì)：

一是效率提升，其即時(shí)反饋的特性，大幅縮短了制作周期，如影視特效師可實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)生成效果；

二是成本降低，能夠有效減少對(duì)物理模型和樣品的依賴，通過虛擬建模和實(shí)時(shí)渲染，企業(yè)能在設(shè)計(jì)階段快速驗(yàn)證產(chǎn)品效果，同時(shí)硬件要求的降低也為更多中小企業(yè)有效降低了硬件方面的成本；

三是協(xié)作優(yōu)化，實(shí)時(shí)渲染和云渲染的結(jié)合，同時(shí)支持多人協(xié)作和遠(yuǎn)程操作，如模型師、動(dòng)畫師可以在線共同查看角色動(dòng)作的設(shè)計(jì)，可以即時(shí)做出修改；導(dǎo)演、特效師也能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)查看特效調(diào)整方案，提高溝通效率。虛擬人Siren逼真的皮膚細(xì)節(jié)。如果不特意提醒，很難相信這是UE實(shí)時(shí)渲染出來的畫面

未來，實(shí)時(shí)渲染將伴隨云渲染的普及，依托云計(jì)算能力，幫助用戶或企業(yè)用相對(duì)較低配置的設(shè)備，也可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量內(nèi)容的設(shè)計(jì)；

此外，通過與人工智能相結(jié)合，通過深度學(xué)習(xí)算法，利用AI自動(dòng)分析場(chǎng)景中的光照、材質(zhì)等信息，一鍵生成相應(yīng)的渲染參數(shù)，實(shí)現(xiàn)更加智能化的實(shí)時(shí)渲染效果；

第三，實(shí)時(shí)渲染將繼續(xù)完成跨領(lǐng)域的融合，除游戲、影視、設(shè)計(jì)領(lǐng)域外，它還將在工業(yè)制造、人工智能、城市數(shù)字化、數(shù)字孿生、醫(yī)療仿真等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，助力社會(huì)數(shù)字化發(fā)展。

眼熟不？谷歌地圖其實(shí)可以被看做是現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)字孿生

說了這么多，其實(shí)就是想告訴大家，實(shí)時(shí)渲染技術(shù)和虛幻引擎工具，已經(jīng)在行業(yè)非常普及啦！如果你想學(xué)習(xí)虛幻引擎，或者說了解更多有關(guān)實(shí)時(shí)渲染的實(shí)際應(yīng)用，建議可以先從基礎(chǔ)的3D建模和渲染軟件入手，如Blender、Maya等，掌握基本的模型創(chuàng)建、材質(zhì)編輯和燈光設(shè)置等技能，然后再逐步學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)渲染引擎如Unreal Engine和Unity，并通過實(shí)際項(xiàng)目練習(xí)來提高自己的技術(shù)水平。

《逆水寒》游戲?qū)崟r(shí)渲染場(chǎng)景

當(dāng)然，如果你還想往游戲、影視、設(shè)計(jì)或人工智能等方向發(fā)展，或者就是想用更短的時(shí)間學(xué)透虛幻引擎，實(shí)現(xiàn)快速入行，建議你考慮下火星的專業(yè)！

火星成立30年以來，已經(jīng)根據(jù)市場(chǎng)對(duì)于不同崗位的實(shí)際需求，將包括實(shí)時(shí)渲染、AI設(shè)計(jì)等在內(nèi)的各種技術(shù)應(yīng)用，分別融入到模型、動(dòng)畫、特效、開發(fā)、設(shè)計(jì)等不同專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中，而且所有專業(yè)名字都是以崗位名稱命名的。火星課程一貫采用項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)教學(xué)法，通過實(shí)際案例讓學(xué)生深入理解虛幻引擎各項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用（包括實(shí)時(shí)渲染技術(shù)），并由行業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家授課，確保學(xué)生能夠掌握最前沿的技術(shù)知識(shí)和技能。

也就是說，只要你可以按要求完成某專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，就可以勝任該專業(yè)同名的崗位。如學(xué)完3D模型大師班，可以勝任3D場(chǎng)景設(shè)計(jì)師、3D角色模型師、次世代角色設(shè)計(jì)師、雕刻設(shè)計(jì)師等崗位。

火星課程的含金量在于：你將不單單是學(xué)到了某些技術(shù)點(diǎn)，而是學(xué)會(huì)了如何在工作中使用這些技術(shù)

除模型班外，火星還有虛幻開發(fā)、虛幻視效、角色設(shè)計(jì)、剪輯視效、AI繪畫、CG特效班等專業(yè)，都會(huì)教授實(shí)時(shí)渲染和虛幻引擎技術(shù)，可分別對(duì)標(biāo)游戲設(shè)計(jì)、影視后期、特效、動(dòng)畫、工業(yè)設(shè)計(jì)、數(shù)字孿生、汽車設(shè)計(jì)、人工智能等不同領(lǐng)域工作內(nèi)容。課程培養(yǎng)目標(biāo)，就是幫同學(xué)們順利勝任這些技術(shù)崗位。