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用虛幻5引擎打造游戲 超越皮克斯電影的夢想
發(fā)布時間：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想
想象一下在不久的將來，我們玩的游戲看起來就和皮克斯電影一樣棒，想象一下它們具有幾乎與真實世界相同的照明和場景細節(jié)表現(xiàn)。虛幻5引擎正在將這想象照進現(xiàn)實，讓我們能更早地體驗到未來的游戲。更重要的，虛幻5引擎也讓制作游戲的過程變得更加容易。虛幻引擎正在改變游戲行業(yè)的方向并且走在時代前列。
什么是虛幻5引擎？
簡單來說，虛幻5引擎是由Epic Games公司開發(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發(fā)，例如堡壘之夜、絕地求生、還有國產游戲黑神話·悟空等。在今年早些時間，虛幻5引擎開放了試用版本，讓世界的開發(fā)者們使用，讓我們來看看它的強大之處。
從視覺上，我們可以直觀的感受到虛幻5引擎為游戲畫質帶來的提升。注意畫面中的光線效果給場景帶來的沉浸式的感受；并且注意場景中的物品細節(jié)，草坪上的每顆小草、家具表面細微的褶皺、墻上的油畫等等。為什么它看起來這么好、這么真實，因為虛幻5引擎提供了兩個關鍵的新組件。第一是NANITE（ultra high detail textures），這允許游戲中的超高質量的紋理而無需占用大量的性能成本。第二是Lumen 動態(tài)實時光照，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開始。這是一段游戲內的實機演示，根據官方的說法，現(xiàn)在演示中的畫面只需要3GB的系統(tǒng)內存和4GB的顯存。
看到這個演示，感覺就像是皮克斯或夢工廠的電影。想要了解新功能Nanite的強大之處，就需要具備一定的游戲建模知識。
在計算機圖形中是沒有曲線的，只有兩點行成一條直線、三點行成一個三角形面。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，所以建模說白了就是組合三角形的技術。
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雜的形狀特征。市面上最流行的雕刻軟件叫ZBursh（簡稱ZB），在模型上雕刻出細致的紋理，模型的多邊形面數(shù)就會非常多，比如人物盔甲上的一個個金屬配件、幻想生物身上精致的鱗片、風格各異的建筑物等等。
這種三角形用量極大，細節(jié)豐富的模型，叫做高模（High Poly）。通過在場景中放置高模并與光照效果等內容進行渲染，讓展現(xiàn)出的畫面更加精美更加真實。這種高模在影視中是普遍運用的，每一幀的畫面需要幾分鐘到數(shù)個小時來生成，影視作品會有充足的時間，但是游戲則不同，游戲畫面的最低標準是每秒30幀。為了減少算力的消耗，游戲場景中的模型面數(shù)必須精準控制，因此游戲當中使用的都是低模（Low Poly）。
20萬個面表現(xiàn)一個角色已經非常細致了，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，都已經非常接近真人。但是幾百萬三角形來制作整個場景，尤其是在森林、巖石較多的場景，還是不夠用的，畢竟大自然的形狀是很復雜的。因此出現(xiàn)了新的技術，法線貼圖。
還是用角色來舉例，用 ZB 雕刻出來的高模，需要經過一個拓撲的步驟，把它變成一個擁有高模輪廓，但沒有細節(jié)的低模。再把高模的細節(jié)通過烘焙，將細節(jié)記錄在法線貼圖上，再與拓撲后的低模結合，讓模型達到出只有低模面數(shù)但是能夠體現(xiàn)出高模細節(jié)的效果。并且這些細節(jié)不是平面的，當轉動模型，光源產生變化后，這些細節(jié)都是立體的。
人們?yōu)榱嗽谟螒蛑刑岣吣Ｐ偷馁|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面。
國外網友的實驗，將1000只有1000萬面數(shù)的狗模型放入場景中，畫面仍然能保持流暢運行，這在之前是不可能的。
讓我們回到Nanite，它可以將數(shù)10億甚萬億個三角形或多邊形放入一個場景之中，并且能讓游戲仍然以每秒30幀的速度運行。這意味著，在游戲開發(fā)階段，美術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心面數(shù)的限制。未來游戲將受到的技術限制大大減少。對于復雜畫面的游戲，游戲開發(fā)人員可以不用再擔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，游戲會變得又好玩又好看。
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