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虛幻5引擎：游戲也能變身成皮克斯電影
發(fā)布時間：2024-05-16 17:17:30 瀏覽量：154次
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(shí)世界相同的照明和場景細(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(chǎn)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(qiáng)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(zhì)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(xì)節(jié)，草坪上的每顆小草、家具表面細(xì)微的褶皺、墻上的油畫等等。為什么它看起來這么好、這么真實(shí)，因為虛幻5引擎提供了兩個關(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)量的紋理而無需占用大量的性能成本。第二是 Lumen 動態(tài)實(shí)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(nèi)的實(shí)機(jī)演示，根據(jù)官方的說法，現(xiàn)在演示中的畫面只需要3GB的系統(tǒng)內(nèi)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(qiáng)大之處，就需要具備一定的游戲建模知識。
在計算機(jī)圖形中是沒有曲線的，只有兩點(diǎn)行成一條直線、三點(diǎn)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(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(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）。通過在場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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)控制，因此游戲當(dāng)中使用的都是低模（Low Poly）。
20萬個面表現(xiàn)一個角色已經(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(fù)雜的。因此出現(xiàn)了新的技術(shù)，法線貼圖。
還是用角色來舉例，用 ZB 雕刻出來的高模，需要經(jīng)過一個拓?fù)涞牟襟E，把它變成一個擁有高模輪廓，但沒有細(xì)節(jié)的低模。再把高模的細(xì)節(jié)通過烘焙，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面。
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(yùn)行。這意味著，在游戲開發(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。未來游戲?qū)⑹艿降募夹g(shù)限制大大減少。對于復(fù)雜畫面的游戲，游戲開發(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，游戲會變得又好玩又好看。
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