「虛幻引擎5」為何讓開發者們拍手叫好？它到底厲害在哪？

Epic 在昨天公佈其最新次世代引擎「虛幻引擎5」，並重點介紹了新引擎的兩項新技術 Nanite 和 Lumen。下面給大家簡單介紹一下這兩個新技術到底厲害在哪裡，以及為什麼許多遊戲開發者們看完之後紛紛拍手叫好。

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首先，整段 Demo 採用動態解析度，絕大部分時間保持在 2560*1440 解析度，幀數為 30 幀。原生解析度雖未達到期待中的 4K，但是該 Demo 採用了 Lumen 全動態全域性光照系統中的一個名為 Temporal Accumulation 的技術。該技術在虛幻 4 中已經出現，能夠根據之前的幀畫面提升當前幀的解析度及影像細節。該技術讓 Lumen 那影視級別的效果成為可能。

這個 Demo 製作理念是來自上世紀八十年代的 REYES（Render Everything Your Eye Sees，渲染出眼中所見的一切）。這個有趣的縮寫詞意味著必須要展現出無限的細節，遊戲引擎的任務就是準確判定畫素需要繪製什麼來展現這種細節。


虛幻引擎 5 這次帶來的 Nanite 虛擬微多邊形幾何體技術是次世代的重中之重，它將極大的提升遊戲的開發效率，為開發者減少許多工作量。

在現在的開發流程中，開發者完成一個影視級美術作品模型之後，需要根據實際執行的環境，主機的資源預算對模型進行調整，以保證遊戲可以流暢執行。比如某個 3300 萬個三角面的模型，必須要花時間把它降至 3 萬個三角面，然後通過法線貼圖，模擬出高精度模型的視覺效果。

所謂的法線貼圖，其實可以簡單的理解為用視覺欺騙的方式，讓玩家眼睛看到的東西變得比實際上更加精細。比如下圖中的這些牆面，它們原本可能是一塊建模精細的牆面，但是為了節省資源，被縮減成了一塊純粹的平面，然後通過將原來丟失的細節變成法線貼圖，營造出凹凸不平的感覺。


有了 Nanite 技術後，開發者就不需要再考慮這步操作，遊戲設計師今後只需要發揮自己的美術功底，設計力和想象力就行了，把最滿意最精緻的 3D 模型扔到引擎裡，不需要在做一份或者幾份低質量的建模以進行適配，引擎將會處理接下來的內容。

而且這個新的技術可以繪製出畫素點大小的三角面，因此你可以把它當作幾何渲染的天花板。因為再繼續超出單個畫素點極限渲染下去顯然意義不大了，人眼並不能分辨出來。

因此我們可以看到，這次公佈的 Demo 中近距離展現一尊擁有 3300 萬個三角面的雕像。而到了下一個機關場景，足足有 485 個相同品質的雕像，也就是說光雕像的三角面就多達 160 億個，而且畫面仍然保持流暢。這一切都是由引擎自動去完成的，開發者無需像以前一樣進行大量干預和調節。



要渲染出這種次世代級別的細節，一方面需要很高的 GPU 浮點效能和新的 GPU 架構支援，另一方面就是需要高效的材質載入及流送。虛幻引擎 5 對次世代主機的儲存系統做了特別優化，使其支援這種級別的細節展現。在演示的最後部分，主角從洞穴出來飛向地圖遠處的傳送門，則是向我們展現了高速 I/O 輸出的能力。

因此，你也不難理解為什麼 Epic 總裁會盛讚 PS5 的儲存系統，並稱之為“神級”（God-tier）。



另外，在這個演示 Demo 中，玩家們不會注意到任何一處細節層次的動態變化（比如人物向前移動時，遠處物體逐漸變得精細），所有畫面都是無縫一致的。原因在於細節層次在小於單個畫素點的規模裡變化，人眼感知不到。

Nanite 背後是 Epic 超過三年的研發資源投入，由 Epic 影像技術總監布萊恩·卡利斯（Brian Karis）主導開發。

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這次虛幻引擎 5 帶來的另外一個技術展示是 Lumen 全動態全域性光照解決方案，這個技術不僅將會給遊戲帶來更好的光照效果，甚至還會影響遊戲的關卡和內容設計。


在現在的開發中，大多數遊戲中各個場景的光線其實是“靜態”。這裡的“靜態”是說，一個場景中的所有光線資訊其實都被提前烘焙，也就是寫入到了場景的貼圖中，光源資訊無法在遊戲中自由改變，它們被固定住了。這個技術問題限制了玩家在遊戲中的行動，從而限制了開發者的遊戲設計。

打個比方，如果某個遊戲的場景破壞效果非常豐富，那麼它的光線效果可能就會比較簡單，以免出現不合理的光線效果；

反過來，一些遊戲的畫面場景非常精細，光線效果也非常出色，但會對場景破壞進行了限制，尤其是會改變光線的場景破壞，比如你的子彈不可能在牆上任意開洞，而且這些洞還能把屋外的光線引入進來。

而 Lumen 則可以對場景和光照變化做出實時反應，從而解放了這部分限制，設計師們可以更加自由的去進行關卡設計，謎題設計，場景設計，讓它們更加動態，更加多變。

當然，目前許多有技術力的遊戲廠商都各自想辦法在自己的遊戲裡實現了全域性動態光照效果，但是虛幻引擎 5 作為一個被廣泛使用的公開引擎，這個 Lumen 技術顯然可以惠及更多開發者，讓中小型工作室，以及個人開發者可以進一步提高遊戲畫面表現。


而且原本光線烘焙就是一個需要大量運算和渲染的耗時工作，現在這部分工作不僅可以省去，而且官方表示遊戲的美術師還可以在引擎中實時檢視光照效果，其表現將和在主機上執行遊戲時完全一致。

與此同時，雖然目前硬體級的光線追蹤技術，比如 RTX 也可以實現類似的效果，但由於 Lumen 是基於虛幻引擎 5 的技術，因此可以不受硬體限制，更廣泛的使用在更多平臺和場合

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除了這兩個重點介紹的技術之外，這次演示還提到了 Chaos 物理與破壞系統、Niagara VFX、卷積混響和環境立體聲渲染等等，這些技術進步都將會改善遊戲在各個方面給玩家帶來的體驗。

而且虛幻引擎 5 進一步降低了對多裝置的適配支援和跨世代的學習成本，開發者可以快速地調整遊戲以適應各種效能的裝置，對 iOS 和 Android 移動平臺的支援也很出色。根據官方介紹，從虛幻引擎 4.25 版本，升級到虛幻引擎 5 就彷彿一個小版本的升級。

另外有兩點大家需要知道，雖然這次的 Demo 是為 PS5 準備的，但基於虛幻引擎 5 的跨平臺特性，所有次世代主機都支援這些技術；而就跟以往的虛幻引擎的演示 Demo 一樣，這類 Demo 更多意義上是展現新引擎的上限，到了實際遊戲開發中會有更多的因素需要考慮。

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另外一個讓開發者，尤其是獨立開發者激動的原因，是 Epic 還將虛幻引擎的分成門檻提升到了遊戲總營收首次達到 100 萬美元之後。


原本虛幻引擎作為非商業用途就是免費使用的，而作為商業用途的話，現在總營收達到 100 萬之前都是不收取任何費用的，達到 100 萬美元之後 Epic 才會開始抽取營收的 5% 作為引擎授權費用。而如果你的遊戲在 Epic Game Store 販賣的話，那麼這額外 5% 的抽成也會免去，相當於引擎完全免費使用，商店只抽取 12% 的分成。

這一政策不會對大型遊戲廠商產生多大影響，因為他們多數時候是走定製許可，支付一次性授權費。但對於小型工作室以及獨立開發者來說，這一新條款將免去開發者約 5 萬美元的費用，讓開發者能拿到更多資金投入到新作的開發中。

本文由 騎士 和 Liffy_Island 聯合完成，感謝 samurai wu 與 digmouse 提供的協助。

參考來源：DigitalFoundry、Gamesindustry.biz、Epic

作者：騎士、 Liffy_Island
來源：VGtime
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