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[学术/精华文章] 虚幻5牛逼在哪?

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发表于 2020-5-19 16:40 |显示全部楼层
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看完这一次虚幻5的发布会,也许你被虚幻5引擎演示那令人震撼的Demo给足足吓了一跳。但是却被许多晦涩难懂的名词给整懵了。你明白虚幻5也许非常的牛逼,但是你也希望知道虚幻5到底牛逼在哪里?那么本文就用通俗易懂的语言,为你解答。虚幻5,远比你想的更加牛逼。

声明:本文意在用简单的语言描述概念,目的不是为了准确表达,而是为了易懂。如有表达不正确的地方,请在评论用合适的语言指出。

Nanite



看完上面一段话也许你可以理解,有一个叫Nanite的功能,可以让模型更加的精细。但事实远比这惊人的多。请让我来解答一下这句话里的名词。Zbrush和CAD是两个模型软件,可以不管。

烘培法线贴图

法线贴图是什么?我们直接来看一下:




颜色贴图很好理解,就是表示一个模型上每一个位置的颜色的。但是法线贴图呢?其实法线贴图可以理解为记录了模型某个部分的高度的贴图。或者说,记录了一个物体的纹理。

这张贴图上的紫粉色对于计算机来讲,并不是颜色,而是高度。颜色越深,模型在对应位置的高度就越低,颜色越浅,模型在那个位置的高度就越高。对比一下:



仔细对比可以发现,排气扇的位置,差别十分明显。加上法线贴图的模型,排气扇明显更加有凹凸感,而且这个排气扇里的凹凸实际上是会跟随光照改变阴影位置的。在没有法线贴图的情况下,排气扇依然有凹凸感,则是因为颜色贴图给每个格子内部画了一圈阴影。


而使用法线贴图的好处是什么呢?答案就是可以大幅度的减少计算机计算模型的压力。


这是汽车的白模,我们可以看到,对于计算机来说,这辆汽车的排气扇其实就是一个平面。但是对于玩家来讲,法线贴图营造了一种视觉上的假象,就好像排气扇真的有凹凸一样。

法线贴图在目前的游戏开发中运用十分广泛。我们看到的人身上的皱纹,皮肤的纹理,皮革的纹理,甚至石头上细小的起伏,都是运用了法线贴图的技术。让一个其实只有几十个面的超低精度的石头模型可以看起来像是拥有数千个面那样的细腻。法线贴图,功不可没。

但是突然你虚幻5跟我说法线贴图不要了?

虽然在原本的开发中,法线贴图并不是什么非常费时费力的东西,但仍然需要占用时间。开发者需要思考哪些部分可以有法线贴图来实现,哪些部分不需要,然后开发者需要分开制作模型和法线贴图部分,专门生成法线贴图。而现在,虚幻5宣布他们将不再需要开发者单独的区分法线贴图和模型了。这对于开发效率和后期优化来说,帮大忙了!

手动编辑LOD

LOD(Level Of Details)中文可以叫做细节层级。一般来说,一个场景较为丰富的,场景较大的游戏中。部分模型如果离我们太远,那么它的模型精度就会下降,也就是说它看起来不那么细致了。

因为现如今我们的电脑性能其实并不是很充足,加上远处的模型玩家一般不会太认真去观察,所以降低远处模型的精度来节省性能是非常常用的手段,这种手段就叫做LOD。


虽然现在已经有可以自动生成LOD模型的软件,但是对于大部分3A游戏,特别是开放世界游戏,手动编辑LOD是必不可少的环节。因为自动生成的模型在观感上注定会有瑕疵,甚至很容易看出来某个模型明显的精度下降了。所以对于3A游戏来说,如何制作一个观感上几乎没有区别但是精度确实下降了的模型是非常棘手的问题。

在LOD方面颇有建树的,就要数《荒野之息》了吧。


《荒野之息》的LOD几乎是开放世界游戏里最难做的了。首先,在《荒野之息》中,玩家在高处的时视野几乎可以俯瞰大半张地图。而在NS掌机般的性能之下,《荒野之息》远处的美景却几乎毫无削减地被呈现给了玩家,这就是对每一个模型的LOD进行了精细加工的产物。

制作这样级别的LOD模型,粗略估计可能占用了《荒野之息》场景建模和优化这个工作的五分之一甚至四分之一的时间。

虽然老任不会去使用虚幻5,但是明显我们可以发现,如果用上了虚幻5,LOD这个工作将被直接省去,也就是说建模狮和优化不再需要重复调整模型来让模型看起来美观了。直接放进引擎,你的模型就是最完美的状态!

Lumen



烘培光照

一般情况下,我们的游戏中,特别是那些没有时间系统或者昼夜更替系统的游戏中,烘培光照贴图是常用的手段。而在虚幻4中,烘培光照贴图是最花时间也最容易软件崩溃的一个步骤。我的渣电脑,使用虚幻4,接近一半的时间是在烘培光照和崩溃重启中度过的。


所谓烘培光照,就是引擎采集当前场景中的所有静态灯光之间的信息,计算这些光和光之间,以及光和静态物体之间,都是如何互相影响的。然后将这些光照的信息全部保存成一张图片,在游戏的实际运行过程中,游戏只需要加载一张图片就可以知晓一个场景中的光的信息了。

光照贴图可以将非常复杂的光照环境变得十分简单。对于大部分3A游戏,一个环境中存在数十个甚至上百个不同的光源,以及各种体积光等等,都是非常常见的。而这样复杂的光照环境会让电脑十分卡,必须通过将光照先烘培下来的方式,降低电脑的负担。

但是烘培光照贴图的前提,就是光和物体都是静态的,也就是不会动的,因为物体或者光只要动一下,光照信息就要重新计算了。因此要使用光照贴图的话,场景内的大部分物体和光都不能动。如果一个物体要动,那这个物体就不能使用光照贴图,只能实时计算了。这对于游戏开发来说是一个不小的限制。


而现在最要命的是什么?虚幻5说它不需要烘培光照了。不仅不需要了,来听听原话:

该系统能在宏大而精细的场景中渲染间接镜面反射和可以无限反弹的漫反射

同时无限的反弹?在虚幻4中烘培光照的时候,光的反弹次数最多只能到100。而现在它告诉我,无限的反弹?虽然其实弹那么多次之后,对于人眼来讲100和无限没太大区别了。

结尾:

虽然不知道虚幻5是如何实现这两个功能的。但是如果真的省去了LOD,法线贴图和光照贴图,也许我们的游戏体积会有一定的下降。但是下一个世代大家都用更加高清的贴图了,虽然这边的空间节省了,但是总体肯定还是会暴增的。不过开发周期一定会有显著的缩短,这些新功能的实在是帮忙节省了大量的工作。这才是真正跨越一个时代的感觉啊!



独立开发者和小厂商们最关心的,可能就是这个在宣传视频中没有提及的部分了。也就是说,现在开始,就连使用虚幻4开发游戏,也只需要在累积营收达到100万美元之后才需要缴纳5%的分成,在那之前不用給虚幻交一分钱。也就是对于独立游戏和小厂商来讲,在你的游戏成功卖出足够的分量之前,虚幻就是一个免费的引擎。

不说了,2021年换一台新电脑,准备迎接虚幻5和次世代的到来!

作者:深空爱吃肉包儿
来源:机核
原地址:https://mp.weixin.qq.com/s/S41pROV4DmwfOfFe4hK12A

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