「虚幻引擎5」为何让开发者们拍手叫好？它到底厉害在哪？

Epic 在昨天公布其最新次世代引擎「虚幻引擎5」，并重点介绍了新引擎的两项新技术 Nanite 和 Lumen。下面给大家简单介绍一下这两个新技术到底厉害在哪里，以及为什么许多游戏开发者们看完之后纷纷拍手叫好。

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首先，整段 Demo 采用动态分辨率，绝大部分时间保持在 2560*1440 分辨率，帧数为 30 帧。原生分辨率虽未达到期待中的 4K，但是该 Demo 采用了 Lumen 全动态全局光照系统中的一个名为 Temporal Accumulation 的技术。该技术在虚幻 4 中已经出现，能够根据之前的帧画面提升当前帧的分辨率及图像细节。该技术让 Lumen 那影视级别的效果成为可能。

这个 Demo 制作理念是来自上世纪八十年代的 REYES（Render Everything Your Eye Sees，渲染出眼中所见的一切）。这个有趣的缩写词意味着必须要展现出无限的细节，游戏引擎的任务就是准确判定像素需要绘制什么来展现这种细节。

虚幻引擎 5 这次带来的 Nanite 虚拟微多边形几何体技术是次世代的重中之重，它将极大的提升游戏的开发效率，为开发者减少许多工作量。

Nanite 虚拟几何体的出现意味着由数以亿计的多边形组成的影视级美术作品可以被直接导入虚幻引擎 —— 无论是来自 Zbrush 的雕塑还是用摄影测量法扫描的 CAD 数据。Nanite 几何体可以被实时流送和缩放，因此无需再考虑多边形数量预算、多边形内存预算或绘制次数预算了；也不用再将细节烘焙到法线贴图或手动编辑 LOD，画面质量不会再有丝毫损失。

在现在的开发流程中，开发者完成一个影视级美术作品模型之后，需要根据实际运行的环境，主机的资源预算对模型进行调整，以保证游戏可以流畅运行。比如某个 3300 万个三角面的模型，必须要花时间把它降至 3 万个三角面，然后通过法线贴图，模拟出高精度模型的视觉效果。

所谓的法线贴图，其实可以简单的理解为用视觉欺骗的方式，让玩家眼睛看到的东西变得比实际上更加精细。比如下图中的这些墙面，它们原本可能是一块建模精细的墙面，但是为了节省资源，被缩减成了一块纯粹的平面，然后通过将原来丢失的细节变成法线贴图，营造出凹凸不平的感觉。

有了 Nanite 技术后，开发者就不需要再考虑这步操作，游戏设计师今后只需要发挥自己的美术功底，设计力和想象力就行了，把最满意最精致的 3D 模型扔到引擎里，不需要在做一份或者几份低质量的建模以进行适配，引擎将会处理接下来的内容。

而且这个新的技术可以绘制出像素点大小的三角面，因此你可以把它当作几何渲染的天花板。因为再继续超出单个像素点极限渲染下去显然意义不大了，人眼并不能分辨出来。

因此我们可以看到，这次公布的 Demo 中近距离展现一尊拥有 3300 万个三角面的雕像。而到了下一个机关场景，足足有 485 个相同品质的雕像，也就是说光雕像的三角面就多达 160 亿个，而且画面仍然保持流畅。这一切都是由引擎自动去完成的，开发者无需像以前一样进行大量干预和调节。

要渲染出这种次世代级别的细节，一方面需要很高的 GPU 浮点性能和新的 GPU 架构支持，另一方面就是需要高效的材质载入及流送。虚幻引擎 5 对次世代主机的存储系统做了特别优化，使其支持这种级别的细节展现。在演示的最后部分，主角从洞穴出来飞向地图远处的传送门，则是向我们展现了高速 I/O 输出的能力。

因此，你也不难理解为什么 Epic 总裁会盛赞 PS5 的存储系统，并称之为“神级”（God-tier）。

另外，在这个演示 Demo 中，玩家们不会注意到任何一处细节层次的动态变化（比如人物向前移动时，远处物体逐渐变得精细），所有画面都是无缝一致的。原因在于细节层次在小于单个像素点的规模里变化，人眼感知不到。

Nanite 背后是 Epic 超过三年的研发资源投入，由 Epic 图像技术总监布莱恩·卡利斯（Brian Karis）主导开发。

这次虚幻引擎 5 带来的另外一个技术展示是 Lumen 全动态全局光照解决方案，这个技术不仅将会给游戏带来更好的光照效果，甚至还会影响游戏的关卡和内容设计。

Lumen 是一套全动态全局光照解决方案，能够对场景和光照变化做出实时反应，且无需专门的光线追踪硬件。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；小到毫米级、大到千米级，Lumen 都能游刃有余。

在现在的开发中，大多数游戏中各个场景的光线其实是“静态”。这里的“静态”是说，一个场景中的所有光线信息其实都被提前烘焙，也就是写入到了场景的贴图中，光源信息无法在游戏中自由改变，它们被固定住了。这个技术问题限制了玩家在游戏中的行动，从而限制了开发者的游戏设计。

打个比方，如果某个游戏的场景破坏效果非常丰富，那么它的光线效果可能就会比较简单，以免出现不合理的光线效果；

反过来，一些游戏的画面场景非常精细，光线效果也非常出色，但会对场景破坏进行了限制，尤其是会改变光线的场景破坏，比如你的子弹不可能在墙上任意开洞，而且这些洞还能把屋外的光线引入进来。

而 Lumen 则可以对场景和光照变化做出实时反应，从而解放了这部分限制，设计师们可以更加自由的去进行关卡设计，谜题设计，场景设计，让它们更加动态，更加多变。

当然，目前许多有技术力的游戏厂商都各自想办法在自己的游戏里实现了全局动态光照效果，但是虚幻引擎 5 作为一个被广泛使用的公开引擎，这个 Lumen 技术显然可以惠及更多开发者，让中小型工作室，以及个人开发者可以进一步提高游戏画面表现。

而且原本光线烘焙就是一个需要大量运算和渲染的耗时工作，现在这部分工作不仅可以省去，而且官方表示游戏的美术师还可以在引擎中实时查看光照效果，其表现将和在主机上运行游戏时完全一致。

与此同时，虽然目前硬件级的光线追踪技术，比如 RTX 也可以实现类似的效果，但由于 Lumen 是基于虚幻引擎 5 的技术，因此可以不受硬件限制，更广泛的使用在更多平台和场合

除了这两个重点介绍的技术之外，这次演示还提到了 Chaos 物理与破坏系统、Niagara VFX、卷积混响和环境立体声渲染等等，这些技术进步都将会改善游戏在各个方面给玩家带来的体验。

而且虚幻引擎 5 进一步降低了对多设备的适配支持和跨世代的学习成本，开发者可以快速地调整游戏以适应各种性能的设备，对 iOS 和 Android 移动平台的支持也很出色。根据官方介绍，从虚幻引擎 4.25 版本，升级到虚幻引擎 5 就仿佛一个小版本的升级。

另外有两点大家需要知道，虽然这次的 Demo 是为 PS5 准备的，但基于虚幻引擎 5 的跨平台特性，所有次世代主机都支持这些技术；而就跟以往的虚幻引擎的演示 Demo 一样，这类 Demo 更多意义上是展现新引擎的上限，到了实际游戏开发中会有更多的因素需要考虑。

另外一个让开发者，尤其是独立开发者激动的原因，是 Epic 还将虚幻引擎的分成门槛提升到了游戏总营收首次达到 100 万美元之后。

原本虚幻引擎作为非商业用途就是免费使用的，而作为商业用途的话，现在总营收达到 100 万之前都是不收取任何费用的，达到 100 万美元之后 Epic 才会开始抽取营收的 5% 作为引擎授权费用。而如果你的游戏在 Epic Game Store 贩卖的话，那么这额外 5% 的抽成也会免去，相当于引擎完全免费使用，商店只抽取 12% 的分成。

这一政策不会对大型游戏厂商产生多大影响，因为他们多数时候是走定制许可，支付一次性授权费。但对于小型工作室以及独立开发者来说，这一新条款将免去开发者约 5 万美元的费用，让开发者能拿到更多资金投入到新作的开发中。

本文由骑士和 Liffy_Island 联合完成，感谢 samurai wu 与 digmouse 提供的协助。

参考来源：DigitalFoundry、Gamesindustry.biz、Epic

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