劉浩宇

摘要：2020年，著名游戲開發(fā)公司EPIC公布了他們的最新次世代引擎——虛幻引擎5。新引擎所帶來的Nanite虛擬多邊形幾何體技術(shù)迅速成為次世代游戲制作的重中之重，它極大程度上提升了游戲的開發(fā)效率，為開發(fā)者減少工作量。本文中將簡單介紹虛幻5引擎，并著重探討了虛幻5引擎在游戲美術(shù)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛幻引擎5;Nanite虛擬多邊形幾何體技術(shù);Lumen;游戲美術(shù)

前言：

全新的虛幻5引擎為次世代游戲開發(fā)及其制作者帶來了福音，它令實(shí)時渲染細(xì)節(jié)可以媲美電影CG與真實(shí)世界，通過高效率的工具與內(nèi)容庫設(shè)計(jì)制作不同體量級的游戲，適合任何規(guī)模的游戲開發(fā)團(tuán)隊(duì)。

一、虛幻5引擎內(nèi)容概述

虛幻5引擎是EPIC GAME公司所開發(fā)的一款商用游戲引擎，該引擎在視頻渲染功能上得以進(jìn)一步強(qiáng)化，且加入了實(shí)時渲染技術(shù)，目前該引擎能夠服務(wù)于建筑表現(xiàn)、景觀表現(xiàn)、游戲美術(shù)、影視特效等諸多跨界產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域。作為一款優(yōu)秀的全能型引擎，它在游戲美術(shù)中的應(yīng)用是非常亮眼的。

具體來講，虛幻5引擎中就囊括了兩大核心技術(shù)：Nanite和Lumen。首先是Nanite，它是虛擬為多邊形幾何體技術(shù)，該技術(shù)在游戲美術(shù)設(shè)計(jì)中作用很大，可以表現(xiàn)任何幾何體細(xì)節(jié)。具體來講，它其中包含了數(shù)以億計(jì)的多邊形，可在游戲美術(shù)設(shè)計(jì)中直接導(dǎo)入虛幻引擎，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Nanite幾何體的實(shí)時流送和縮放，因此在虛幻5引擎中是無需考慮多邊形數(shù)量預(yù)算和內(nèi)存預(yù)算的，它可實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)層面上的法線貼圖優(yōu)化，確保游戲設(shè)計(jì)者能夠手動編輯LOD，同時保證畫面質(zhì)量絲毫不會受損。

再看Lumen，它屬于一套全動態(tài)、全局光照的解決方案，在針對某些游戲美術(shù)特定場景的光照變化做出實(shí)時反應(yīng)。該技術(shù)的另一大優(yōu)勢就是不需要任何專門光線追蹤硬件，其所設(shè)計(jì)的場景宏大且精細(xì)，其中對于間接場景的渲染也非常到位。在Lumen技術(shù)支持下，從毫米級到千米級的漫反射設(shè)計(jì)，在游戲美術(shù)設(shè)計(jì)中，也通過Lumen技術(shù)創(chuàng)建動態(tài)場景。比如說在國產(chǎn)游戲大作《黑悟空》中就采用了虛幻5作為主力引擎。在游戲美術(shù)演示動畫中，通過改變白天的日照角度，配合系統(tǒng)、結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整間接光照，在Lumen技術(shù)的支持下為游戲美術(shù)設(shè)計(jì)師節(jié)省了大量制作設(shè)計(jì)時間。在不需編輯光照貼圖UV的基礎(chǔ)之上，也能結(jié)合光照效果對主機(jī)上所運(yùn)行的游戲進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化[1]。

二、虛幻5引擎在游戲美術(shù)中的應(yīng)用

（一）對球幕動畫的制作優(yōu)化

在游戲美術(shù)設(shè)計(jì)中，如今采用虛幻5引擎可確保游戲美術(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化，例如在設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)的游戲美術(shù)預(yù)覽動作過程中需要結(jié)合虛幻引擎預(yù)覽粒子效果進(jìn)行個調(diào)整，確保虛幻引擎操作視窗中粒子效果真實(shí)可信。比如說在游戲美術(shù)中設(shè)計(jì)制作一團(tuán)火焰特效，如果采用傳統(tǒng)三維動畫中的播放動畫可能在定位坐標(biāo)點(diǎn)上優(yōu)化視窗效果，配合圖像渲染展現(xiàn)所設(shè)計(jì)美術(shù)動畫效果，如此可以作為火焰特效調(diào)整的重要依據(jù)。而現(xiàn)如今，采用虛幻5引擎制作粒子特效更加得心應(yīng)手，因?yàn)樗辛Ｗ有Ч伎梢栽O(shè)計(jì)為所見即所得的效果，且效果修改制作成果表達(dá)也非常出色?？紤]到虛幻引擎具備優(yōu)秀的顯示效果，所以在設(shè)計(jì)過程中可以發(fā)揮游戲美術(shù)設(shè)計(jì)師極強(qiáng)的設(shè)計(jì)代入感，這也為優(yōu)質(zhì)的球幕動畫效果設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。

而在利用虛幻5引擎設(shè)計(jì)球幕游戲美術(shù)動畫中實(shí)時且宏大的場景時也能保證做到效果真實(shí)?？紤]到戶外效果模型重復(fù)率相對較高、數(shù)據(jù)量較大，所以可以通過引擎調(diào)整三維軟件中抽象線框，合理顯示樹木效果。作為專業(yè)的游戲引擎，它在設(shè)計(jì)球幕動畫過程中保證內(nèi)部視覺形式優(yōu)化到位，同時可以保證觀賞者能夠輕松觀察樹木細(xì)節(jié)效果，沉浸感十足，為游戲影片帶來了突破性改變和極大的視覺沖擊。

（二）渲染技術(shù)能夠輔助動畫制作

顯而易見，虛幻5引擎中的實(shí)時渲染技術(shù)是一大亮點(diǎn)，它在解決游戲美術(shù)動畫渲染問題、提升渲染效率方面表現(xiàn)出色。伴隨三維軟件渲染速度的不斷加快、觀眾審美的不斷提升、游戲美術(shù)制作精良度的不斷提高，實(shí)時渲染技術(shù)在輔助動畫制作方面作用地位愈發(fā)重大。就實(shí)時渲染技術(shù)應(yīng)用過程中，它主要將預(yù)先需要渲染好的圖像放置于一個場景中并整合成一個整體場景，然后配合獨(dú)立組件應(yīng)用材質(zhì)參數(shù)與光源，精確控制細(xì)節(jié)，以追求達(dá)到最好的畫面效果。例如在《魔獸世界》的CG宣傳片中就采用到了虛幻引擎5的實(shí)時渲染技術(shù)，效果拔群。

三、虛幻5引擎在游戲美術(shù)中的應(yīng)用價值

虛幻5引擎在游戲美術(shù)中的應(yīng)用價值有目共睹，就現(xiàn)有游戲的美術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)工作中，基于不同場景的設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸從靜態(tài)向動態(tài)轉(zhuǎn)化，這其中的所有信息都是經(jīng)過虛幻5引擎精心提前烘焙的，所有游戲美術(shù)細(xì)節(jié)都被寫入到場景貼圖中，光源信息在游戲美術(shù)設(shè)計(jì)中也能實(shí)現(xiàn)自由改變，這為開發(fā)者的游戲設(shè)計(jì)思路拓展創(chuàng)造了無限可能性。舉例來說，某一個游戲美術(shù)場景中要求展現(xiàn)豐富的破壞效果，其光線效果可能非常簡單，采用虛幻5引擎就能避免某些不合理的光線效果出現(xiàn)。實(shí)際上，這得益于Lumen技術(shù)對于場景中光照變化所作出的實(shí)時反應(yīng)，在結(jié)合部分游戲美術(shù)設(shè)計(jì)限制過程中，它也確保設(shè)計(jì)師能夠更加自由的、開放的設(shè)計(jì)游戲關(guān)卡、謎題關(guān)卡以及場景美工內(nèi)容，讓游戲美術(shù)設(shè)計(jì)風(fēng)格更加動態(tài)多變化[2]。

結(jié)束語：

綜上所述，虛幻5引擎作為一款全新的游戲美術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)引擎，它在核心技術(shù)Nanite與Lumen的共同支持下實(shí)現(xiàn)了更加精細(xì)化、動態(tài)化的美術(shù)動畫有效渲染，為制作出場景更為宏大、細(xì)節(jié)更為精湛的游戲作品創(chuàng)造了利好條件。所以說，虛幻5引擎作為一個被廣泛使用的公開引擎，它顯然可以惠及更多開發(fā)者，讓中小型工作室，以及個人開發(fā)者可以進(jìn)一步提高游戲畫面表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 齊森. 三維游戲引擎技術(shù)在游戲美術(shù)前期視覺化創(chuàng)作中的運(yùn)用[J]. 美術(shù)教育研究， 2019（6）：2.

[2] 王泓賢. 基于虛幻引擎的3D動畫創(chuàng)作研究與應(yīng)用[J]. 文化產(chǎn)業(yè)， 2020（20）：2.