虛幻引擎5幫助模擬行業(yè)挖掘巨大的新潛能
虛幻引擎5的發(fā)布在許多行業(yè)中引起了轟動,。對次世代游戲開發(fā)來說,，它具備掀起變革的潛力,，這是顯而易見的,，同時,，電影和電視,、實(shí)況活動、建筑,、汽車等行業(yè)的創(chuàng)作者也能從中看到許多值得慶祝的地方,。另一方面，這些突破性的新工具可用于生成高度逼真,、精細(xì)的大規(guī)模開放世界,，在模擬行業(yè)也同樣具有用武之地。在這篇文章中,，我們將著眼于虛幻引擎5中的部分亮點(diǎn),，看看它們對于模擬社區(qū)的意義。
更大,、更精細(xì)的開放世界
虛幻引擎5打破了過去的極限,。全新的世界分區(qū)系統(tǒng)改變了關(guān)卡的管理和流送方式，使處理更大的世界成為了可能,，消除了無法裝入內(nèi)存或加載時間過長的問題,。使用世界分區(qū)系統(tǒng)，世界將以單個持久關(guān)卡的形式存在,，并且會被自動劃分為網(wǎng)格,。在虛幻編輯器中,，你可以通過新推出的“世界分區(qū)編輯器”窗口選擇處理自己感興趣的區(qū)域。在運(yùn)行時,，引擎會根據(jù)距離僅流送必要的單元,。
新的一Actor一文件（OFPA）系統(tǒng)與世界分區(qū)系統(tǒng)相結(jié)合，意味著多名開發(fā)者可以同時處理同一個關(guān)卡,，并且不會產(chǎn)生沖突,，這實(shí)現(xiàn)了更快、更具協(xié)作性的工作流程,。同時,，數(shù)據(jù)層允許你為同一關(guān)卡創(chuàng)建多個變體（例如，白天版本和夜間版本,，或完好的資產(chǎn)和破損的資產(chǎn)）,，變體將作為數(shù)據(jù)層存在于同一空間中，可在運(yùn)行時通過藍(lán)圖啟用或禁用,。
在虛幻引擎4中,，精確性是限制世界大小的因素之一。虛幻引擎5引入了對大型世界坐標(biāo)（LWC）的支持,，它為各種系統(tǒng)提供了雙精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù),。這極大地提高了Actor的放置準(zhǔn)確性和方向精確性，為創(chuàng)建超大型世界奠定了基礎(chǔ),，無需復(fù)位基底或使用其他技巧,。除了核心數(shù)據(jù)類型外，HLSL,、Niagara視效系統(tǒng)和Chaos物理系統(tǒng)也啟用了64位精度,。后者現(xiàn)在也能夠以固定的Tick間隔在自己的獨(dú)立線程中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了更加可預(yù)測,、可聯(lián)網(wǎng)的模擬,。
這些新工具集增強(qiáng)了現(xiàn)有的虛幻引擎功能，便于你將真實(shí)世界的數(shù)據(jù)導(dǎo)入實(shí)時應(yīng)用程序,，例如,，地理參考插件允許你將虛幻引擎關(guān)卡中的位置關(guān)聯(lián)到物理空間中的位置。此外,，虛幻引擎生態(tài)系統(tǒng)也提供了出色的支持,，包括虛幻引擎Cesium插件及其3D Tiles集成、虛幻引擎ArcGIS地圖SDK,，以及SimBlocks.io CDB DataSMIth導(dǎo)出器,。
未來充滿希望。因?yàn)槲覀円验_始看到，被捕獲的地理數(shù)據(jù)通過人工智能解決方案得到了增強(qiáng),。比如Blackshark,，他們的宗旨是為整個地球制作逼真的語義化3D數(shù)字孿生，并以虛幻引擎插件的形式提供,；AVES Reality為世界部分地區(qū)創(chuàng)建了專門的VR孿生,，可作為虛擬測試環(huán)境使用；如此等等,，不一而足,。未來看起來令人振奮。社區(qū)也通過推行高度語義化的大型世界開放標(biāo)準(zhǔn),，做著同樣重要的工作,。如3D Tiles Next，除了基礎(chǔ)信息外,，該標(biāo)準(zhǔn)還定義了一些屬性,，允許模擬更智能地與其環(huán)境展開交互。
實(shí)時的真實(shí)感
大卻缺乏真實(shí)感的世界有什么用,？在虛幻引擎5中,，許多新系統(tǒng)結(jié)合在一起，使你能夠創(chuàng)造出極其精美的沉浸式世界,，讓人難分虛實(shí),。
通過虛幻引擎5新推出的虛擬微多邊形幾何體系統(tǒng)Nanite，你可以在不降低質(zhì)量的前提下直接導(dǎo)入各種源資產(chǎn),，如設(shè)備,、車輛或建筑物的高度細(xì)節(jié)化CAD模型，以及包含數(shù)百萬多邊形的地形和環(huán)境攝影測量掃描,。Nanite允許你創(chuàng)建非常精細(xì)的場景，你不用將細(xì)節(jié)烘焙到法線貼圖上,，也無需擔(dān)心繪制調(diào)用方面的限制,。它的工作原理是智能地僅流送和處理你能感知到的細(xì)節(jié)。
為了完美展示細(xì)節(jié)豐富的幾何體,，你需要非常精美的陰影,。這正是虛擬陰影貼圖（VSM）發(fā)揮作用的地方。VSM本質(zhì)上是分辨率非常高的陰影貼圖,，它將陰影貼圖分割成了圖塊,，根據(jù)對深度緩沖區(qū)的分析，僅在需要時分配和渲染這些圖塊,，以這種方式為屏幕上的像素著色——這一點(diǎn)與Nanite非常相似,。
場景的真實(shí)感在很大程度上源自光照方式。長期以來，通過繁雜的手工方式（例如,，編輯光照貼圖UV,、烘焙光照貼圖以及放置反射捕捉器），也能夠創(chuàng)建可接受的實(shí)時光照和反射,。但在虛幻引擎5中,，Lumen改變了這一切。有了這套完全動態(tài)的全局光照和反射系統(tǒng),，當(dāng)直接光照或幾何體發(fā)生變化時（例如,，太陽照射角度隨當(dāng)日時間而改變，開啟手電筒,，或打開戶外門）,，間接光照會即時產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。在巨大而精細(xì)的環(huán)境中,，這個系統(tǒng)將渲染出具有無限反射和間接高光反射的間接漫反射,，規(guī)模從幾公里到幾毫米不等。它甚至還支持自發(fā)光材質(zhì),。
自從Quixel在2019年加入Epic Games大家庭后,，虛幻引擎用戶就能完全免費(fèi)地使用完整的Quixel Megascans庫，這是世界上最大的3A級電影質(zhì)量資產(chǎn)庫,，基于真實(shí)世界的掃描數(shù)據(jù),。在虛幻引擎5中，我們又向前邁進(jìn)了一步,。Quixel Bridge現(xiàn)已直接內(nèi)置到了虛幻編輯器中,，材質(zhì)、建筑,、環(huán)境,、道具、植被以及最近發(fā)布的樹木等數(shù)千款高質(zhì)量資產(chǎn)都變得唾手可得,。你只需要執(zhí)行拖放操作即可,。
庫中找不到自己需要的資產(chǎn)？現(xiàn)在,，你還可以自行掃描任何你想要的東西,。RealityScan是一款新推出的免費(fèi)3D掃描應(yīng)用，由CapturingReality（最近加入Epic Games家族的新成員）和Quixel開發(fā),。RealityScan目前處于限量測試階段,，今年晚些時候會發(fā)布搶先體驗(yàn)版。
當(dāng)Lumen,、Nanite,、VSM和從現(xiàn)實(shí)捕獲的數(shù)據(jù)相結(jié)合，并與體積云及水體系統(tǒng)等現(xiàn)有功能一起使用時，你就有可能創(chuàng)造出令人驚訝的逼真世界,，使最終用戶完全沉浸在其中,。
語義豐富的體驗(yàn)
現(xiàn)在，你感受到了它的強(qiáng)大功能和美麗效果,。但它智能嗎,？畢竟，一個游戲引擎需要多智能,？
是時候拋棄錯誤的觀念了,。虛幻引擎5推出了一系列令人注目的測試版和實(shí)驗(yàn)版功能，為構(gòu)建下一代場景生成器或練習(xí)配置器鋪平了道路,，可用于訓(xùn)練人類和機(jī)器,。
人工智能（AI）和邏輯
以人工智能為例。虛幻引擎5中的新功能允許你創(chuàng)造出比以往更加可信的人工智能代理,。MassEntity為面向數(shù)據(jù)的計算提供了一套框架,，可在對性能要求很高的情景中使用，包括在場景中模擬數(shù)萬人工智能代理,。此外還有智能對象,，這是一種放置在關(guān)卡中的對象集合，AI代理和玩家可與之互動,。這個系統(tǒng)配置起來很容易,，可以將場景的互動水平提升至前所未有的高度。
憑借Mass Avoidance和Zone Graph等功能,，人工智能代理導(dǎo)航方面也出現(xiàn)了重大進(jìn)步,。Mass Avoidance為使用MassEntity系統(tǒng)的所有實(shí)體提供了高性能避障能力，而Zone Graph通過特定的導(dǎo)航流提供了高效的長距離導(dǎo)航,。
然后,，還有狀態(tài)樹，這是虛幻引擎可擴(kuò)展的通用層級狀態(tài)機(jī),，它將行為樹的選擇器與狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)和過渡結(jié)合在了一起,。有了它，你就可以創(chuàng)建靈活,、有條理的高性能邏輯,。
機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）
使用虛幻引擎創(chuàng)建地面實(shí)況的自主系統(tǒng)通常與它們自己的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相連,。虛幻引擎5引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理（NNI）原生插件,，用于在虛幻引擎中實(shí)時評估神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使開發(fā)者能夠直接集成標(biāo)準(zhǔn)的ML訓(xùn)練框架,。
這個插件所提供的功能包括基于機(jī)器學(xué)習(xí)的ML變形器系統(tǒng),，可以通過ML網(wǎng)絡(luò)壓縮高分辨率的頂點(diǎn)偏移數(shù)據(jù)并實(shí)時回放。許多基于ML的方法都建立在這個系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，它們可用于應(yīng)對動畫,、基于ML的人工智能,、攝像機(jī)跟蹤等方面的開發(fā)挑戰(zhàn)。
NNI支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ONNX模型格式,，可運(yùn)行從標(biāo)準(zhǔn)ML培訓(xùn)框架（PyTorch,、TensorFlow、MXNet等）導(dǎo)出的任何ONNX模型,。這使用戶能夠使用來自任何地方的ML模型,，并直接在引擎中運(yùn)行它們。NNI團(tuán)隊與微軟緊密合作,，使用他們的ONNX運(yùn)行時項(xiàng)目作為NNI插件推理系統(tǒng)的核心,。
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