十二月初,，當《堡壘之夜：大逃殺》第四章第一賽季發(fā)布時,，玩家很難不注意到視覺保真度和細節(jié)得到了質(zhì)的提升。這并不是巧合,，通過虛幻引擎5.1,，游戲的最新章節(jié)利用了虛幻引擎5最具創(chuàng)新性的全新功能，如Lumen,、Nanite,、虛擬陰影貼圖和時序超級分辨率等等。

《堡壘之夜：大逃殺》第四章出色地展示了Epic Games“吃自家狗糧”的決心,，通過在真正的游戲開發(fā)壓力下對新功能做出了實戰(zhàn)測試,。這一舉措促使虛幻引擎改進了在UE 5.0中引入的創(chuàng)新功能集，其隨后被交付給了《堡壘之夜》團隊使用,。

《黑客帝國覺醒：虛幻引擎5體驗》在最新一代的主機上以30FPS的幀率展示了一座逼真的城市,。在《堡壘之夜：大逃殺》第四章中，開發(fā)團隊面臨著新出現(xiàn)的挑戰(zhàn)：確保游戲在所有平臺上以60FPS的幀率運行,，同時在以建設(shè)和破壞為特色的大型動態(tài)開放世界中提供當今玩家所期望的質(zhì)量——高標準的風(fēng)格化畫面,、精致的植被以及晝夜循環(huán)。

在本篇文章中，我們將著眼于一些在第四章中得到檢驗并因此獲益良多的功能,。Lumen,、Nanite和虛擬陰影貼圖的改進入手，探討了從《堡壘之夜：大逃殺》第四章的工作中所汲取的經(jīng)驗,，相信這些經(jīng)驗將有助于用戶使用虛幻引擎5創(chuàng)建更加精致,、快速的開放世界游戲。

Lumen

Lumen是虛幻引擎5中新引入的實時全局光照和反射解決方案,。Lumen使用硬件和軟件光線追蹤提供逼真的間接反射光照,、反射和陰影，它們能夠?qū)χ苯庸庹蘸蛶缀误w的變化做出動態(tài)反應(yīng),。舉例而言,，你可以通過Lumen實現(xiàn)：一面藍色的墻，為附近所有物體或角色帶來一絲藍色色調(diào),；黃金時刻的陽光穿過一扇窗戶,，在沒有任何局部光源的情況下照亮整間房屋；當一扇外門被打開時,，光線進入房間,。

針對《堡壘之夜：大逃殺》第四章，虛幻引擎改進了Lumen的許多方面,。通過優(yōu)化整個系統(tǒng),，使我們能夠在支持Lumen的平臺上實現(xiàn)60FPS的幀率，同時極大地提高間接光照和反射的質(zhì)量,。

《堡壘之夜》的世界充滿了樹木和草地,，這是一片理想的試驗場，讓我們能夠改進Lumen間接光照在這類環(huán)境中的質(zhì)量,。

Nanite

Nanite徹底改變了美術(shù)師和設(shè)計師構(gòu)建虛擬世界的方式,，它在突破幾何細節(jié)極限的同時也簡化了創(chuàng)作過程。美術(shù)師不再需要考慮網(wǎng)格體LOD或給定對象的正確多邊形數(shù)量,，即可實現(xiàn)最佳視覺質(zhì)量和性能,。

在UE 5.0中，Nanite出色地實現(xiàn)了不透明的剛性幾何體,，《堡壘之夜》的城市環(huán)境充分利用了這一點,。無論鏡頭拉得多近，經(jīng)過建模的磚塊,、木材和窗戶裝飾都能展示復(fù)雜的細節(jié),。

從UE 5.1開始，Nanite支持了全局位置偏移和遮罩材質(zhì),，《堡壘之夜》的美術(shù)師能夠在極精致的動畫樹木和樹葉上使用這項技術(shù),。樹葉和草葉被建模成了隨風(fēng)自然搖曳的幾何體,。為了確保在任意渲染距離都能保留所有重要的茂盛細節(jié)，虛幻引擎團隊還引入了一種讓Nanite簡化植被幾何體的新方法,。

虛擬陰影貼圖

虛擬陰影貼圖（VSM）與Nanite相結(jié)合,，將美術(shù)師在《堡壘之夜：大逃殺》第四章中添加的所有復(fù)雜幾何細節(jié)凸顯了出來。與傳統(tǒng)的級聯(lián)陰影貼圖相比,，VSM最大的優(yōu)勢在于,，無論物體是近在玩家眼前，還是遠在地平線上,，它都能提供接近像素級精度的陰影細節(jié),。

新的《堡壘之夜》幾何體帶來了一個難題：需要進一步改進VSM，使其與植被及當日時間動態(tài)系統(tǒng)相配合——對于之前為提高性能而采用的許多陰影緩存方案來說,，此二者成了一道阻礙,。當然，這一切都必須符合60FPS的預(yù)算,。

《堡壘之夜》現(xiàn)在也在室內(nèi)使用了許多較小的局部光源,，如電燈或天花板頂燈。VSM緩存在這些地方表現(xiàn)出色,。像這樣大量使用局部光源讓我們有機會在UE 5.1中進一步提高VMS的性能,。通過“單通道投射”選項單次批量化處理許多光源的陰影更新，從而提高GPU的利用率,。團隊還建立了啟發(fā)式方法,，將遠距離光源的陰影更新分攤到多個幀中。

局部曝光

Lumen允許美術(shù)師創(chuàng)造出對比度極高的場景,，例如,，在非常暗的房間中透過窗戶看到明亮的室外,，或者在同一視圖中,，房屋表面被明亮的天空和太陽照亮，而室內(nèi)幾乎漆黑一片,。對于這種視圖,，單一的曝光值效果不佳：明亮區(qū)域最終會出現(xiàn)過度曝光，而黑暗區(qū)域則會近乎全黑,，無法看清,。

UE5中的曝光系統(tǒng)針對《堡壘之夜：大逃殺》第四章做出了改進，提供了更多工具讓美術(shù)師實現(xiàn)其所需的美術(shù)方向,，同時也帶來了更出色的性能,。美術(shù)師現(xiàn)在可以分別控制局部曝光在高光和陰影中的應(yīng)用，這有助于在高動態(tài)范圍光照條件下保留細節(jié),。除此之外,，局部曝光與后期處理管線中的其他部分（尤其是泛光和鏡頭光斑）更加深入地整合到了一起,，使結(jié)果更加一致。

虛幻引器還新支持了在忽略材質(zhì)屬性的同時,，基于照度計算自動曝光,。這有助于材質(zhì)在不同的光照條件下保持外觀的一致，并提高游戲過程中的圖像穩(wěn)定性,。

通過局部曝光保留高光和陰影細節(jié),，這是UE 5.0中的新功能。使用Lumen時,，務(wù)必設(shè)置局部曝光,！

時序超級分辨率

時序超級分辨率（TSR）通過將一些成本高昂的渲染計算分攤到多個幀中，實現(xiàn)大幅削減渲染極致4K圖像的成本,?？紤]到《堡壘之夜：大逃殺》第四章以60FPS運行的目標，團隊需要對TSR做出許多性能和質(zhì)量上的優(yōu)化,。因此,，UE 5.1中的TSR比在UE 5.0中發(fā)布的版本更好，也更快,。此外團隊還改進了TSR依據(jù)配置文件（低級,、中級、高級和史詩級）對性能和質(zhì)量的調(diào)整范圍,。

云層

為了配合《堡壘之夜：大逃殺》第四章中視覺保真度的飛躍,，團隊改進了虛幻引擎5.1中云層渲染的質(zhì)量。為了滿足嚴格的性能預(yù)算,，UE5在內(nèi)部會以較低的分辨率渲染云層,，并對其進行向上采樣。以前,，這會導(dǎo)致遮擋了背景云層的前景網(wǎng)格體周圍產(chǎn)生不完整的邊緣,，致使明亮的天空顏色在邊緣處滲透出來。在UE 5.1中,，可以更好地解決全分辨率下云層向上采樣的問題,，不會出現(xiàn)這種滲透。團隊還改進了當網(wǎng)格體從云層前穿行而過時,，對云層的時序重建工作,，有效地減少了因移除遮擋而產(chǎn)生的尾跡。

Niagara

《堡壘之夜》利用Niagara視效系統(tǒng)創(chuàng)造了由美術(shù)師主導(dǎo)的程序化破壞效果,。Niagara能夠?qū)τ螒蜃龀龇磻?yīng),，每當武器擊中目標時，都能生成并準確模擬飛濺的碎片,。

《堡壘之夜：大逃殺》第四章中新推出的高保真火焰使用基于體素的傳播機制,，更好地表現(xiàn)了火焰在表面和地形上的蔓延,，同時還支持在載具及物理對象間傳播火焰。為了正確放置火焰,，并將其對準到燃燒表面,，該系統(tǒng)使用了在引擎內(nèi)部經(jīng)過烘焙的Niagara流體模擬，并將其應(yīng)用到了Niagara粒子中（數(shù)據(jù)讀取自火焰游戲系統(tǒng)）,。

對世界構(gòu)建的支持

隨著第四章的發(fā)布,，《堡壘之夜：大逃殺》現(xiàn)在在每個平臺上都使用了UE5最新的世界構(gòu)建和自動流送解決方案。其中包括世界分區(qū),、數(shù)據(jù)層,、關(guān)卡實例、自動HLOD以及一Actor一文件,。這套工具集有助于建立更具協(xié)作性的工作流程,，并提升關(guān)卡設(shè)計師和美術(shù)師構(gòu)建世界的效率。

與《堡壘之夜》之前版本中使用的自定義流送解決方案相比,，目前方案最大的一個不同之處是,，新的世界分區(qū)系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化，開發(fā)者需要付出的時間更少了,，同時,，HLOD的過渡也更加穩(wěn)定，提供了更好的整體游戲體驗,。

第四章包含超過10萬個Actor文件,，為了更有效地處理如此之多的文件，團隊改進了變更列表窗口,，增加了新的用戶體驗和新的非受控變更列表類型,，并將它與場景大綱視圖和主視口更好地集成在了一起。

為了給第四章提供支持,，虛幻引擎的進一步改進是在尋路網(wǎng)格體（靜態(tài)和動態(tài)）的生成功能中添加對世界分區(qū)的支持,。這意味著你可以加載一個世界單元，為其生成尋路網(wǎng)格體,，將其序列化,，然后卸載該單元并繼續(xù)處理下一單元。

在UE 5.1中,，所有開發(fā)者都可以使用這些經(jīng)過改進的功能，并且,，隨著《堡壘之夜》團隊不斷對這些功能展開實戰(zhàn)測試,，我們可以期待在未來版本中看到進一步的改進。

智能對象和狀態(tài)樹

智能對象允許AI在關(guān)卡中選擇一個對象或區(qū)域,，并動態(tài)注入行為,。相關(guān)的數(shù)據(jù)和配置（如動畫）會被存儲在對象中,，而不是代理中，這實現(xiàn)了大量代理之間的共享,，促成了更高效的內(nèi)存利用和更出色的性能,，無需編輯核心行為即可更靈活地擴展默認行為。

狀態(tài)樹是一種可擴展的通用狀態(tài)機,，它在靈活的決策樹結(jié)構(gòu)（以及直觀而緊湊的用戶界面）中結(jié)合了經(jīng)典的狀態(tài)機機制,，同時保留了高性能。

這兩項技術(shù)在UE 5.0版本中是作為實驗功能發(fā)布的,，但經(jīng)過《堡壘之夜：大逃殺》第四章中的成功部署后,，它們在5.1版本中已進入生產(chǎn)就緒狀態(tài)。在第四章之前,，智能對象只被用于讓AI播放簡單的動畫或表情,。通過在智能對象流程中整合狀態(tài)樹，我們成功地實現(xiàn)了更復(fù)雜,、更豐富的機器人行為,，例如機器人與《堡壘之夜》篝火互動的方式。

更高的開發(fā)者效率

虛幻引擎一直在尋找提高開發(fā)者效率的方法,，讓他們可以專注于創(chuàng)作過程,。《堡壘之夜》采用了新的圖形技術(shù),，如磁盤空間占用量更大的Nanite,，這帶來了一項挑戰(zhàn)：尋找方法減少團隊加載游戲或從Perforce獲取內(nèi)容的時間。

龐大且分布于多個地點的《堡壘之夜》團隊從新的虛幻云DDC中獲益匪淺,，這是一個為派生數(shù)據(jù)緩存建立的全球高效模型,，允許團隊成員快速訪問紋理或網(wǎng)格體等內(nèi)容的優(yōu)化版本，消除了在本地進行處理的需要,。因此,，《堡壘之夜》中的編輯器加載時間至少快了2倍。

虛擬資產(chǎn)減少了內(nèi)容的磁盤占用量,，從而將《堡壘之夜》單個工作空間的同步時間縮短了四倍以上,；通過刪除多個工作空間共用的重復(fù)數(shù)據(jù)，我們甚至還可以節(jié)省更多磁盤空間和同步時間,。我們從虛幻資產(chǎn)較小的類屬性（如紋理分辨率和格式等）中剝離出了原始紋理像素等大體積數(shù)據(jù),，并將它們分開存儲。從表面看,，虛擬資產(chǎn)與普通虛幻資產(chǎn)并沒有區(qū)別,，但是它們要小很多倍。開發(fā)者的工作流程幾乎無需做出改變,，而客戶端只在需要時才會下載要在編輯器中使用的數(shù)據(jù),，顯著減少了等待Perforce進行同步的時間,。

機器學(xué)習(xí)

虛幻引擎的機器學(xué)習(xí)（ML）變形器允許用戶使用自定義的Maya插件訓(xùn)練將在虛幻引擎中實時運行的機器學(xué)習(xí)模型，為復(fù)雜的專有綁定（或任意變形）創(chuàng)建高保真的近似模擬,。

在第四章中,，《堡壘之夜》團隊使用ML變形器實現(xiàn)了更高質(zhì)量的角色肌肉和布料變形，Hulk和Sunlit是第一批從中受益的角色,。團隊能夠通過外部DCC工具捕獲復(fù)雜的變形和模擬,，并將幾何結(jié)果注入它們的游戲綁定。這次實戰(zhàn)測試的結(jié)果是,，ML變形器在UE 5.1中從實驗版升級到了測試版,，同時，團隊與ML變形器的工程師展開了密切合作,，使該技術(shù)有機會得到進一步完善,，他們計劃在UE 5.2中增加新功能和穩(wěn)定性修復(fù)。

MetaHuman框架

在第四章中,，《堡壘之夜》團隊與3Lateral及MetaHuman團隊的開發(fā)者密切合作,，升級了《堡壘之夜》角色的面部動畫功能。其中包括一些對角色質(zhì)量的更新,，例如增加了新角色的表情和關(guān)節(jié)數(shù)量,，創(chuàng)建了新的綁定和動畫工具，將面部動畫推向了新的高度,。

因此,，虛幻引擎5.1改進了綁定邏輯的運行時功能，將性能開銷控制在了約束范圍內(nèi),，還專門創(chuàng)建了重映射節(jié)點,，為《堡壘之夜》中MetaHuman技術(shù)的向前和向后兼容性提供了支持。

本文轉(zhuǎn)自虛幻引擎官網(wǎng)~