十二月初,，當(dāng)《堡壘之夜：大逃殺》第四章第一賽季發(fā)布時(shí),，玩家很難不注意到視覺保真度和細(xì)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(shí)序超級(jí)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(duì)新功能做出了實(shí)戰(zhàn)測試,。這一舉措促使虛幻引擎改進(jìn)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(tuán)隊(duì)使用,。

《黑客帝國覺醒：虛幻引擎5體驗(yàn)》在最新一代的主機(jī)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(tuán)隊(duì)面臨著新出現(xiàn)的挑戰(zhàn)：確保游戲在所有平臺(tái)上以60FPS的幀率運(yùn)行,，同時(shí)在以建設(shè)和破壞為特色的大型動(dòng)態(tài)開放世界中提供當(dāng)今玩家所期望的質(zhì)量——高標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)并因此獲益良多的功能,。Lumen、Nanite和虛擬陰影貼圖的改進(jìn)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(yàn),，相信這些經(jīng)驗(yàn)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(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)反應(yīng),。舉例而言，你可以通過Lumen實(shí)現(xiàn)：一面藍(lán)色的墻,，為附近所有物體或角色帶來一絲藍(lán)色色調(diào),；黃金時(shí)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(dāng)一扇外門被打開時(shí)，光線進(jìn)入房間,。

針對(duì)《堡壘之夜：大逃殺》第四章,，虛幻引擎改進(jìn)了Lumen的許多方面,。通過優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)，使我們能夠在支持Lumen的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)60FPS的幀率,，同時(shí)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(yàn)場,，讓我們能夠改進(jìn)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(jì)師構(gòu)建虛擬世界的方式，它在突破幾何細(xì)節(jié)極限的同時(shí)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(duì)象的正確多邊形數(shù)量,，即可實(shí)現(xiàn)最佳視覺質(zhì)量和性能。

在UE 5.0中,，Nanite出色地實(shí)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(diǎn)。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(xì)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(dòng)畫樹木和樹葉上使用這項(xiàng)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(xì)節(jié),，虛幻引擎團(tuán)隊(duì)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(xì)節(jié)凸顯了出來,。與傳統(tǒng)的級(jí)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(yuǎn)在地平線上，它都能提供接近像素級(jí)精度的陰影細(xì)節(jié),。

新的《堡壘之夜》幾何體帶來了一個(gè)難題：需要進(jìn)一步改進(jìn)VSM,，使其與植被及當(dāng)日時(shí)間動(dòng)態(tài)系統(tǒng)相配合——對(duì)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(dāng)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(jī)會(huì)在UE 5.1中進(jìn)一步提高VMS的性能。通過“單通道投射”選項(xiàng)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(tuán)隊(duì)還建立了啟發(fā)式方法，將遠(yuǎn)距離光源的陰影更新分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)幀中,。

局部曝光

Lumen允許美術(shù)師創(chuàng)造出對(duì)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(duì)于這種視圖,，單一的曝光值效果不佳：明亮區(qū)域最終會(huì)出現(xiàn)過度曝光，而黑暗區(qū)域則會(huì)近乎全黑,，無法看清,。

UE5中的曝光系統(tǒng)針對(duì)《堡壘之夜：大逃殺》第四章做出了改進(jìn)，提供了更多工具讓美術(shù)師實(shí)現(xiàn)其所需的美術(shù)方向,，同時(shí)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(dòng)態(tài)范圍光照條件下保留細(xì)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(shí),，基于照度計(jì)算自動(dòng)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(xì)節(jié)，這是UE 5.0中的新功能,。使用Lumen時(shí),，務(wù)必設(shè)置局部曝光！

時(shí)序超級(jí)分辨率

時(shí)序超級(jí)分辨率（TSR）通過將一些成本高昂的渲染計(jì)算分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)幀中,，實(shí)現(xiàn)大幅削減渲染極致4K圖像的成本,。考慮到《堡壘之夜：大逃殺》第四章以60FPS運(yùn)行的目標(biāo),，團(tuán)隊(duì)需要對(duì)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(tuán)隊(duì)還改進(jìn)了TSR依據(jù)配置文件（低級(jí)、中級(jí)、高級(jí)和史詩級(jí)）對(duì)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(tuán)隊(duì)改進(jìn)了虛幻引擎5.1中云層渲染的質(zhì)量。為了滿足嚴(yán)格的性能預(yù)算,，UE5在內(nèi)部會(huì)以較低的分辨率渲染云層，并對(duì)其進(jìn)行向上采樣,。以前,，這會(huì)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(huì)出現(xiàn)這種滲透,。團(tuán)隊(duì)還改進(jìn)了當(dāng)網(wǎng)格體從云層前穿行而過時(shí),，對(duì)云層的時(shí)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(dāng)武器擊中目標(biāo)時(shí),，都能生成并準(zhǔn)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(jī)制，更好地表現(xiàn)了火焰在表面和地形上的蔓延,，同時(shí)還支持在載具及物理對(duì)象間傳播火焰,。為了正確放置火焰，并將其對(duì)準(zhǔn)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(duì)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(gè)平臺(tái)上都使用了UE5最新的世界構(gòu)建和自動(dòng)流送解決方案,。其中包括世界分區(qū)、數(shù)據(jù)層,、關(guān)卡實(shí)例,、自動(dòng)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(jì)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(gè)不同之處是,，新的世界分區(qū)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,，開發(fā)者需要付出的時(shí)間更少了，同時(shí)，HLOD的過渡也更加穩(wěn)定,，提供了更好的整體游戲體驗(yàn),。

第四章包含超過10萬個(gè)Actor文件，為了更有效地處理如此之多的文件,，團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了變更列表窗口,，增加了新的用戶體驗(yàn)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(jìn)一步改進(jìn)是在尋路網(wǎng)格體（靜態(tài)和動(dòng)態(tài)）的生成功能中添加對(duì)世界分區(qū)的支持。這意味著你可以加載一個(gè)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(jìn)的功能，并且,，隨著《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)不斷對(duì)這些功能展開實(shí)戰(zhàn)測試,，我們可以期待在未來版本中看到進(jìn)一步的改進(jìn)。

智能對(duì)象和狀態(tài)樹

智能對(duì)象允許AI在關(guān)卡中選擇一個(gè)對(duì)象或區(qū)域,，并動(dòng)態(tài)注入行為,。相關(guān)的數(shù)據(jù)和配置（如動(dòng)畫）會(huì)被存儲(chǔ)在對(duì)象中，而不是代理中,，這實(shí)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?cái)U(kuò)展默認(rèn)行為,。

狀態(tài)樹是一種可擴(kuò)展的通用狀態(tài)機(jī),，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(jī)機(jī)制，同時(shí)保留了高性能,。

這兩項(xiàng)技術(shù)在UE 5.0版本中是作為實(shí)驗(yàn)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(jìn)入生產(chǎn)就緒狀態(tài),。在第四章之前,，智能對(duì)象只被用于讓AI播放簡單的動(dòng)畫或表情。通過在智能對(duì)象流程中整合狀態(tài)樹,，我們成功地實(shí)現(xiàn)了更復(fù)雜,、更豐富的機(jī)器人行為，例如機(jī)器人與《堡壘之夜》篝火互動(dòng)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(xiàng)挑戰(zhàn)：尋找方法減少團(tuán)隊(duì)加載游戲或從Perforce獲取內(nèi)容的時(shí)間。

龐大且分布于多個(gè)地點(diǎn)的《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)從新的虛幻云DDC中獲益匪淺,，這是一個(gè)為派生數(shù)據(jù)緩存建立的全球高效模型,，允許團(tuán)隊(duì)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(jìn)行處理的需要,。因此,，《堡壘之夜》中的編輯器加載時(shí)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(gè)工作空間的同步時(shí)間縮短了四倍以上；通過刪除多個(gè)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(shí)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(chǔ),。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(shí)才會(huì)下載要在編輯器中使用的數(shù)據(jù)，顯著減少了等待Perforce進(jìn)行同步的時(shí)間,。

機(jī)器學(xué)習(xí)

虛幻引擎的機(jī)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(shí)時(shí)運(yùn)行的機(jī)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(tuán)隊(duì)使用ML變形器實(shí)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(tuán)隊(duì)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(shí)戰(zhàn)測試的結(jié)果是，ML變形器在UE 5.1中從實(shí)驗(yàn)版升級(jí)到了測試版,，同時(shí),，團(tuán)隊(duì)與ML變形器的工程師展開了密切合作，使該技術(shù)有機(jī)會(huì)得到進(jìn)一步完善,，他們計(jì)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(tuán)隊(duì)與3Lateral及MetaHuman團(tuán)隊(duì)的開發(fā)者密切合作,，升級(jí)了《堡壘之夜》角色的面部動(dòng)畫功能,。其中包括一些對(duì)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(dòng)畫工具,，將面部動(dòng)畫推向了新的高度,。

因此，虛幻引擎5.1改進(jìn)了綁定邏輯的運(yùn)行時(shí)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(diǎn)，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)~