圖片來(lái)自虛幻引擎官網(wǎng)

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(jué)保真度和細(xì)節(jié)得到了質(zhì)的提升。這并不是巧合，通過(guò)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，我們?cè)谡嬲挠螒蜷_(kāi)發(fā)壓力下對(duì)新功能做出了實(shí)戰(zhàn)測(cè)試。這一舉措促使我們改進(jìn)了在UE 5.0中引入的創(chuàng)新功能集，它們隨后被交付給了《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)使用。

我們之前通過(guò)《黑客帝國(guó)覺(jué)醒：虛幻引擎5體驗(yàn)》對(duì)UE5中的功能進(jìn)行了測(cè)試，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(kāi)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(kāi)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(huà)面、精致的植被以及晝夜循環(huán)。

在這篇博客文章中，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。我們還會(huì)提供一些深層次文章的鏈接，它們更加詳細(xì)地介紹了我們對(duì)Lumen、Nanite和虛擬陰影貼圖的改進(jìn)，探討了我們從《堡壘之夜：大逃殺》第四章的工作中所汲取的經(jīng)驗(yàn)，我們相信這些經(jīng)驗(yàn)將有助于你使用虛幻引擎5創(chuàng)建更加精致、快速的開(kāi)放世界游戲。

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(guò)Lumen實(shí)現(xiàn)：一面藍(lán)色的墻，為附近所有物體或角色帶來(lái)一絲藍(lán)色色調(diào)；黃金時(shí)刻的陽(yáng)光穿過(guò)一扇窗戶，在沒(méi)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(kāi)時(shí)，光線進(jìn)入房間。

我們針對(duì)《堡壘之夜：大逃殺》第四章，在虛幻引擎中改進(jìn)了Lumen的許多方面。我們優(yōu)化了整個(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(shù)木和草地，這是一片理想的試驗(yàn)場(chǎng)，讓我們能夠改進(jìn)Lumen間接光照在這類環(huán)境中的質(zhì)量。

堡壘之夜

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(jiǎn)化了創(chuàng)作過(guò)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(jué)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(wú)論鏡頭拉得多近，經(jīng)過(guò)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(kāi)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(huà)樹(shù)木和樹(shù)葉上使用這項(xiàng)技術(shù)。樹(shù)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)，我們還引入了一種讓Nanite簡(jiǎn)化植被幾何體的新方法。

游戲畫(huà)面

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(lái)。與傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)陰影貼圖相比，VSM最大的優(yōu)勢(shì)在于，無(wú)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》幾何體為我們帶來(lái)了一個(gè)難題：我們需要進(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)于我們之前為提高性能而采用的許多陰影緩存方案來(lái)說(shuō)，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。我們可以通過(guò)“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。我們還建立了啟發(fā)式方法，將遠(yuǎn)距離光源的陰影更新分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)幀中。

游戲畫(huà)面測(cè)試

Lumen允許美術(shù)師創(chuàng)造出對(duì)比度極高的場(chǎng)景，例如，在非常暗的房間中透過(guò)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(yáng)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(guò)度曝光，而黑暗區(qū)域則會(huì)近乎全黑，無(wú)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(lái)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。

我們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(guò)程中的圖像穩(wěn)定性。

時(shí)序超級(jí)分辨率（TSR）通過(guò)將一些成本高昂的渲染計(jì)算分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)幀中，使我們能夠大幅削減渲染漂亮4K圖像的成本。考慮到《堡壘之夜：大逃殺》第四章60FPS的目標(biāo)，我們需要對(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比我們?cè)赨E 5.0中發(fā)布的版本更好，也更快。我們還改進(jìn)了TSR依據(jù)配置文件（低級(jí)、中級(jí)、高級(jí)和史詩(shī)級(jí)）對(duì)性能和質(zhì)量的調(diào)整范圍。

我們會(huì)在即將發(fā)布的一篇博客文章中深入探討這些改進(jìn)的技術(shù)細(xì)節(jié)。

為了配合《堡壘之夜：大逃殺》第四章中視覺(jué)保真度的飛躍，我們改進(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(lái)。在UE 5.1中，我們可以更好地解決全分辨率下云層向上采樣的問(wèn)題，不會(huì)出現(xiàn)這種滲透。我們還改進(jìn)了當(dāng)網(wǎng)格體從云層前穿行而過(guò)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。

云層圖片

《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(guò)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)）。

游戲畫(huà)面

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(kāi)發(fā)者需要付出的時(shí)間更少了，同時(shí)，HLOD的過(guò)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(guò)10萬(wàn)個(gè)Actor文件，為了更有效地處理如此之多的文件，我們改進(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(chǎng)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，我們做的進(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(kāi)發(fā)者都可以使用這些經(jīng)過(guò)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(kāi)實(shí)戰(zhàn)測(cè)試，我們可以期待在未來(lái)版本中看到進(jìn)一步的改進(jìn)。

游戲畫(huà)面，這張截圖將會(huì)以寬屏的方式展示

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(huà)）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(wú)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(shù)是一種可擴(kuò)展的通用狀態(tài)機(jī)，它在靈活的決策樹(shù)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(guò)《堡壘之夜：大逃殺》第四章中的成功部署后，它們?cè)?.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(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)或表情。通過(guò)在智能對(duì)象流程中整合狀態(tài)樹(shù)，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。

游戲畫(huà)面

我們一直在尋找提高開(kāi)發(fā)者效率的方法，讓他們可以專注于創(chuàng)作過(guò)程?！侗局埂凡捎昧诵碌膱D形技術(shù)，如磁盤空間占用量更大的Nanite，這為我們帶來(lái)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(wèn)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(guò)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(kāi)存儲(chǔ)。從表面看，虛擬資產(chǎn)與普通虛幻資產(chǎn)并沒(méi)有區(qū)別，但是它們要小很多倍。開(kāi)發(fā)者的工作流程幾乎無(wú)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。

虛幻引擎的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）變形器允許你使用自定義的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(guò)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(cè)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(cè)試版，同時(shí)，團(tuán)隊(duì)與ML變形器的工程師展開(kāi)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)。

在第四章中，《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)與3Lateral及MetaHuman團(tuán)隊(duì)的開(kāi)發(fā)者密切合作，升級(jí)了《堡壘之夜》角色的面部動(dòng)畫(huà)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(huà)工具，將面部動(dòng)畫(huà)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(kāi)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。

我們希望你喜歡我們?cè)凇侗局梗捍筇託ⅰ返谒恼碌拈_(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)虛幻引擎5.1做出的所有改進(jìn)，并發(fā)現(xiàn)它們有助于你將游戲的視覺(jué)保真度提升到新水平。我們期待看到結(jié)果！