虛幻引擎5到底有多強?

虛幻引擎5到底有多強?

前幾天晚上,美國遊戲開發商 Epic Games 宣佈虛幻引擎更新到了第五代(Unreal Engine 5),並公佈了一段 PlayStation5 上的真機演示影片。

作為 Epic Games 為第一人稱射擊遊戲而專門設計開發的遊戲引擎,虛幻引擎名聲不小,《彩虹六號》、《戰爭機器》、《絕地求生》、《要塞英雄》等重量級射擊遊戲都選擇了它。如今距離虛幻引擎 4 的初次露面已經過去了八年,Epic Games 終於做好了 5。

虛幻引擎 5 有多強,看影片表現最直觀:

在這段清晰度衝破螢幕、細節直接讓人大腦過載的影片裡 ,虛幻引擎 5 瘋狂炫技,無論是光線在不同材質上的反射表現還是遊戲中模型的無限細節,都讓玩家有被次世代加速的感覺。

視覺上的衝擊讓不少外媒所說了「前所未有」、「真正的次世代」這樣的高評價,然而虛幻引擎 5 到底在哪些技術上取得了突破,對玩家和遊戲行業來說又意味著什麼,不是一句「次世代已經到來」就能夠概括的。

解放美術師的新技術

據 Epic 開發人員介紹,虛幻引擎 5 能做到「即時渲染細節能夠媲美電影 CG 和真實世界」,主要用到了兩大核心技術,Lumen 和 Nanite

虛幻引擎 5 的第一支柱,是所謂的 Lumen 系統。它是一套全動態全局光照解決方案,能夠對情境和光照變化做出即時反應。

在演示影片中,改變光源方向時,山洞裡的光線立刻開始跟著變換,而且在石頭、山崖間不斷反射,連沒有直接被光找到的地方也有光感,即使沒有用到光線追蹤,也能產生和真實世界一樣的照明效果。

Epic 表示,這種動態照明系統將讓光照貼圖成為歷史。小到打開手電或在天花板上開個洞,大到日出日落和天象變化,美術師僅需在引擎上放置一個光源,就能立刻看到光照效果,而不用再在開發過程中每移動一次光源就得等貼圖烘焙完成。

其實類似的光線追蹤效果也不新鮮,2018年 NVIDIA 發佈的即時光線追蹤演算法 RTX 已經在《當個創世神》裡用上了。


▲RTF 實現的效果與 Lumen 類似

但在主機上實現即時光線追蹤,這還是第一次,更別提「在宏大而精細的情境中渲染間接鏡面反射,和可以無限反彈的漫反射」了。在下圖中,即使在沒有直接光照的暗處,玩家也能看到反光的金屬盾牌,光線就像在現實中一樣在物體表面不斷漫反射,遊戲中的每一幀都逼近電影 CG 的品質。 

Epic 提到,動態全局光照除了效果更真實、渲染更快捷之外,還可能改變遊戲玩法。演示影片中被照到的甲蟲四處逃竄,和光源產生了互動。

遊戲內要素和動態光源的互動能產生的可能性非常多,比如用在遊戲的解謎關卡里,用在迷宮的指示上,或者用在視野受限的恐怖遊戲裡。

▲被正午光線照到才會出現的沃力達.諾神廟

虛幻引擎 5 的第二大技術,是微多邊形幾何體渲染技術 Nanite。Ninante 能讓美術師直接在遊戲中表現出超高精度的模型,而不受貼圖面數預算的限制。

在現有的開發引擎上,美術師被模型面數掐的死死的,把大量的時間耗費在高低模之間的轉換工作上。舉個例子,《薩爾達傳說:曠野之息》中,林克模型的貼圖面數是 1.2 萬面,比《天空之劍》裡的林克面數多了兩倍,已經創造了整個系列的新紀錄。


▲1.2 萬面已經很精細了

然而作為對比,使用了 Nanite 的遊戲畫面裡多邊形再也沒有數量的限制,可以多達上百億個。下圖中坑坑窪窪的表面並不是噪點,而是不計其數的多邊形,每一個多邊形都是模型的一面,都有不同的色彩表現。

在 Nanite 的支援下,美術師不需要再犧牲高清素材手動導出法線貼圖,再貼到面數比較少的低模上,在機械重複的工作上浪費時間,而是可以直接把電影等級的高清素材導入引擎。無論是 Zbrush 掃瞄好的模型,還是 CAD 掃瞄數據,都能在虛幻引擎 5 裡導入,畫面品質不會再有任何損失。

多邊形如此不值錢,以至於演示影片中的一個雜魚都能有 3300 萬個多邊型。


▲直接用 Zbrush 導入的,3300 萬面的雜魚

距離實際應用還有多遠?

面對這種畫面效果,我當然是興奮的,當然是想盡快買進 PS5 的。然而只憑這段演示影片,還是不能高興的太早。

首先,如果不出意外,虛幻引擎 5 預覽版將在 2021 年初發佈,2021 年底才能發佈完整版,在實際開發過程中是否真的能實現「光源變化立等可見」、「一鍵導入高精度模型」等功能,還要等明年才能見分曉。

而對於玩家來說,實際體驗到虛幻引擎 5 的等待時間可能更長。

過去幾年裡,遊戲開發的成本不斷上升,3A 大作的開發週期也越來越長。虛幻引擎 4 發佈四年後,才出現了第一批用它開發的遊戲,而即使是今天,實機效果達到虛幻引擎 4 演示畫面的遊戲也不太多。因此保守估計,玩家想要玩到 Epic 演示影片裡那樣高品質的遊戲,怎麼著也得五年之後了。


▲8 年前的虛幻引擎 4 演示畫面,今天看來還是挺不錯的

對於遊戲開發者而言,另一種聲音是「更願意看到更低成本,更高效的 pipeline」,而不是更逼真的光照和更大的多邊形數量。並伴隨更高品質的畫面而來的,是更高的投入和更大的風險,對於開發者而言這也許不完全是一件好事,反而可能求穩為上,失去了探索新玩法的機會。畢竟引擎只是開發工具,遊戲的核心競爭力還是遊戲到底好不好玩。

最有力的證明,可能就是在 Epic,微軟,NVIDIA 都在為更真實的光線、更精細的模型而奮鬥時,任天堂表示自己完全不在乎,並且把遊戲人物全都變成了摺紙。

 

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