虛幻5引擎在游戲美術中的應用

劉浩宇

摘要：2020年，著名游戲開發公司EPIC公布了他們的最新次世代引擎——虛幻引擎5。新引擎所帶來的Nanite虛擬多邊形幾何體技術迅速成為次世代游戲制作的重中之重，它極大程度上提升了游戲的開發效率，為開發者減少工作量。本文中將簡單介紹虛幻5引擎，并著重探討了虛幻5引擎在游戲美術中的具體應用。

關鍵詞：虛幻引擎5;Nanite虛擬多邊形幾何體技術;Lumen;游戲美術

前言：

全新的虛幻5引擎為次世代游戲開發及其制作者帶來了福音，它令實時渲染細節可以媲美電影CG與真實世界，通過高效率的工具與內容庫設計制作不同體量級的游戲，適合任何規模的游戲開發團隊。

一、虛幻5引擎內容概述

虛幻5引擎是EPIC GAME公司所開發的一款商用游戲引擎，該引擎在視頻渲染功能上得以進一步強化，且加入了實時渲染技術，目前該引擎能夠服務于建筑表現、景觀表現、游戲美術、影視特效等諸多跨界產品開發領域。作為一款優秀的全能型引擎，它在游戲美術中的應用是非常亮眼的。

具體來講，虛幻5引擎中就囊括了兩大核心技術：Nanite和Lumen。首先是Nanite，它是虛擬為多邊形幾何體技術，該技術在游戲美術設計中作用很大，可以表現任何幾何體細節。具體來講，它其中包含了數以億計的多邊形，可在游戲美術設計中直接導入虛幻引擎，進而實現Nanite幾何體的實時流送和縮放，因此在虛幻5引擎中是無需考慮多邊形數量預算和內存預算的，它可實現細節層面上的法線貼圖優化，確保游戲設計者能夠手動編輯LOD，同時保證畫面質量絲毫不會受損。

再看Lumen，它屬于一套全動態、全局光照的解決方案，在針對某些游戲美術特定場景的光照變化做出實時反應。該技術的另一大優勢就是不需要任何專門光線追蹤硬件，其所設計的場景宏大且精細，其中對于間接場景的渲染也非常到位。在Lumen技術支持下，從毫米級到千米級的漫反射設計，在游戲美術設計中，也通過Lumen技術創建動態場景。比如說在國產游戲大作《黑悟空》中就采用了虛幻5作為主力引擎。在游戲美術演示動畫中，通過改變白天的日照角度，配合系統、結合實際情況調整間接光照，在Lumen技術的支持下為游戲美術設計師節省了大量制作設計時間。在不需編輯光照貼圖UV的基礎之上，也能結合光照效果對主機上所運行的游戲進行設計優化[1]。

二、虛幻5引擎在游戲美術中的應用

（一）對球幕動畫的制作優化

在游戲美術設計中，如今采用虛幻5引擎可確保游戲美術設計優化，例如在設計優質的游戲美術預覽動作過程中需要結合虛幻引擎預覽粒子效果進行個調整，確保虛幻引擎操作視窗中粒子效果真實可信。比如說在游戲美術中設計制作一團火焰特效，如果采用傳統三維動畫中的播放動畫可能在定位坐標點上優化視窗效果，配合圖像渲染展現所設計美術動畫效果，如此可以作為火焰特效調整的重要依據。而現如今，采用虛幻5引擎制作粒子特效更加得心應手，因為所有粒子效果都可以設計為所見即所得的效果，且效果修改制作成果表達也非常出色。考慮到虛幻引擎具備優秀的顯示效果，所以在設計過程中可以發揮游戲美術設計師極強的設計代入感，這也為優質的球幕動畫效果設計奠定良好基礎。

而在利用虛幻5引擎設計球幕游戲美術動畫中實時且宏大的場景時也能保證做到效果真實。考慮到戶外效果模型重復率相對較高、數據量較大，所以可以通過引擎調整三維軟件中抽象線框，合理顯示樹木效果。作為專業的游戲引擎，它在設計球幕動畫過程中保證內部視覺形式優化到位，同時可以保證觀賞者能夠輕松觀察樹木細節效果，沉浸感十足，為游戲影片帶來了突破性改變和極大的視覺沖擊。

（二）渲染技術能夠輔助動畫制作

顯而易見，虛幻5引擎中的實時渲染技術是一大亮點，它在解決游戲美術動畫渲染問題、提升渲染效率方面表現出色。伴隨三維軟件渲染速度的不斷加快、觀眾審美的不斷提升、游戲美術制作精良度的不斷提高，實時渲染技術在輔助動畫制作方面作用地位愈發重大。就實時渲染技術應用過程中，它主要將預先需要渲染好的圖像放置于一個場景中并整合成一個整體場景，然后配合獨立組件應用材質參數與光源，精確控制細節，以追求達到最好的畫面效果。例如在《魔獸世界》的CG宣傳片中就采用到了虛幻引擎5的實時渲染技術，效果拔群。

三、虛幻5引擎在游戲美術中的應用價值

虛幻5引擎在游戲美術中的應用價值有目共睹，就現有游戲的美術設計開發工作中，基于不同場景的設計已經逐漸從靜態向動態轉化，這其中的所有信息都是經過虛幻5引擎精心提前烘焙的，所有游戲美術細節都被寫入到場景貼圖中，光源信息在游戲美術設計中也能實現自由改變，這為開發者的游戲設計思路拓展創造了無限可能性。舉例來說，某一個游戲美術場景中要求展現豐富的破壞效果，其光線效果可能非常簡單，采用虛幻5引擎就能避免某些不合理的光線效果出現。實際上，這得益于Lumen技術對于場景中光照變化所作出的實時反應，在結合部分游戲美術設計限制過程中，它也確保設計師能夠更加自由的、開放的設計游戲關卡、謎題關卡以及場景美工內容，讓游戲美術設計風格更加動態多變化[2]。

結束語：

綜上所述，虛幻5引擎作為一款全新的游戲美術設計開發引擎，它在核心技術Nanite與Lumen的共同支持下實現了更加精細化、動態化的美術動畫有效渲染，為制作出場景更為宏大、細節更為精湛的游戲作品創造了利好條件。所以說，虛幻5引擎作為一個被廣泛使用的公開引擎，它顯然可以惠及更多開發者，讓中小型工作室，以及個人開發者可以進一步提高游戲畫面表現。

參考文獻：

[1] 齊森. 三維游戲引擎技術在游戲美術前期視覺化創作中的運用[J]. 美術教育研究， 2019（6）：2.

[2] 王泓賢. 基于虛幻引擎的3D動畫創作研究與應用[J]. 文化產業， 2020（20）：2.