虛幻引擎5在影視制作方面的優勢

張健銘 張晶

摘要：影視數字化誕生以來，影視行業技術飛速發展，逐漸趨于成熟，在這種成熟的背景下，大家越來越重視內容的生產和對內容的創新創意，虛幻引擎5版本的出現，更是提供了更多實實在在的工具和可能，讓影視制作有了新的平臺，有了新的效率工具，打破了傳統的制作流程，簡化、整合流程的同時降低了對人員的需求。強大的引擎帶來了更多逼真的效果，大大減少了在傳統影視特效中的模型材質紋理貼圖的繁瑣流程。

關鍵詞：虛幻引擎 虛擬現實 影視制作 游戲開發 元宇宙

中圖分類號：J943.12文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2022）06（a）-0000-00

1 虛幻引擎5概述

虛幻引擎5是用于游戲的設計制作平臺或者系統，通過已經編寫好的可編輯電腦游戲系統或者一些交互式實時圖像應用程序的核心組件來實現快速制作。因為為游戲設計者提供各種編寫游戲所需的各種工具，所以可以讓游戲設計者不用一切從零開始，快速地制作出想要的游戲內容和效果，不用為了實現某些效果而浪費大量的時間。簡單來說，就是游戲引擎是開發者寫的一堆代碼框架，而游戲開發者就用這堆代碼框架，來快速實現游戲開發[1]。

2 虛幻引擎5與影視的關系

虛幻引擎5既然是為游戲服務，那么又怎么跟影視產生了火花？這個主要是因為虛幻引擎5擁有兩大部分：游戲引擎和游戲資源，也就是游戲=引擎（程序代碼）+資源（圖象、聲音、動畫等）。影視從業者利用的也就是后半部分資源（圖象、聲音、動畫等）。

UE是目前世界上最知名、授權最廣的頂尖游戲平臺，在全球擁有八成份額，虛幻引擎5是制作大型游戲的制作和開發平臺，似乎跟影視沒有太直接的關系，大家還是更愿意將其視為大型游戲平臺，在這里我們不談《鬼泣》等大型游戲，單純從影視創作的流程和效果中去看UE帶給影視從業者的驚喜。

3 傳統影視制作與虛幻引擎5制作的對比

3.1傳統影視制作

傳統影視制作流程相對復雜，環節多，軟件多，耗時長，至少要有概念設計、模型制作、材質、貼圖、動畫、流體動力學、燈光，渲染合成等。在一系列復雜的環節中，有一些還有相當一部分需要消耗掉大量時間才能進行渲染才能預覽，然后再次進入反復修改的環節，所以從傳統影視制作流程提升工作效率是比較困難的事情，因此很多導演就此對于能將就的鏡頭或者情節便不再苛求，用以節省制作時間。傳統的影視制作非常消耗時間，因為其大量時間和精力放在了內容制作、材質、燈光、視覺場景搭建，渲染合成、調色等過程中。

3.2虛幻引擎5影視制作

當UE虛擬引擎出現后，令很多影視從業者眼前一亮，首先是UE的渲染能力極其強大、渲染效果精良，傳統制作渲染消耗大量時間這件事情就這么被UE、虛擬引擎的算法解決掉了，這主要歸功于虛幻引擎5在游戲方面強大的渲染能力應用到影視制作過程。強大的實時渲染效果，節省影視制作人員大量的時間和精力，能夠及時對畫面做出調整[2]。

虛幻引擎5對于影視行業的變革是必然趨勢，畢竟目前影視制作的痛點，虛幻引擎5都提供了完美的解決方案，將會改變影視行業的制作流程，總結其優點為更快、更直接、更實時。《星球大戰》衍生劇《曼達洛人》就是UE游戲衍生出的產物，大部分科幻場景畫面都是由虛幻引擎4制作而成，中國影視行業的迅速崛起，也要求我們發掘更加簡潔流暢的制作方法，將更多時間留給導演對于劇情的打磨上，虛幻引擎5也剛好滿足這一點，虛幻引擎5成為未來影視行業制作中必不可少的一部分。

3.3影視級畫質的覆蓋

隨著影視產業的發展，當前影視級畫質要求至少4K以上，但在相當長的一段時間，游戲由于受到PC性能限制，對畫質要求并不高，但隨著PC技術的發展、玩家的視覺體現追求越來越高，現在的游戲畫面效果要求虛擬引擎至少要提供4K以上的畫面，在這個量級的畫面效果要求下，虛擬引擎制作的內容能夠很輕松達到影視級畫面效果。

4 虛幻引擎5的主要優勢

虛擬引擎能夠更快、更方便、更高效地勝任影視制作工作主要表現在對于模型的處理上，主要在虛擬微多邊形幾何體（Nanite）和全動態全局光照解決方案（Lumen）和引擎內進行動畫角色的骨骼綁定和動畫制作。由于游戲的特殊性要求的幀速率比較高，因此，虛擬引擎帶給人們更流暢的視覺效果[3]。

4.1虛擬微多邊形幾何體（Nanite）

虛擬微多邊形幾何體顧名思義就是在面對高精度模型上面與運算之間的矛盾，在傳統制作流程中，設計師需要不斷做出效果和面數的取舍：面數多，效果好但渲染慢，制作過程卡頓;面數少，畫面質量有得不到保證。這一切都是因為在計算機生成的圖像中，人眼捕捉到的細節都是由無數幾何體實現的，細節越豐富，幾何體的數量和面數就越“恐怖”，運算量也越大。

隨便一個物體就可能有幾百萬甚至上千萬面——更別說擁有海量細節的影視級圖像了，普通計算機的性能是吃不消的，目前行業通常的做法是通過渲染代理進行第三方的效果渲染。

但在虛幻引擎5中，寬容度極高的導入支持，可以將面數巨大的模型直接導入，通過Nanite的功能，一鍵生成Nanite形式的模型。這些模型在虛幻引擎5中并不會固定不變，虛幻引擎5通過智能運算，將模型與畫面效果結合，實時根據畫面效果進行變化，保證幀速率的同時又保證了畫面效果，在保證質量的前提下達到了效率與效果的平衡，呈現出更高規格的細節表現。畫面效果炸裂，不輸傳統制作的影片輸出質量。傳統制作中向PC性能妥協的 “優化面數”，需要依賴法線貼圖、手動LOD這些行為，被虛擬引擎所取代。

4.2全動態全局光照解決方案（Lumen）

自從計算機圖形技術發展之日起，圖形技術一直在從事計算機照明的研究與技術研發，甚至聯合渲染器進行全方位立體的整合，為的就是能夠獲取到更加逼真和生動的畫面效果。直到全局照明方案的出現，計算機圖像才有了以假亂真的逼真效果，但這一些都離不開材質燈光的制作人員的努力，一幀一幀，一個鏡頭一個鏡頭的反復調試。FCC6E955-0242-4FBA-B460-20FB89E63374

虛幻引擎5因為主要為游戲服務，游戲中的不同運動方式是根據玩家來進行實時適配的。所以，就不能提前設計照明效果，虛幻引擎5通過更加科學的方式全動態全局光照解決方案（Lumen），最為驚艷的是可以輕松將物體的鏡面反射和漫反射都呈現出來，并且能夠隨著物體移動實時反應和變幻。甚至可以通過材質的設定，定義發光源和發光體。在全動態全局光照解決方案（Lumen）照明技術下，天氣的實時變化、陽光角度的實時變化，都能夠自動生成和實時渲染，設計師不需要反求攝像機參數，就此可以與光照貼圖、光照預烘焙、反射捕捉等復雜工作說再見了。所見即所就是虛擬引擎在影視制作的最大優勢。

4.3引擎內進行動畫角色的骨骼綁定和動畫制作

虛擬引擎內置了動畫制作的常用工具，并且擁有影視軟件的綁定系統和曲線編輯系統，擁有姿勢庫這一效率資源[4]。影片的骨骼綁定、動畫調整、都在同一個引擎里進行協作，無須跨平臺。同樣，數字資產團隊和整個開發團隊都能在一個引擎里進行處置和審查，大大提升了協作效率和質量管理。

在動畫制作過程中，強大的引擎可以保證在影片制作過程中無須嚴格執行流程，動畫制作的時候絲毫不影響對于模型、材質貼圖的繼續處理，特效也能夠先行制作，顛覆了傳統“管道式”的影視制作方式。虛擬引擎支持動作捕捉設備，拓展性比影視軟件更為友好，格式寬容度也更好。

5 虛幻引擎5對影視行業的影響

5.1行業制作的革新

虛幻引擎5帶來了對影視行業的徹底革新，制作流程改變、效率的提升，并且在虛擬拍攝方面取得很好的效果。例如《曼達洛人》《奇幻森林》，目前國內運用虛幻引擎5制作的大都是動漫作品，比如《斗羅大陸》《秦時明月》《槍神紀》《地靈曲》等。但在實景拍攝方面，也可以通過虛幻現實來打破傳統制作模式，例如《黑客帝國覺醒》，在虛幻引擎5中，因其實時渲染的便捷性，導演可以頭戴VR眼鏡隨時對場景進行替換和嘗試，增加了導演的嘗試機會，降低了各項成本，導演可以減少腦補畫面最終呈現效果。對于傳統制作模式中，導演絞盡腦汁、猶豫不決的頭腦風暴式的分鏡頭設計工作，可以輕松地在虛幻引擎5中進行嘗試來直觀感受;對于制作團隊來講，傳統的制作中，最怕的無非是甲方提出的修改意見，不僅在場景燈光等方面牽一發而動全身，而且渲染周期特別長，虛幻引擎5的出現，甲方的修改也不再是一個撓頭的事情。

5.2影視周邊體系的拓展

在傳統的影視制作上，電影火了捧紅了演員，而演員后續接代言、接廣告得到的收入未必會分給電影制作方[5]。傳統影視想要以影視IP發展游戲是比較難的，相當于從零開始去制作一款同名游戲，一切從頭來過，只能少量共享影視制作中的資源轉化游戲，但虛幻引擎5的出現，可以在影片制作的同時直接對其進行游戲開發，甚至可以將電影做成交互式電影，徹底顛覆了電影行業的發展寬度和趨勢。

5.3制作技術的創新與高效

在2021年底推出的《黑客帝國覺醒》中，展示了虛幻引擎5中的MassAI人群和交通系統，不僅模擬現實中的車流和人群的行為，進行智能化的設定，顛覆傳統動畫制作中刻關鍵幀動畫的形式，還有違章、意外等行為，這些內容在傳統制作模式中是需要消耗大量人力、精力和時間去做的，尤其是大場景的渲染更是耗時的工作，但虛幻引擎5利用MassAI+高速渲染的算法輕松解決了這個問題，大大提高了工作效率。

5.4更逼真的影視級物理效果

虛幻引擎5還有著Chaos物理和破碎系統，這給影視增加更加趨于現實生活中真實的物理效果。傳統電影制作中，特效，尤其是物理特效的模仿是極為困難的事情，對于逼真度的追求從未停止，各種軟件插件在影視制作過程逐漸進步完善，對于行業從業者而言需要掌握大量的從業經驗，在虛幻引擎5中，影視行業中的極度逼真的物理模擬工作被輕松解決了。

5.5時序超級分辨率

虛幻引擎5還給了影視工作者時序超級分辨率，更高顯示分辨率，在更高分辨率下體現更好的視覺效果，能夠將更加真實的3A模型和全局照明的細節顯示地更加逼真，不會因為輸出對畫面效果打折扣，將更加具有細節和真實感的畫面呈現給觀眾。

虛幻引擎5還帶給我們次時代數字人類，如在場景中呈現的數千名的群眾、特工等，對于影視行業而言，顛覆了制作的要求，無論團隊大小，都可以制作3A級影視大片或者游戲大作。用虛幻5官方的話解釋，創造豐富多彩而又復雜的城市與環境以及逼真的引人注目的電影場景[6]。

5.6行業的變化調整

因為虛幻引擎5的出現，我們可以大膽預測一下未來影視行業的變革，傳統制作型公司的體量會縮小，分工越來越細致。

首先，影視行業會出現專門從事動作捕捉的公司或者工作室，用來提供動作關鍵幀的輸出，根據劇本劇情，進行動作設計與表演。

其次，虛幻拍攝的基礎設施會進行變革，從原來的打造實體場景，為實體場景拍攝設計器材，到提供虛幻拍攝演播廳，用led屏幕呈現背景，傳統舞臺美術工作量大幅縮減，數字化場景數量幾何倍增加，相關的數字場景資源庫規模化、模塊化、共享化，數字場景交易呈現一定規模。

最后，真人演出的出場機會減少，現在虛幻5的Metahuman系統已經可以制作出相當逼真的人物模型，人物模型的數字化必然成為趨勢。

6 虛幻引擎5與Metaverse（元宇宙）

Metaverse當前被行業翻譯成了元宇宙，其實更符合“超世界”這個翻譯方式，在筆者看來就是特殊的“游戲”，符合現實世界映射與虛擬交互的一種世界形式，本質就是虛擬化和數字化。

Metaverse有著沉浸式體驗的現實世界的鏡像，在沉浸式和現實鏡像的要求下，虛幻引擎5是制作元宇宙的最佳工具。Metaverse尚處于發展初期，其主要體現了數字資產和基本圖形在虛擬空間的存在，隨著Metaverse的逐步完善，配合VR視覺體驗設備，那么身臨其境的視覺體驗感也會逐步被重視。虛幻引擎5是生產Metaverse內容的不二選擇，在未來的Metaverse中，影視內容可以根據體驗者的選擇有不同的發展脈絡和方向，產生不同的結局，把真實世界中難以實現的“定制”劇情得以實現。

影視發展百余年來技術從未停止發展與革新，虛幻引擎5的出現將整個虛幻引擎生態將開啟一個創造力爆炸的時代，而在影視行業，對未來敘事的探索，才剛剛開始。當然虛幻引擎5還并不夠那么完美，比如水和植被模擬不夠逼真、對環境細節的呈現要優于人物細節，等等，但并不妨礙它對影視行業的影響。在效率就是生命的現代社會，虛幻引擎5讓影視、動畫創作人員獲得“新生”。

參考文獻

[1] 劉笑微，袁率.LED屏前虛擬拍攝技術為影視創作帶來的機遇與挑戰——北京電影學院電影級虛擬拍攝教學實驗片《異星救援》制作談[J].影視制作，2021，27（11）：24-32.

[2] 戈清平.虛幻引擎亦幻亦真 我國科幻游戲道阻且長[N].中國高新技術產業導報，2021-12-13（14）.

[3] 莫傳眾，郭美，肖敏，等.虛幻引擎在3D動畫游戲中的應用[J].福建電腦，2021，37（3）：98-100.

[4] 劉聰.論虛擬現實技術在影視動畫制作中的應用研究[J].科技創新導報，2020，17（6）：118，120.

[5] 朱大誠.三維動畫制作中虛擬現實技術的實踐研究[J].科技創新導報，2020，17（6）：124-125.

[6] 彭燕來.《神佑》帶著虛幻4引擎登上Steam[J].計算機與網絡，2020，46（22）：21.FCC6E955-0242-4FBA-B460-20FB89E63374