虚幻引擎5 EA版来了：它将如何改变游戏开发过程？
经过多年的努力，Epic Games终于为游戏开发者推出了虚幻引擎5的EA版本，这是该公司用于制作具有高度逼真3D动画的游戏工具的最新版本。为了展示它，Epic Games发布了一个惊人的视频，在视频中展示了该引擎如何渲染一个游戏空间，并忠实地再现了美国犹他州摩押的大片红岩地貌。
Epic成立于1991年，现在有3200名员工。虽然该公司通过《堡垒之夜》为玩家创造了很多乐趣，但其推出的虚幻引擎是创造和开发游戏的基石。
自从上一代引擎推出以来已经过去了七年，将于2022年正式发布的虚幻引擎5是该公司目前的最高技术成就。EA版本的推出将让游戏开发者能够开始测试新功能，并为他们即将推出的游戏制作原型。Epic并没有透露开发虚幻引擎5花费了多长的时间，也没有说有多少员工参与到了这项工作，但可以肯定的是，员工中有很大一部分都参与其中。
Epic Games工程部副总裁Nick Penwarden在接受媒体采访时表示，虚幻引擎5将为下一代游戏提供更高的自由度、保真度和灵活性。
他表示，游戏开发者将能够毫不费力地使用突破性的新功能，如Nanite和Lumen，它们为视觉保真度带来了新的飞跃，新的World Partition系统能够创建具有可扩展内容的广阔世界。
像往常一样，Epic将在内部对引擎进行测试，因为它准备将应用虚幻引擎5的《堡垒之夜》推广到所有平台上。Epic表示，其将使所有行业的创作者都能够为用户提供令人惊叹的实时内容和体验。目前虚幻引擎5的EA版本只在游戏开发工作流程中进行了测试，并为游戏开发者提供了亲身体验一些新功能的机会。
针对所有行业的其他功能和其他改进将作为2022年初发布的虚幻引擎5正式版的一部分推送给开发者，目前的技术还没有做好发布的准备。
渲染、光照，以及生产力的巨大飞跃
开发人员还可以下载新的示例项目 "Valley of the Ancient"，以开始探索虚幻引擎5的新功能。在Xbox X系列和PlayStation 5上拍摄的Valley of the Ancient是一个丰富而实用的例子，说明了如何使用虚幻引擎5 EA版本所包含的新功能。
该演示的主角是一个名叫Echo的女性，她正身处于荒芜的山区。来自Quixel的团队（Epic在2019年收购了该公司）前往美国犹他州的摩押，使用无人机和相机扫描了大量岩层的数据。而制作演示的艺术家们用Megascans资源填充了这个场景，且没有使用任何程序性或传统的动画工具。
"我们想看看我们如何使用Megascans资源来填充几乎所有的Nanite内容，"Ivey说道。
该项目高级技术设计师Chance Ivey还通过远程视频带我看了一个演示。即使在远程观看时，我也能看到它拥有大量的细节，因为Ivey可以放大一块真实的岩石，并放大显示覆盖几平方公里面积的地形。Ivey说，该演示以每秒30帧的速度运行，这比许多的射击游戏要慢，但对人眼来说，其速度仍是真实的。在某些时刻，它在高端机器上的显示可以达到每秒50帧。
"我们的目标是在下一代主机硬件上达到30fps，"Penwarden说道。"我们期望人们把目标放至每秒60帧。这实际上是根据游戏内容本身做出的选择，但虚幻引擎5能够提供每秒60帧的体验。在这种情况下，我们选择了绝对最大化视觉质量。所以我们的目标是30fps。但我们会支持每秒60帧的体验"。
最终所呈现出的视觉质量是惊人的，因此当我问及让数百万个多边形进入一个具有丰富细节的场景。并实时快速移动的诀窍是什么时，Penwarden表示：“诀窍是在我们使用的算法和技术中加入了大量的智能工程。”
其继续说道："Nanite能够确保我们只把图形周期花在你能真正看到的细节上。当你穿越环境时，它的数据会保持流进和流出。因此，我们不需要预先将你可能看到的所有三角形填充到内存中。它能够非常智能地选择LOD（细节级别），以非常平滑和连续的方式进行全面渲染，这样我们就能够实时提供微观的多边形细节。”
在演示场景中，世界是一张大地图，而不是将一堆预制的零件拼在一起。然而，艺术家们可以在不干扰对方工作的情况下在分区上工作。艺术家们可以只加载他们需要的世界部分，并在上面工作。在演示中，Echo的身体动作被捕捉并带入场景，因此她可以流畅地跳过一些像素，像人一样自然行走。
在视频中，Echo碰到了一个叫做 "Ancient"的巨大机器人生物，它是由Aaron Sims创意公司在虚幻引擎中创建的，这个生物是由纳米网格和5000万个多边形组成的。
图源：Epic Games
"我们的目标是下一代硬件，高端PC，"Ivey说道。"重要的是让开发者了解虚幻引擎5的内部情况。我们希望人们对其进行探索并给我们反馈，并利用它准备他们的下一个项目。在虚幻引擎5中会有许多不同的构建地图的转换工作流程，它们可以在EA版本中获得。"
与2014年首次亮相的虚幻引擎4相比，虚幻引擎5的视觉效果要好很多。
"如果想了解场景的复杂性，可以看到场景中更多数量级的对象，"Penwarden说。"我们看到的是数量级更多的三角形，所以我们说的是数以亿计的三角形，而传统游戏中的三角形可能只有一两百万。"
新功能详解
Nanite
开发人员可以使用虚幻引擎修改该项目并使其成为自己的项目。新的Nanite虚拟化微多边形几何系统使开发者可以创建具有大量几何细节的游戏。
图源：Epic Games
虚幻引擎5现在能直接导入由数百万个多边形组成的影视级质量的源资源。开发人员可以将它们放置数百万次，同时保持实时帧速率，并且没有任何明显的保真度损失。Nanite能够智能地进行流式处理，并且只处理你能感知的细节。这在很大程度上消除了多边形数量和绘制调用的限制，并消除了耗时的任务，如将细节烘烤到法线贴图和手动编写细节级别（LODs）等等，使创作者能够集中精力进行创作。
Lumen
Lumen是一个全动态全局光照解决方案，可以让开发者创建动态的、可信的场景。有了Lumen，就能够对场景和光照变化做出实时反应，例如随着时间的推移改变太阳的角度，打开手电筒，或打开一扇门的光线变化。这意味着创作者不再需要编写光照图的UV，等待光照图的烘烤，或者放置反射捕获，他们可以简单地在虚幻引擎编辑器中创建和编辑灯光，并看到与在主机中运行游戏时相同的最终照明效果。
图源：Epic Games
该场景具有全局照明，太阳会向每个物体投射光线，这些光线会从物体上反射，或者改变阴影区域的外观。随着一天中时间的变化，你可以看到场景中的每一块岩石后面的阴影都会产生变化。此外还有能提供具有成百上千万多边形影视级对象的Megascans库，库中的素材由精心扫描成数字形式的真实物体组成，可供艺术家们将物品拖放到他们正在创建的场景中。
开放世界场景
Epic的目标之一是让各种规模的团队都能更快、更容易、更有协作性地创建开放世界。虚幻引擎5中新的世界分区系统改变了关卡的管理和流化方式，它自动地将世界划分为网格并流化必要的单元。
图源：Epic Games
团队成员还可以通过新的 "One File Per Actor（每个角色一个文件）"系统在同一游戏世界的同一区域内同时工作，而不会对彼此造成干扰。虚幻引擎5的数据层允许创作者创建同一世界的不同变化，例如作为存在于同一空间层的白天和黑夜两个版本。
"与我们去年夏天的最后一次演示相比，现在是更开放的，"Ivey说道。"我们正在使用开放世界的功能来展示这一点。世界分区（World Partition）是我们新的世界建设系统，其中一个功能是一个叫做数据层的系统，它允许我们非常快速地改变世界的状态。"
动画
创作者可以使用虚幻引擎5强大的动画工具集在动态、实时的环境中创作详细的角色。在环境中工作可以让他们更快、更准确地进行迭代。
图源：Epic Games
此外还有多款工具，如Control Rig，可以让开发人员快速地创建假体并在多个角色之间共享；开发者可以在Sequencer中摆出假体，并使用新的Pose Browser保存和应用这些假体；使用新的Full-Body IK解决器还可以轻松地创建自然运动。通过运动翘曲，开发者可以动态调整角色的根运动，以便用一个动画对准不同的目标。
当摄像机在世界中移动时，引擎知道如何在正确的细节水平上流进正确的数据，从而使场景看起来很真实，但不会使计算慢下来。
MetaSounds
虚幻引擎5引入了一种制作音频的新方法，即MetaSounds，这是一个高性能的系统，它可以完全控制音频数字信号处理(DSP)图的声源生成。用户可以管理音频渲染的各个方面，以实现下一代程序化音频体验。
图源：Epic Games
MetaSounds类似于一个完全可程控的材质和渲染管线，能为音频带来程序化内容创建的各种益处。包括由动态数据驱动的资源、将游戏参数映射到声音播放的能力，以及对工作流程改进等等。
"我认为它将改变人们对游戏中音频的看法，"Ivey说道。
编辑器工作流程
改良后的虚幻引擎编辑器提供了最新的视觉风格，简化了工作流程，并对屏幕空间进行了优化，使其更易于使用、更快、更悦目。
图源：Epic Games
"在虚幻引擎5中，我们已经尽量摆脱了复杂的工作流程，"Penwarden说道。"整个世界实际上只是一个大的地图文件。而虚幻引擎5只是把那个地图文件分割成一个个单元格，以供开发者在编辑时使用。然后在运行时，它会将其分割成流块，然后动态地流入和流出。我们可以对如何分割的细节进行设置，使之成为你所针对平台的上佳选择。在编辑时间方面，我们没有把所有的东西都存储在一个大的文件或整个级别的一个文件中。相反，我们以开发者在地图中放置的单个角色和对象的粒度来存储数据。"
为了腾出更多的空间用于视觉互动，Epic增加了轻松召唤和收起内容浏览器的功能，并将编辑器标签停靠在可折叠的侧边栏上。创作者现在可以通过一个新的收藏系统快速访问细节面板中的常用属性，而主工具栏上新的创建按钮可以让他们轻松地将角色放入世界中。
Penwarden说道："一个艺术家将能够在不写代码的情况下创建这样的环境。根据游戏的复杂性，开发者是完全能用蓝图来构建游戏的。随着开发者的项目范围和复杂性的增加，原生的C++ API就在那里，开发者可以开始工作，并真正扩大他们的游戏内容。当然，就像虚幻引擎4一样，开发者也将能够访问虚幻引擎5的全部源代码"。
由于用户界面都是可视化的，所以艺术家们不需要知道如何编码就可以创建他们需要的内容。
"我们希望用户界面能有新的突破，"Ivey说道。"艺术家或设计师可以尽可能地接近他们正在进行的实际工作。有越来越多的工具可供开发者们使用，人们可以在这个空间里工作，并且由于迭代时间减少，人们能更专注于创作，这能产生更好的结果。人们拥有的工具可以让设计师和艺术家更紧密地合作。"
在生产力上，一个大的收获是人们能够获得大量逼真的环境资源，艺术家可以轻松获得这些资源，而不必以数字形式重新创造所有这些资源。
Penwarden说："这实际上是为了尽可能地让开发人员将工作集中留在编辑器中，并允许他们进行迭代和生产。"
MetaHumans
为了将角色填充到虚幻引擎5的世界中，开发者在Metahuman Creator中创建的Metahumans与虚幻引擎4和虚幻引擎5都兼容。开发人员可以注册申请Metahuman Creator的早期访问权限，以开始导入他们自己的Metahumans，或者简单地从Quixel Bridge的50多个预制数字人中下载任何一个。
图源：Epic Games
Penwarden表示，Quixel是在Epic在开发虚幻引擎5时的一次重要收购，同时其他被收购的公司也同样重要，如3Lateral和Cubic Motion。
Epic的目标是让每个从事游戏工作的人都能从工作流程的改变中受益。Ivey表示，在同一个场景中工作的人越多越好，他们不应该为了完成任务而互相等待。
"我们只是能够让艺术家们开始疯狂地建造东西，并能够再次轻松添加它，且能得到其他人的修改，而不会互相干扰对方的工作，"Ivey说。"这对生产力是一个疯狂又巨大的提升。"