虚幻5引擎在游戏美术中的应用

刘浩宇

摘要：2020年，著名游戏开发公司EPIC公布了他们的最新次世代引擎——虚幻引擎5。新引擎所带来的Nanite虚拟多边形几何体技术迅速成为次世代游戏制作的重中之重，它极大程度上提升了游戏的开发效率，为开发者减少工作量。本文中将简单介绍虚幻5引擎，并着重探讨了虚幻5引擎在游戏美术中的具体应用。

关键词：虚幻引擎5;Nanite虚拟多边形几何体技术;Lumen;游戏美术

前言：

全新的虚幻5引擎为次世代游戏开发及其制作者带来了福音，它令实时渲染细节可以媲美电影CG与真实世界，通过高效率的工具与内容库设计制作不同体量级的游戏，适合任何规模的游戏开发团队。

一、虚幻5引擎内容概述

虚幻5引擎是EPIC GAME公司所开发的一款商用游戏引擎，该引擎在视频渲染功能上得以进一步强化，且加入了实时渲染技术，目前该引擎能够服务于建筑表现、景观表现、游戏美术、影视特效等诸多跨界产品开发领域。作为一款优秀的全能型引擎，它在游戏美术中的应用是非常亮眼的。

具体来讲，虚幻5引擎中就囊括了两大核心技术：Nanite和Lumen。首先是Nanite，它是虚拟为多边形几何体技术，该技术在游戏美术设计中作用很大，可以表现任何几何体细节。具体来讲，它其中包含了数以亿计的多边形，可在游戏美术设计中直接导入虚幻引擎，进而实现Nanite几何体的实时流送和缩放，因此在虚幻5引擎中是无需考虑多边形数量预算和内存预算的，它可实现细节层面上的法线贴图优化，确保游戏设计者能够手动编辑LOD，同时保证画面质量丝毫不会受损。

再看Lumen，它属于一套全动态、全局光照的解决方案，在针对某些游戏美术特定场景的光照变化做出实时反应。该技术的另一大优势就是不需要任何专门光线追踪硬件，其所设计的场景宏大且精细，其中对于间接场景的渲染也非常到位。在Lumen技术支持下，从毫米级到千米级的漫反射设计，在游戏美术设计中，也通过Lumen技术创建动态场景。比如说在国产游戏大作《黑悟空》中就采用了虚幻5作为主力引擎。在游戏美术演示动画中，通过改变白天的日照角度，配合系统、结合实际情况调整间接光照，在Lumen技术的支持下为游戏美术设计师节省了大量制作设计时间。在不需编辑光照贴图UV的基础之上，也能结合光照效果对主机上所运行的游戏进行设计优化[1]。

二、虚幻5引擎在游戏美术中的应用

（一）对球幕动画的制作优化

在游戏美术设计中，如今采用虚幻5引擎可确保游戏美术设计优化，例如在设计优质的游戏美术预览动作过程中需要结合虚幻引擎预览粒子效果进行个调整，确保虚幻引擎操作视窗中粒子效果真实可信。比如说在游戏美术中设计制作一团火焰特效，如果采用传统三维动画中的播放动画可能在定位坐标点上优化视窗效果，配合图像渲染展现所设计美术动画效果，如此可以作为火焰特效调整的重要依据。而现如今，采用虚幻5引擎制作粒子特效更加得心应手，因为所有粒子效果都可以设计为所见即所得的效果，且效果修改制作成果表达也非常出色。考虑到虚幻引擎具备优秀的显示效果，所以在设计过程中可以发挥游戏美术设计师极强的设计代入感，这也为优质的球幕动画效果设计奠定良好基础。

而在利用虚幻5引擎设计球幕游戏美术动画中实时且宏大的场景时也能保证做到效果真实。考虑到户外效果模型重复率相对较高、数据量较大，所以可以通过引擎调整三维软件中抽象线框，合理显示树木效果。作为专业的游戏引擎，它在设计球幕动画过程中保证内部视觉形式优化到位，同时可以保证观赏者能够轻松观察树木细节效果，沉浸感十足，为游戏影片带来了突破性改变和极大的视觉冲击。

（二）渲染技術能够辅助动画制作

显而易见，虚幻5引擎中的实时渲染技术是一大亮点，它在解决游戏美术动画渲染问题、提升渲染效率方面表现出色。伴随三维软件渲染速度的不断加快、观众审美的不断提升、游戏美术制作精良度的不断提高，实时渲染技术在辅助动画制作方面作用地位愈发重大。就实时渲染技术应用过程中，它主要将预先需要渲染好的图像放置于一个场景中并整合成一个整体场景，然后配合独立组件应用材质参数与光源，精确控制细节，以追求达到最好的画面效果。例如在《魔兽世界》的CG宣传片中就采用到了虚幻引擎5的实时渲染技术，效果拔群。

三、虚幻5引擎在游戏美术中的应用价值

虚幻5引擎在游戏美术中的应用价值有目共睹，就现有游戏的美术设计开发工作中，基于不同场景的设计已经逐渐从静态向动态转化，这其中的所有信息都是经过虚幻5引擎精心提前烘焙的，所有游戏美术细节都被写入到场景贴图中，光源信息在游戏美术设计中也能实现自由改变，这为开发者的游戏设计思路拓展创造了无限可能性。举例来说，某一个游戏美术场景中要求展现丰富的破坏效果，其光线效果可能非常简单，采用虚幻5引擎就能避免某些不合理的光线效果出现。实际上，这得益于Lumen技术对于场景中光照变化所作出的实时反应，在结合部分游戏美术设计限制过程中，它也确保设计师能够更加自由的、开放的设计游戏关卡、谜题关卡以及场景美工内容，让游戏美术设计风格更加动态多变化[2]。

结束语：

综上所述，虚幻5引擎作为一款全新的游戏美术设计开发引擎，它在核心技术Nanite与Lumen的共同支持下实现了更加精细化、动态化的美术动画有效渲染，为制作出场景更为宏大、细节更为精湛的游戏作品创造了利好条件。所以说，虚幻5引擎作为一个被广泛使用的公开引擎，它显然可以惠及更多开发者，让中小型工作室，以及个人开发者可以进一步提高游戏画面表现。

参考文献：

[1] 齐森. 三维游戏引擎技术在游戏美术前期视觉化创作中的运用[J]. 美术教育研究， 2019（6）：2.

[2] 王泓贤. 基于虚幻引擎的3D动画创作研究与应用[J]. 文化产业， 2020（20）：2.