虚幻引擎5在影视制作方面的优势

张健铭 张晶

摘要：影视数字化诞生以来，影视行业技术飞速发展，逐渐趋于成熟，在这种成熟的背景下，大家越来越重视内容的生产和对内容的创新创意，虚幻引擎5版本的出现，更是提供了更多实实在在的工具和可能，让影视制作有了新的平台，有了新的效率工具，打破了传统的制作流程，简化、整合流程的同时降低了对人员的需求。强大的引擎带来了更多逼真的效果，大大减少了在传统影视特效中的模型材质纹理贴图的繁琐流程。

关键词：虚幻引擎 虚拟现实 影视制作 游戏开发 元宇宙

中图分类号：J943.12文献标识码：A        文章編号：1672-3791（2022）06（a）-0000-00

1 虚幻引擎5概述

虚幻引擎5是用于游戏的设计制作平台或者系统，通过已经编写好的可编辑电脑游戏系统或者一些交互式实时图像应用程序的核心组件来实现快速制作。因为为游戏设计者提供各种编写游戏所需的各种工具，所以可以让游戏设计者不用一切从零开始，快速地制作出想要的游戏内容和效果，不用为了实现某些效果而浪费大量的时间。简单来说，就是游戏引擎是开发者写的一堆代码框架，而游戏开发者就用这堆代码框架，来快速实现游戏开发[1]。

2 虚幻引擎5与影视的关系

虚幻引擎5既然是为游戏服务，那么又怎么跟影视产生了火花？这个主要是因为虚幻引擎5拥有两大部分：游戏引擎和游戏资源，也就是游戏=引擎（程序代码）+资源（图象、声音、动画等）。影视从业者利用的也就是后半部分资源（图象、声音、动画等）。

UE是目前世界上最知名、授权最广的顶尖游戏平台，在全球拥有八成份额，虚幻引擎5是制作大型游戏的制作和开发平台，似乎跟影视没有太直接的关系，大家还是更愿意将其视为大型游戏平台，在这里我们不谈《鬼泣》等大型游戏，单纯从影视创作的流程和效果中去看UE带给影视从业者的惊喜。

3 传统影视制作与虚幻引擎5制作的对比

3.1传统影视制作

传统影视制作流程相对复杂，环节多，软件多，耗时长，至少要有概念设计、模型制作、材质、贴图、动画、流体动力学、灯光，渲染合成等。在一系列复杂的环节中，有一些还有相当一部分需要消耗掉大量时间才能进行渲染才能预览，然后再次进入反复修改的环节，所以从传统影视制作流程提升工作效率是比较困难的事情，因此很多导演就此对于能将就的镜头或者情节便不再苛求，用以节省制作时间。传统的影视制作非常消耗时间，因为其大量时间和精力放在了内容制作、材质、灯光、视觉场景搭建，渲染合成、调色等过程中。

3.2虚幻引擎5影视制作

当UE虚拟引擎出现后，令很多影视从业者眼前一亮，首先是UE的渲染能力极其强大、渲染效果精良，传统制作渲染消耗大量时间这件事情就这么被UE、虚拟引擎的算法解决掉了，这主要归功于虚幻引擎5在游戏方面强大的渲染能力应用到影视制作过程。强大的实时渲染效果，节省影视制作人员大量的时间和精力，能够及时对画面做出调整[2]。

虚幻引擎5对于影视行业的变革是必然趋势，毕竟目前影视制作的痛点，虚幻引擎5都提供了完美的解决方案，将会改变影视行业的制作流程，总结其优点为更快、更直接、更实时。《星球大战》衍生剧《曼达洛人》就是UE游戏衍生出的产物，大部分科幻场景画面都是由虚幻引擎4制作而成，中国影视行业的迅速崛起，也要求我们发掘更加简洁流畅的制作方法，将更多时间留给导演对于剧情的打磨上，虚幻引擎5也刚好满足这一点，虚幻引擎5成为未来影视行业制作中必不可少的一部分。

3.3影视级画质的覆盖

随着影视产业的发展，当前影视级画质要求至少4K以上，但在相当长的一段时间，游戏由于受到PC性能限制，对画质要求并不高，但随着PC技术的发展、玩家的视觉体现追求越来越高，现在的游戏画面效果要求虚拟引擎至少要提供4K以上的画面，在这个量级的画面效果要求下，虚拟引擎制作的内容能够很轻松达到影视级画面效果。

4 虚幻引擎5的主要优势

虚拟引擎能够更快、更方便、更高效地胜任影视制作工作主要表现在对于模型的处理上，主要在虚拟微多边形几何体（Nanite）和全动态全局光照解决方案（Lumen）和引擎内进行动画角色的骨骼绑定和动画制作。由于游戏的特殊性要求的帧速率比较高，因此，虚拟引擎带给人们更流畅的视觉效果[3]。

4.1虚拟微多边形几何体（Nanite）

虚拟微多边形几何体顾名思义就是在面对高精度模型上面与运算之间的矛盾，在传统制作流程中，设计师需要不断做出效果和面数的取舍：面数多，效果好但渲染慢，制作过程卡顿;面数少，画面质量有得不到保证。这一切都是因为在计算机生成的图像中，人眼捕捉到的细节都是由无数几何体实现的，细节越丰富，几何体的数量和面数就越“恐怖”，运算量也越大。

随便一个物体就可能有几百万甚至上千万面——更别说拥有海量细节的影视级图像了，普通计算机的性能是吃不消的，目前行业通常的做法是通过渲染代理进行第三方的效果渲染。

但在虚幻引擎5中，宽容度极高的导入支持，可以将面数巨大的模型直接导入，通过Nanite的功能，一键生成Nanite形式的模型。这些模型在虚幻引擎5中并不会固定不变，虚幻引擎5通过智能运算，将模型与画面效果结合，实时根据画面效果进行变化，保证帧速率的同时又保证了画面效果，在保证质量的前提下达到了效率与效果的平衡，呈现出更高规格的细节表现。画面效果炸裂，不输传统制作的影片输出质量。传统制作中向PC性能妥协的 “优化面数”，需要依赖法线贴图、手动LOD这些行为，被虚拟引擎所取代。

4.2全动态全局光照解决方案（Lumen）

自从计算机图形技术发展之日起，图形技术一直在从事计算机照明的研究与技术研发，甚至联合渲染器进行全方位立体的整合，为的就是能够获取到更加逼真和生动的画面效果。直到全局照明方案的出现，计算机图像才有了以假乱真的逼真效果，但这一些都离不开材质灯光的制作人员的努力，一帧一帧，一个镜头一个镜头的反复调试。FCC6E955-0242-4FBA-B460-20FB89E63374

虚幻引擎5因为主要为游戏服务，游戏中的不同运动方式是根据玩家来进行实时适配的。所以，就不能提前设计照明效果，虚幻引擎5通过更加科学的方式全动态全局光照解决方案（Lumen），最为惊艳的是可以轻松将物体的镜面反射和漫反射都呈现出来，并且能够随着物体移动实时反应和变幻。甚至可以通过材质的设定，定义发光源和发光体。在全动态全局光照解决方案（Lumen）照明技术下，天气的实时变化、阳光角度的实时变化，都能够自动生成和实时渲染，设计师不需要反求摄像机参数，就此可以与光照贴图、光照预烘焙、反射捕捉等复杂工作说再见了。所见即所就是虚拟引擎在影视制作的最大优势。

4.3引擎内进行动画角色的骨骼绑定和动画制作

虚拟引擎内置了动画制作的常用工具，并且擁有影视软件的绑定系统和曲线编辑系统，拥有姿势库这一效率资源[4]。影片的骨骼绑定、动画调整、都在同一个引擎里进行协作，无须跨平台。同样，数字资产团队和整个开发团队都能在一个引擎里进行处置和审查，大大提升了协作效率和质量管理。

在动画制作过程中，强大的引擎可以保证在影片制作过程中无须严格执行流程，动画制作的时候丝毫不影响对于模型、材质贴图的继续处理，特效也能够先行制作，颠覆了传统“管道式”的影视制作方式。虚拟引擎支持动作捕捉设备，拓展性比影视软件更为友好，格式宽容度也更好。

5 虚幻引擎5对影视行业的影响

5.1行业制作的革新

虚幻引擎5带来了对影视行业的彻底革新，制作流程改变、效率的提升，并且在虚拟拍摄方面取得很好的效果。例如《曼达洛人》《奇幻森林》，目前国内运用虚幻引擎5制作的大都是动漫作品，比如《斗罗大陆》《秦时明月》《枪神纪》《地灵曲》等。但在实景拍摄方面，也可以通过虚幻现实来打破传统制作模式，例如《黑客帝国觉醒》，在虚幻引擎5中，因其实时渲染的便捷性，导演可以头戴VR眼镜随时对场景进行替换和尝试，增加了导演的尝试机会，降低了各项成本，导演可以减少脑补画面最终呈现效果。对于传统制作模式中，导演绞尽脑汁、犹豫不决的头脑风暴式的分镜头设计工作，可以轻松地在虚幻引擎5中进行尝试来直观感受;对于制作团队来讲，传统的制作中，最怕的无非是甲方提出的修改意见，不仅在场景灯光等方面牵一发而动全身，而且渲染周期特别长，虚幻引擎5的出现，甲方的修改也不再是一个挠头的事情。

5.2影视周边体系的拓展

在传统的影视制作上，电影火了捧红了演员，而演员后续接代言、接广告得到的收入未必会分给电影制作方[5]。传统影视想要以影视IP发展游戏是比较难的，相当于从零开始去制作一款同名游戏，一切从头来过，只能少量共享影视制作中的资源转化游戏，但虚幻引擎5的出现，可以在影片制作的同时直接对其进行游戏开发，甚至可以将电影做成交互式电影，彻底颠覆了电影行业的发展宽度和趋势。

5.3制作技术的创新与高效

在2021年底推出的《黑客帝国觉醒》中，展示了虚幻引擎5中的MassAI人群和交通系统，不仅模拟现实中的车流和人群的行为，进行智能化的设定，颠覆传统动画制作中刻关键帧动画的形式，还有违章、意外等行为，这些内容在传统制作模式中是需要消耗大量人力、精力和时间去做的，尤其是大场景的渲染更是耗时的工作，但虚幻引擎5利用MassAI+高速渲染的算法轻松解决了这个问题，大大提高了工作效率。

5.4更逼真的影视级物理效果

虚幻引擎5还有着Chaos物理和破碎系统，这给影视增加更加趋于现实生活中真实的物理效果。传统电影制作中，特效，尤其是物理特效的模仿是极为困难的事情，对于逼真度的追求从未停止，各种软件插件在影视制作过程逐渐进步完善，对于行业从业者而言需要掌握大量的从业经验，在虚幻引擎5中，影视行业中的极度逼真的物理模拟工作被轻松解决了。

5.5时序超级分辨率

虚幻引擎5还给了影视工作者时序超级分辨率，更高显示分辨率，在更高分辨率下体现更好的视觉效果，能够将更加真实的3A模型和全局照明的细节显示地更加逼真，不会因为输出对画面效果打折扣，将更加具有细节和真实感的画面呈现给观众。

虚幻引擎5还带给我们次时代数字人类，如在场景中呈现的数千名的群众、特工等，对于影视行业而言，颠覆了制作的要求，无论团队大小，都可以制作3A级影视大片或者游戏大作。用虚幻5官方的话解释，创造丰富多彩而又复杂的城市与环境以及逼真的引人注目的电影场景[6]。

5.6行业的变化调整

因为虚幻引擎5的出现，我们可以大胆预测一下未来影视行业的变革，传统制作型公司的体量会缩小，分工越来越细致。

首先，影视行业会出现专门从事动作捕捉的公司或者工作室，用来提供动作关键帧的输出，根据剧本剧情，进行动作设计与表演。

其次，虚幻拍摄的基础设施会进行变革，从原来的打造实体场景，为实体场景拍摄设计器材，到提供虚幻拍摄演播厅，用led屏幕呈现背景，传统舞台美术工作量大幅缩减，数字化场景数量几何倍增加，相关的数字场景资源库规模化、模块化、共享化，数字场景交易呈现一定规模。

最后，真人演出的出场机会减少，现在虚幻5的Metahuman系统已经可以制作出相当逼真的人物模型，人物模型的数字化必然成为趋势。

6 虚幻引擎5与Metaverse（元宇宙）

Metaverse当前被行业翻译成了元宇宙，其实更符合“超世界”这个翻译方式，在笔者看来就是特殊的“游戏”，符合现实世界映射与虚拟交互的一种世界形式，本质就是虚拟化和数字化。

Metaverse有着沉浸式体验的现实世界的镜像，在沉浸式和现实镜像的要求下，虚幻引擎5是制作元宇宙的最佳工具。Metaverse尚处于发展初期，其主要体现了数字资产和基本图形在虚拟空间的存在，随着Metaverse的逐步完善，配合VR视觉体验设备，那么身临其境的视觉体验感也会逐步被重视。虚幻引擎5是生产Metaverse内容的不二选择，在未来的Metaverse中，影视内容可以根据体验者的选择有不同的发展脉络和方向，产生不同的结局，把真实世界中难以实现的“定制”剧情得以实现。

影视发展百余年来技术从未停止发展与革新，虚幻引擎5的出现将整个虚幻引擎生态将开启一个创造力爆炸的时代，而在影视行业，对未来叙事的探索，才刚刚开始。当然虚幻引擎5还并不够那么完美，比如水和植被模拟不够逼真、对环境细节的呈现要优于人物细节，等等，但并不妨碍它对影视行业的影响。在效率就是生命的现代社会，虚幻引擎5让影视、动画创作人员获得“新生”。

参考文献

[1] 刘笑微，袁率.LED屏前虚拟拍摄技术为影视创作带来的机遇与挑战——北京电影学院电影级虚拟拍摄教学实验片《异星救援》制作谈[J].影视制作，2021，27（11）：24-32.

[2] 戈清平.虚幻引擎亦幻亦真 我国科幻游戏道阻且长[N].中国高新技术产业导报，2021-12-13（14）.

[3] 莫传众，郭美，肖敏，等.虚幻引擎在3D动画游戏中的应用[J].福建电脑，2021，37（3）：98-100.

[4] 刘聪.论虚拟现实技术在影视动画制作中的应用研究[J].科技创新导报，2020，17（6）：118，120.

[5] 朱大诚.三维动画制作中虚拟现实技术的实践研究[J].科技创新导报，2020，17（6）：124-125.

[6] 彭燕来.《神佑》带着虚幻4引擎登上Steam[J].计算机与网络，2020，46（22）：21.FCC6E955-0242-4FBA-B460-20FB89E63374