虚幻引擎在广播电视领域的应用

吕建国

（新泰市融媒体中心，山东 泰安 271200）

0 引言

作为一款综合性游戏引擎，虚幻引擎拥有卓越的实时渲染技术和交互式创作工具，正日益在广播电视领域崭露头角。本文将深入探讨虚幻引擎的概念、功能及其在影视、动画和电视等领域的广泛应用。通过详细分析虚幻引擎的优势和创新，揭示它如何推动广播电视领域的变革，为创作者提供前所未有的创意和技术工具，使虚拟体验和内容制作达到新的高度。

1 虚幻引擎概述

1.1 虚幻引擎的概念

虚幻引擎是一款由Epic Games 公司开发的综合性游戏引擎，基于实时三维渲染技术，可进行交互式内容创作。它提供了一个全面的开发工具套件，旨在帮助开发者创建逼真的虚拟环境和多媒体应用程序。虚幻引擎的核心特征包括高质量的图形渲染、物理模拟、人工智能、音频引擎和脚本编程，被广泛应用于游戏制作、虚拟现实、增强现实、影视制作、动画及培训模拟等领域。虚幻引擎以其卓越的性能和可扩展性而闻名，使开发者能够实现前所未有的视觉效果和交互性，为虚拟体验的创造者和用户提供了强大的工具和可能性。

1.2 虚幻引擎的主要功能

虚幻引擎作为完整的开发工具，能够为游戏开发者和各行业的创作者提供起步、交付、成长所需的制作工具。目前虚幻引擎已更新迭代至虚幻引擎5.2 版本。虚幻引擎具备以下功能。第一，世界场景构建功能，包括虚幻编辑器，建模、地形和地貌工具，可伸缩的植被，世界分区，程序化内容生成框架，天空、云彩和环境光照以及水体系统。第二，角色与动画功能，包括动画蓝图、机器学习变形器、角色动画编辑、live link 数据流动、角色重定向、非线性编辑与动画以及运行时动画工具。第三，渲染、光照和材料功能，包括nanite 与虚拟阴影贴图，虚拟纹理，lumen 动态全局光照，照片级逼真的实时光线追逐，时序超级分辨率，灵活的材质编辑器，路径追踪器以及精细光照等。第四，模拟和效果功能，包括niagara 粒子和视觉效果，布料工具，chaos 物理和破坏系统。第五，游戏性和交互性编写功能，包括稳健的多人支持，先进的人工智能，变体管理器，蓝图可视化脚本编制系统，虚幻示意图形设计器以及游戏玩法框架。第六，集成的媒体支持功能，包括专业的视频支持和播放，虚幻音频引擎及媒体框架。第七，虚拟制片功能，包括摄像机内视效编辑器，远程控制协议和网页生成器，高效的多屏渲染，虚拟摄像机系统，关卡快照以及面向影视人的虚拟勘景[1]。

1.3 虚幻引擎的应用场景

虚幻引擎的应用领域十分广泛，包括游戏、影视、建筑、汽车与运输、广播与实况活动、模拟及其他应用等。以游戏行业为例，虚幻引擎为游戏打造了一个充满无限可能的世界，代表游戏有《Fortnite》《糖豆人》《Rocket League》等。在其他应用领域，虚幻引擎是面向所有人的实时技术，支持来自于3ds Max、Cinema 4D、FBX、USD、SketchUp Pro、Rhino、Revit、SOLIDWORKS、CATIA 等 软 件 的DCC、CAD 和BIM 格式的3D 资产，为用户提供自由创作的技术支持[2]。

2 虚幻引擎在广播电视领域的应用

2.1 虚幻引擎在影视领域的应用

虚幻引擎在影视领域的应用广泛涵盖了特效制作、预览、和虚拟拍摄，使影视制作者能够实时预览和调整虚拟场景，从而提高制作效率、降低成本。虚幻引擎的高级渲染和物理模拟功能包括精细的特效、逼真的环境和角色设计，使得创造引人入胜的视觉效果成为可能。这一技术还在虚拟拍摄中发挥了关键作用，通过使用虚拟摄像机、虚拟角色和实时渲染来实现新的拍摄技术和创意效果，为影视行业带来了创新和多样性。虚幻引擎为影视制作提供了丰富的3D 数字创作工具，可根据影视故事情节创建各种精美绝伦的数字布景，如维多利亚式豪宅、破败的玛雅丛林寺庙、充满科技感的宇宙飞船内舱等，都可以通过虚幻引擎构建[3]。

虚幻引擎在国产影视领域的应用，提升了国产影视的制作水平，表现在以下方面。第一，场景构建。虚幻引擎创建出难以想象的、宏伟且逼真的环境，比如《流浪地球》中的地球表面景观和《刺杀小说家》中的小说异世界。在《刺杀小说家》中，为了构建出独特的小说异世界，电影采用了“面部捕捉”和“虚拟拍摄”的方式，这也是首部大规模使用“虚拟拍摄”的中国影片。第二，角色设计。虚幻引擎用于创建逼真的角色，如《刺杀小说家》中的赤发鬼和《大圣归来》中的大圣。在《大圣归来》中，导演田晓鹏师从好莱坞的背景，使得影视在角色设计上具有很高的水准。第三，特效制作。虚幻引擎创建出震撼的特效效果，如《流浪地球》中的爆炸、坠落、雪崩等特效，以及《刺杀小说家》中的火海、水流等特效。这些特效让观众仿佛身临其境，沉浸在影视的世界中。

2.2 虚幻引擎在动画领域的应用

虚幻引擎在动画领域的应用范围广泛，涵盖了动画片制作、虚拟演出和交互式动画应用，为动画创作者提供了一套强大的工具，可用于创建逼真的虚拟角色、场景和动态效果。虚幻引擎的实时渲染和物理模拟功能使动画制作者能够获得高品质的视觉效果，并加快制作进程。它还支持交互式动画，允许用户与虚拟角色互动，创造沉浸式的虚拟体验。这些功能使虚幻引擎成为动画领域的强大工具，为动画创作者提供了创新和创意的机会[4]。

国产动画依托虚幻引擎在不断提升制作水平。以国产三维动画《春秋封神》为例，由灵犀文化动画团队完成剧情改编、美术设计、世界观架构以及配音音乐制作等工作，是基于虚幻引擎4 制作完成的全流程技术及动画捕捉的三维动画。虚幻引擎应用于动画制作的前期、中期、后期不同的生产环节。通过资产数据的导入，创作团队运用虚幻引擎4 完成场景搭建、材质编写、灯光调试及实时渲染等工作，以非线性的编辑方式极大提升动画制作的效率与质量。通过虚幻引擎4 与动作捕捉技术的结合，在分镜、剪辑、动作设计、动画表演等方面创作出画质精美、细致、特效绚丽的画面。如其中的打斗场景、御剑飞行场景、子弹镜头等，带给观众沉浸式、超高清的三维动画观看体验。国内首部由虚幻引擎5 制作完成的动画番剧《遮天》由星阅辰石开发出品，国内顶尖动画团队原力动画制作，编剧团队由曾负责《仙剑奇侠传三》剧情改编的原班团队组成，通过虚幻引擎，编辑、镜头构图、光照和视效工作可以同时进行，基于虚幻引擎的实时管线建立一套风格指南，从光影与角色的交互到反射表面的外观，确保风格的一致。国内公司基于虚幻引擎创作了一系列优秀的动画作品，如《凡人修仙传》《无限世界》《神墓》《龙蛇演义》《阳神》《佛本是道》《一世之尊》《悟空传》等。

2.3 虚幻引擎在视频领域的应用

基于虚幻引擎的增强现实（Augmented Reality，AR）、动态影像、视频墙、插播内容及虚拟布景等功能，丰富了电视节目的内容与形式。如电视动画，主要有预渲染的动画和实时图形。节目片头、广告转场片花和宣传片通常由预渲染的动画构成，实时图形是在新闻和体育节目中，根据节目的实际内容传入的数据，最后实时更新图形画面。虚幻引擎的应用，既为电视动画提供传统低质量电视图形应用程序实时编辑和渲染的能力，又具备离线渲染器先进的渲染功能。

以2022 年卡塔尔世界杯为例，纽约的Kéex Frame 工作室利用虚幻引擎为世界杯制作了一段实时开场动画，凭借虚幻引擎实时光线追踪、蓝图可视化脚本系统、实时全局光照和反射系统Lumen等，应用于实时开场动画制作，制作流程包括提出概念和构思、制作情绪板、制作动态分镜、添加细节、添加效果、交互性和蓝图开发、渲染设置、测试、预演和优化等环节。在奖杯模型的制作环节，制作者从资产库选择模型，使用Substance Painter 从头开始创建纹理，使用连接到材质自发光属性的菲涅尔节点制作着色器，在奖杯的角落和细节特征处增添光芒[5]。在球员角色创作方面，首先创建头部的模型。球员头部形象具有希腊雕塑的特征，制作人员使用网格体转工具，依据模型创建了MetaHuman[6]，使用Adobe Substance 3D 为身体和衣服添加了精细的阴影。这些美丽、闪亮的金色色调得益于虚幻引擎的实时硬件光线追踪反射技术。通过虚幻引擎的应用，将球员形象描绘成现代版角斗士，以动画角色和影视化叙事完美呈现。

3 结语

本文针对虚幻引擎在广播电视领域的应用，深入探索了这一引擎的多重用途，从影视到动画、视频等。虚幻引擎所提供的强大工具和创新性能，正在为广播电视行业带来革命性的变化。这些技术的发展拓宽了虚拟体验的边界，为内容创作者提供了创新机会。希望本研究可以激发更多的创新思维，推动广播电视领域不断发展，为观众提供更加丰富、沉浸和创新的内容。