十二月初，當《堡壘之夜：大逃殺》第四章第一賽季發布時，玩家很難不注意到視覺保真度和細節得到了質的提升。這并不是巧合，通過虛幻引擎5.1，游戲的最新章節利用了虛幻引擎5最具創新性的全新功能，如Lumen、Nanite、虛擬陰影貼圖和時序超級分辨率等等。

《堡壘之夜：大逃殺》第四章出色地展示了Epic Games“吃自家狗糧”的決心，通過在真正的游戲開發壓力下對新功能做出了實戰測試。這一舉措促使虛幻引擎改進了在UE 5.0中引入的創新功能集，其隨后被交付給了《堡壘之夜》團隊使用。

《黑客帝國覺醒：虛幻引擎5體驗》在最新一代的主機上以30FPS的幀率展示了一座逼真的城市。在《堡壘之夜：大逃殺》第四章中，開發團隊面臨著新出現的挑戰：確保游戲在所有平臺上以60FPS的幀率運行，同時在以建設和破壞為特色的大型動態開放世界中提供當今玩家所期望的質量——高標準的風格化畫面、精致的植被以及晝夜循環。

在本篇文章中，我們將著眼于一些在第四章中得到檢驗并因此獲益良多的功能。Lumen、Nanite和虛擬陰影貼圖的改進入手，探討了從《堡壘之夜：大逃殺》第四章的工作中所汲取的經驗，相信這些經驗將有助于用戶使用虛幻引擎5創建更加精致、快速的開放世界游戲。

Lumen

Lumen是虛幻引擎5中新引入的實時全局光照和反射解決方案。Lumen使用硬件和軟件光線追蹤提供逼真的間接反射光照、反射和陰影，它們能夠對直接光照和幾何體的變化做出動態反應。舉例而言，你可以通過Lumen實現：一面藍色的墻，為附近所有物體或角色帶來一絲藍色色調；黃金時刻的陽光穿過一扇窗戶，在沒有任何局部光源的情況下照亮整間房屋；當一扇外門被打開時，光線進入房間。

針對《堡壘之夜：大逃殺》第四章，虛幻引擎改進了Lumen的許多方面。通過優化整個系統，使我們能夠在支持Lumen的平臺上實現60FPS的幀率，同時極大地提高間接光照和反射的質量。

《堡壘之夜》的世界充滿了樹木和草地，這是一片理想的試驗場，讓我們能夠改進Lumen間接光照在這類環境中的質量。

Nanite

Nanite徹底改變了美術師和設計師構建虛擬世界的方式，它在突破幾何細節極限的同時也簡化了創作過程。美術師不再需要考慮網格體LOD或給定對象的正確多邊形數量，即可實現最佳視覺質量和性能。

在UE 5.0中，Nanite出色地實現了不透明的剛性幾何體，《堡壘之夜》的城市環境充分利用了這一點。無論鏡頭拉得多近，經過建模的磚塊、木材和窗戶裝飾都能展示復雜的細節。

從UE 5.1開始，Nanite支持了全局位置偏移和遮罩材質，《堡壘之夜》的美術師能夠在極精致的動畫樹木和樹葉上使用這項技術。樹葉和草葉被建模成了隨風自然搖曳的幾何體。為了確保在任意渲染距離都能保留所有重要的茂盛細節，虛幻引擎團隊還引入了一種讓Nanite簡化植被幾何體的新方法。

虛擬陰影貼圖

虛擬陰影貼圖（VSM）與Nanite相結合，將美術師在《堡壘之夜：大逃殺》第四章中添加的所有復雜幾何細節凸顯了出來。與傳統的級聯陰影貼圖相比，VSM最大的優勢在于，無論物體是近在玩家眼前，還是遠在地平線上，它都能提供接近像素級精度的陰影細節。

新的《堡壘之夜》幾何體帶來了一個難題：需要進一步改進VSM，使其與植被及當日時間動態系統相配合——對于之前為提高性能而采用的許多陰影緩存方案來說，此二者成了一道阻礙。當然，這一切都必須符合60FPS的預算。

《堡壘之夜》現在也在室內使用了許多較小的局部光源，如電燈或天花板頂燈。VSM緩存在這些地方表現出色。像這樣大量使用局部光源讓我們有機會在UE 5.1中進一步提高VMS的性能。通過“單通道投射”選項單次批量化處理許多光源的陰影更新，從而提高GPU的利用率。團隊還建立了啟發式方法，將遠距離光源的陰影更新分攤到多個幀中。

局部曝光

Lumen允許美術師創造出對比度極高的場景，例如，在非常暗的房間中透過窗戶看到明亮的室外，或者在同一視圖中，房屋表面被明亮的天空和太陽照亮，而室內幾乎漆黑一片。對于這種視圖，單一的曝光值效果不佳：明亮區域最終會出現過度曝光，而黑暗區域則會近乎全黑，無法看清。

UE5中的曝光系統針對《堡壘之夜：大逃殺》第四章做出了改進，提供了更多工具讓美術師實現其所需的美術方向，同時也帶來了更出色的性能。美術師現在可以分別控制局部曝光在高光和陰影中的應用，這有助于在高動態范圍光照條件下保留細節。除此之外，局部曝光與后期處理管線中的其他部分（尤其是泛光和鏡頭光斑）更加深入地整合到了一起，使結果更加一致。

虛幻引器還新支持了在忽略材質屬性的同時，基于照度計算自動曝光。這有助于材質在不同的光照條件下保持外觀的一致，并提高游戲過程中的圖像穩定性。

通過局部曝光保留高光和陰影細節，這是UE 5.0中的新功能。使用Lumen時，務必設置局部曝光！

時序超級分辨率

時序超級分辨率（TSR）通過將一些成本高昂的渲染計算分攤到多個幀中，實現大幅削減渲染極致4K圖像的成本?？紤]到《堡壘之夜：大逃殺》第四章以60FPS運行的目標，團隊需要對TSR做出許多性能和質量上的優化。因此，UE 5.1中的TSR比在UE 5.0中發布的版本更好，也更快。此外團隊還改進了TSR依據配置文件（低級、中級、高級和史詩級）對性能和質量的調整范圍。

云層

為了配合《堡壘之夜：大逃殺》第四章中視覺保真度的飛躍，團隊改進了虛幻引擎5.1中云層渲染的質量。為了滿足嚴格的性能預算，UE5在內部會以較低的分辨率渲染云層，并對其進行向上采樣。以前，這會導致遮擋了背景云層的前景網格體周圍產生不完整的邊緣，致使明亮的天空顏色在邊緣處滲透出來。在UE 5.1中，可以更好地解決全分辨率下云層向上采樣的問題，不會出現這種滲透。團隊還改進了當網格體從云層前穿行而過時，對云層的時序重建工作，有效地減少了因移除遮擋而產生的尾跡。

Niagara

《堡壘之夜》利用Niagara視效系統創造了由美術師主導的程序化破壞效果。Niagara能夠對游戲做出反應，每當武器擊中目標時，都能生成并準確模擬飛濺的碎片。

《堡壘之夜：大逃殺》第四章中新推出的高保真火焰使用基于體素的傳播機制，更好地表現了火焰在表面和地形上的蔓延，同時還支持在載具及物理對象間傳播火焰。為了正確放置火焰，并將其對準到燃燒表面，該系統使用了在引擎內部經過烘焙的Niagara流體模擬，并將其應用到了Niagara粒子中（數據讀取自火焰游戲系統）。

對世界構建的支持

隨著第四章的發布，《堡壘之夜：大逃殺》現在在每個平臺上都使用了UE5最新的世界構建和自動流送解決方案。其中包括世界分區、數據層、關卡實例、自動HLOD以及一Actor一文件。這套工具集有助于建立更具協作性的工作流程，并提升關卡設計師和美術師構建世界的效率。

與《堡壘之夜》之前版本中使用的自定義流送解決方案相比，目前方案最大的一個不同之處是，新的世界分區系統實現了自動化，開發者需要付出的時間更少了，同時，HLOD的過渡也更加穩定，提供了更好的整體游戲體驗。

第四章包含超過10萬個Actor文件，為了更有效地處理如此之多的文件，團隊改進了變更列表窗口，增加了新的用戶體驗和新的非受控變更列表類型，并將它與場景大綱視圖和主視口更好地集成在了一起。

為了給第四章提供支持，虛幻引擎的進一步改進是在尋路網格體（靜態和動態）的生成功能中添加對世界分區的支持。這意味著你可以加載一個世界單元，為其生成尋路網格體，將其序列化，然后卸載該單元并繼續處理下一單元。

在UE 5.1中，所有開發者都可以使用這些經過改進的功能，并且，隨著《堡壘之夜》團隊不斷對這些功能展開實戰測試，我們可以期待在未來版本中看到進一步的改進。

智能對象和狀態樹

智能對象允許AI在關卡中選擇一個對象或區域，并動態注入行為。相關的數據和配置（如動畫）會被存儲在對象中，而不是代理中，這實現了大量代理之間的共享，促成了更高效的內存利用和更出色的性能，無需編輯核心行為即可更靈活地擴展默認行為。

狀態樹是一種可擴展的通用狀態機，它在靈活的決策樹結構（以及直觀而緊湊的用戶界面）中結合了經典的狀態機機制，同時保留了高性能。

這兩項技術在UE 5.0版本中是作為實驗功能發布的，但經過《堡壘之夜：大逃殺》第四章中的成功部署后，它們在5.1版本中已進入生產就緒狀態。在第四章之前，智能對象只被用于讓AI播放簡單的動畫或表情。通過在智能對象流程中整合狀態樹，我們成功地實現了更復雜、更豐富的機器人行為，例如機器人與《堡壘之夜》篝火互動的方式。

更高的開發者效率

虛幻引擎一直在尋找提高開發者效率的方法，讓他們可以專注于創作過程。《堡壘之夜》采用了新的圖形技術，如磁盤空間占用量更大的Nanite，這帶來了一項挑戰：尋找方法減少團隊加載游戲或從Perforce獲取內容的時間。

龐大且分布于多個地點的《堡壘之夜》團隊從新的虛幻云DDC中獲益匪淺，這是一個為派生數據緩存建立的全球高效模型，允許團隊成員快速訪問紋理或網格體等內容的優化版本，消除了在本地進行處理的需要。因此，《堡壘之夜》中的編輯器加載時間至少快了2倍。

虛擬資產減少了內容的磁盤占用量，從而將《堡壘之夜》單個工作空間的同步時間縮短了四倍以上；通過刪除多個工作空間共用的重復數據，我們甚至還可以節省更多磁盤空間和同步時間。我們從虛幻資產較小的類屬性（如紋理分辨率和格式等）中剝離出了原始紋理像素等大體積數據，并將它們分開存儲。從表面看，虛擬資產與普通虛幻資產并沒有區別，但是它們要小很多倍。開發者的工作流程幾乎無需做出改變，而客戶端只在需要時才會下載要在編輯器中使用的數據，顯著減少了等待Perforce進行同步的時間。

機器學習

虛幻引擎的機器學習（ML）變形器允許用戶使用自定義的Maya插件訓練將在虛幻引擎中實時運行的機器學習模型，為復雜的專有綁定（或任意變形）創建高保真的近似模擬。

在第四章中，《堡壘之夜》團隊使用ML變形器實現了更高質量的角色肌肉和布料變形，Hulk和Sunlit是第一批從中受益的角色。團隊能夠通過外部DCC工具捕獲復雜的變形和模擬，并將幾何結果注入它們的游戲綁定。這次實戰測試的結果是，ML變形器在UE 5.1中從實驗版升級到了測試版，同時，團隊與ML變形器的工程師展開了密切合作，使該技術有機會得到進一步完善，他們計劃在UE 5.2中增加新功能和穩定性修復。

MetaHuman框架

在第四章中，《堡壘之夜》團隊與3Lateral及MetaHuman團隊的開發者密切合作，升級了《堡壘之夜》角色的面部動畫功能。其中包括一些對角色質量的更新，例如增加了新角色的表情和關節數量，創建了新的綁定和動畫工具，將面部動畫推向了新的高度。

因此，虛幻引擎5.1改進了綁定邏輯的運行時功能，將性能開銷控制在了約束范圍內，還專門創建了重映射節點，為《堡壘之夜》中MetaHuman技術的向前和向后兼容性提供了支持。

本文轉自虛幻引擎官網~