[6]UE5.1新功能在《堡壘之夜:大逃殺》第四章中的實(shí)戰(zhàn)測(cè)試
十二月初,當(dāng)《堡壘之夜:大逃殺》第四章第一賽季發(fā)布時(shí),玩家很難不注意到視覺(jué)保真度和細(xì)節(jié)得到了質(zhì)的提升。這并不是巧合,通過(guò)虛幻引擎5.1,游戲的最新章節(jié)利用了虛幻引擎5最具創(chuàng)新性的全新功能,如Lumen、Nanite、虛擬陰影貼圖和時(shí)序超級(jí)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,我們?cè)谡嬲挠螒蜷_(kāi)發(fā)壓力下對(duì)新功能做出了實(shí)戰(zhàn)測(cè)試。這一舉措促使我們改進(jìn)了在UE 5.0中引入的創(chuàng)新功能集,它們隨后被交付給了《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)使用。
我們之前通過(guò)《黑客帝國(guó)覺(jué)醒:虛幻引擎5體驗(yàn)》對(duì)UE5中的功能進(jìn)行了測(cè)試,在最新一代的主機(jī)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(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨著新出現(xiàn)的挑戰(zhàn):確保游戲在所有平臺(tái)上以60FPS的幀率運(yùn)行,同時(shí)在以建設(shè)和破壞為特色的大型動(dòng)態(tài)開(kāi)放世界中提供當(dāng)今玩家所期望的質(zhì)量——高標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)格化畫(huà)面、精致的植被以及晝夜循環(huán)。
在這篇博客文章中,我們將著眼于一些在第四章中得到檢驗(yàn)并因此獲益良多的功能。我們還會(huì)提供一些深層次文章的鏈接,它們更加詳細(xì)地介紹了我們對(duì)Lumen、Nanite和虛擬陰影貼圖的改進(jìn),探討了我們從《堡壘之夜:大逃殺》第四章的工作中所汲取的經(jīng)驗(yàn),我們相信這些經(jīng)驗(yàn)將有助于你使用虛幻引擎5創(chuàng)建更加精致、快速的開(kāi)放世界游戲。
Lumen
Lumen是虛幻引擎5中新引入的實(shí)時(shí)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?qū)χ苯庸庹蘸蛶缀误w的變化做出動(dòng)態(tài)反應(yīng)。舉例而言,你可以通過(guò)Lumen實(shí)現(xiàn):一面藍(lán)色的墻,為附近所有物體或角色帶來(lái)一絲藍(lán)色色調(diào);黃金時(shí)刻的陽(yáng)光穿過(guò)一扇窗戶,在沒(méi)有任何局部光源的情況下照亮整間房屋;當(dāng)一扇外門(mén)被打開(kāi)時(shí),光線進(jìn)入房間。
我們針對(duì)《堡壘之夜:大逃殺》第四章,在虛幻引擎中改進(jìn)了Lumen的許多方面。我們優(yōu)化了整個(gè)系統(tǒng),使我們能夠在支持Lumen的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)60FPS的幀率,同時(shí)極大地提高間接光照和反射的質(zhì)量。
《堡壘之夜》的世界充滿了樹(shù)木和草地,這是一片理想的試驗(yàn)場(chǎng),讓我們能夠改進(jìn)Lumen間接光照在這類(lèi)環(huán)境中的質(zhì)量。
Nanite
Nanite徹底改變了美術(shù)師和設(shè)計(jì)師構(gòu)建虛擬世界的方式,它在突破幾何細(xì)節(jié)極限的同時(shí)也簡(jiǎn)化了創(chuàng)作過(guò)程。美術(shù)師不再需要考慮網(wǎng)格體LOD或給定對(duì)象的正確多邊形數(shù)量,即可實(shí)現(xiàn)最佳視覺(jué)質(zhì)量和性能。
在UE 5.0中,Nanite出色地實(shí)現(xiàn)了不透明的剛性幾何體,《堡壘之夜》的城市環(huán)境充分利用了這一點(diǎn)。無(wú)論鏡頭拉得多近,經(jīng)過(guò)建模的磚塊、木材和窗戶裝飾都能展示復(fù)雜的細(xì)節(jié)。
從UE 5.1開(kāi)始,Nanite支持了全局位置偏移和遮罩材質(zhì),《堡壘之夜》的美術(shù)師能夠在極精致的動(dòng)畫(huà)樹(shù)木和樹(shù)葉上使用這項(xiàng)技術(shù)。樹(shù)葉和草葉被建模成了隨風(fēng)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(xì)節(jié),我們還引入了一種讓Nanite簡(jiǎn)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(jié)合,將美術(shù)師在《堡壘之夜:大逃殺》第四章中添加的所有復(fù)雜幾何細(xì)節(jié)凸顯了出來(lái)。與傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)陰影貼圖相比,VSM最大的優(yōu)勢(shì)在于,無(wú)論物體是近在玩家眼前,還是遠(yuǎn)在地平線上,它都能提供接近像素級(jí)精度的陰影細(xì)節(jié)。
新的《堡壘之夜》幾何體為我們帶來(lái)了一個(gè)難題:我們需要進(jìn)一步改進(jìn)VSM,使其與植被及當(dāng)日時(shí)間動(dòng)態(tài)系統(tǒng)相配合——對(duì)于我們之前為提高性能而采用的許多陰影緩存方案來(lái)說(shuō),此二者成了一道阻礙。當(dāng)然,這一切都必須符合60FPS的預(yù)算。
《堡壘之夜》現(xiàn)在也在室內(nèi)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(xiàn)出色。像這樣大量使用局部光源讓我們有機(jī)會(huì)在UE 5.1中進(jìn)一步提高VMS的性能。我們可以通過(guò)“單通道投射”選項(xiàng)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。我們還建立了啟發(fā)式方法,將遠(yuǎn)距離光源的陰影更新分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)幀中。
局部曝光
Lumen允許美術(shù)師創(chuàng)造出對(duì)比度極高的場(chǎng)景,例如,在非常暗的房間中透過(guò)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(yáng)照亮,而室內(nèi)幾乎漆黑一片。對(duì)于這種視圖,單一的曝光值效果不佳:明亮區(qū)域最終會(huì)出現(xiàn)過(guò)度曝光,而黑暗區(qū)域則會(huì)近乎全黑,無(wú)法看清。
UE5中的曝光系統(tǒng)針對(duì)《堡壘之夜:大逃殺》第四章做出了改進(jìn),提供了更多工具讓美術(shù)師實(shí)現(xiàn)其所需的美術(shù)方向,同時(shí)也帶來(lái)了更出色的性能。美術(shù)師現(xiàn)在可以分別控制局部曝光在高光和陰影中的應(yīng)用,這有助于在高動(dòng)態(tài)范圍光照條件下保留細(xì)節(jié)。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(jié)果更加一致。
我們還新支持了在忽略材質(zhì)屬性的同時(shí),基于照度計(jì)算自動(dòng)曝光。這有助于材質(zhì)在不同的光照條件下保持外觀的一致,并提高游戲過(guò)程中的圖像穩(wěn)定性。
時(shí)序超級(jí)分辨率
時(shí)序超級(jí)分辨率(TSR)通過(guò)將一些成本高昂的渲染計(jì)算分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)幀中,使我們能夠大幅削減渲染漂亮4K圖像的成本??紤]到《堡壘之夜:大逃殺》第四章60FPS的目標(biāo),我們需要對(duì)TSR做出許多性能和質(zhì)量上的優(yōu)化。因此,UE 5.1中的TSR比我們?cè)赨E 5.0中發(fā)布的版本更好,也更快。我們還改進(jìn)了TSR依據(jù)配置文件(低級(jí)、中級(jí)、高級(jí)和史詩(shī)級(jí))對(duì)性能和質(zhì)量的調(diào)整范圍。
我們會(huì)在即將發(fā)布的一篇博客文章中深入探討這些改進(jìn)的技術(shù)細(xì)節(jié)。
云層
為了配合《堡壘之夜:大逃殺》第四章中視覺(jué)保真度的飛躍,我們改進(jìn)了虛幻引擎5.1中云層渲染的質(zhì)量。為了滿足嚴(yán)格的性能預(yù)算,UE5在內(nèi)部會(huì)以較低的分辨率渲染云層,并對(duì)其進(jìn)行向上采樣。以前,這會(huì)導(dǎo)致遮擋了背景云層的前景網(wǎng)格體周?chē)a(chǎn)生不完整的邊緣,致使明亮的天空顏色在邊緣處滲透出來(lái)。在UE 5.1中,我們可以更好地解決全分辨率下云層向上采樣的問(wèn)題,不會(huì)出現(xiàn)這種滲透。我們還改進(jìn)了當(dāng)網(wǎng)格體從云層前穿行而過(guò)時(shí),對(duì)云層的時(shí)序重建工作,有效地減少了因移除遮擋而產(chǎn)生的尾跡。
Niagara
《堡壘之夜》利用Niagara視效系統(tǒng)創(chuàng)造了由美術(shù)師主導(dǎo)的程序化破壞效果。Niagara能夠?qū)τ螒蜃龀龇磻?yīng),每當(dāng)武器擊中目標(biāo)時(shí),都能生成并準(zhǔn)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(jī)制,更好地表現(xiàn)了火焰在表面和地形上的蔓延,同時(shí)還支持在載具及物理對(duì)象間傳播火焰。為了正確放置火焰,并將其對(duì)準(zhǔn)到燃燒表面,該系統(tǒng)使用了在引擎內(nèi)部經(jīng)過(guò)烘焙的Niagara流體模擬,并將其應(yīng)用到了Niagara粒子中(數(shù)據(jù)讀取自火焰游戲系統(tǒng))。
對(duì)世界構(gòu)建的支持
隨著第四章的發(fā)布,《堡壘之夜:大逃殺》現(xiàn)在在每個(gè)平臺(tái)上都使用了UE5最新的世界構(gòu)建和自動(dòng)流送解決方案。其中包括世界分區(qū)、數(shù)據(jù)層、關(guān)卡實(shí)例、自動(dòng)HLOD以及一Actor一文件。這套工具集有助于建立更具協(xié)作性的工作流程,并提升關(guān)卡設(shè)計(jì)師和美術(shù)師構(gòu)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(gè)不同之處是,新的世界分區(qū)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,開(kāi)發(fā)者需要付出的時(shí)間更少了,同時(shí),HLOD的過(guò)渡也更加穩(wěn)定,提供了更好的整體游戲體驗(yàn)。
第四章包含超過(guò)10萬(wàn)個(gè)Actor文件,為了更有效地處理如此之多的文件,我們改進(jìn)了變更列表窗口,增加了新的用戶體驗(yàn)和新的非受控變更列表類(lèi)型,并將它與場(chǎng)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,我們做的進(jìn)一步改進(jìn)是在尋路網(wǎng)格體(靜態(tài)和動(dòng)態(tài))的生成功能中添加對(duì)世界分區(qū)的支持。這意味著你可以加載一個(gè)世界單元,為其生成尋路網(wǎng)格體,將其序列化,然后卸載該單元并繼續(xù)處理下一單元。
在UE 5.1中,所有開(kāi)發(fā)者都可以使用這些經(jīng)過(guò)改進(jìn)的功能,并且,隨著《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)不斷對(duì)這些功能展開(kāi)實(shí)戰(zhàn)測(cè)試,我們可以期待在未來(lái)版本中看到進(jìn)一步的改進(jìn)。
智能對(duì)象和狀態(tài)樹(shù)
智能對(duì)象允許AI在關(guān)卡中選擇一個(gè)對(duì)象或區(qū)域,并動(dòng)態(tài)注入行為。相關(guān)的數(shù)據(jù)和配置(如動(dòng)畫(huà))會(huì)被存儲(chǔ)在對(duì)象中,而不是代理中,這實(shí)現(xiàn)了大量代理之間的共享,促成了更高效的內(nèi)存利用和更出色的性能,無(wú)需編輯核心行為即可更靈活地?cái)U(kuò)展默認(rèn)行為。
狀態(tài)樹(shù)是一種可擴(kuò)展的通用狀態(tài)機(jī),它在靈活的決策樹(shù)結(jié)構(gòu)(以及直觀而緊湊的用戶界面)中結(jié)合了經(jīng)典的狀態(tài)機(jī)機(jī)制,同時(shí)保留了高性能。
這兩項(xiàng)技術(shù)在UE 5.0版本中是作為實(shí)驗(yàn)功能發(fā)布的,但經(jīng)過(guò)《堡壘之夜:大逃殺》第四章中的成功部署后,它們?cè)?.1版本中已進(jìn)入生產(chǎn)就緒狀態(tài)。在第四章之前,智能對(duì)象只被用于讓AI播放簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)或表情。通過(guò)在智能對(duì)象流程中整合狀態(tài)樹(shù),我們成功地實(shí)現(xiàn)了更復(fù)雜、更豐富的機(jī)器人行為,例如機(jī)器人與《堡壘之夜》篝火互動(dòng)的方式。
更高的開(kāi)發(fā)者效率
我們一直在尋找提高開(kāi)發(fā)者效率的方法,讓他們可以專(zhuān)注于創(chuàng)作過(guò)程?!侗局埂凡捎昧诵碌膱D形技術(shù),如磁盤(pán)空間占用量更大的Nanite,這為我們帶來(lái)了一項(xiàng)挑戰(zhàn):尋找方法減少團(tuán)隊(duì)加載游戲或從Perforce獲取內(nèi)容的時(shí)間。
龐大且分布于多個(gè)地點(diǎn)的《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)從新的虛幻云DDC中獲益匪淺,這是一個(gè)為派生數(shù)據(jù)緩存建立的全球高效模型,允許團(tuán)隊(duì)成員快速訪問(wèn)紋理或網(wǎng)格體等內(nèi)容的優(yōu)化版本,消除了在本地進(jìn)行處理的需要。因此,《堡壘之夜》中的編輯器加載時(shí)間至少快了2倍。
虛擬資產(chǎn)減少了內(nèi)容的磁盤(pán)占用量,從而將《堡壘之夜》單個(gè)工作空間的同步時(shí)間縮短了四倍以上;通過(guò)刪除多個(gè)工作空間共用的重復(fù)數(shù)據(jù),我們甚至還可以節(jié)省更多磁盤(pán)空間和同步時(shí)間。我們從虛幻資產(chǎn)較小的類(lèi)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(shù)據(jù),并將它們分開(kāi)存儲(chǔ)。從表面看,虛擬資產(chǎn)與普通虛幻資產(chǎn)并沒(méi)有區(qū)別,但是它們要小很多倍。開(kāi)發(fā)者的工作流程幾乎無(wú)需做出改變,而客戶端只在需要時(shí)才會(huì)下載要在編輯器中使用的數(shù)據(jù),顯著減少了等待Perforce進(jìn)行同步的時(shí)間。
機(jī)器學(xué)習(xí)
虛幻引擎的機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)變形器允許你使用自定義的Maya插件訓(xùn)練將在虛幻引擎中實(shí)時(shí)運(yùn)行的機(jī)器學(xué)習(xí)模型,為復(fù)雜的專(zhuān)有綁定(或任意變形)創(chuàng)建高保真的近似模擬。
在第四章中,《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)使用ML變形器實(shí)現(xiàn)了更高質(zhì)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(tuán)隊(duì)能夠通過(guò)外部DCC工具捕獲復(fù)雜的變形和模擬,并將幾何結(jié)果注入它們的游戲綁定。這次實(shí)戰(zhàn)測(cè)試的結(jié)果是,ML變形器在UE 5.1中從實(shí)驗(yàn)版升級(jí)到了測(cè)試版,同時(shí),團(tuán)隊(duì)與ML變形器的工程師展開(kāi)了密切合作,使該技術(shù)有機(jī)會(huì)得到進(jìn)一步完善,他們計(jì)劃在UE 5.2中增加新功能和穩(wěn)定性修復(fù)。
MetaHuman框架
在第四章中,《堡壘之夜》團(tuán)隊(duì)與3Lateral及MetaHuman團(tuán)隊(duì)的開(kāi)發(fā)者密切合作,升級(jí)了《堡壘之夜》角色的面部動(dòng)畫(huà)功能。其中包括一些對(duì)角色質(zhì)量的更新,例如增加了新角色的表情和關(guān)節(jié)數(shù)量,創(chuàng)建了新的綁定和動(dòng)畫(huà)工具,將面部動(dòng)畫(huà)推向了新的高度。
因此,虛幻引擎5.1改進(jìn)了綁定邏輯的運(yùn)行時(shí)功能,將性能開(kāi)銷(xiāo)控制在了約束范圍內(nèi),還專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建了重映射節(jié)點(diǎn),為《堡壘之夜》中MetaHuman技術(shù)的向前和向后兼容性提供了支持。
我們希望你喜歡我們?cè)凇侗局梗捍筇託ⅰ返谒恼碌拈_(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)虛幻引擎5.1做出的所有改進(jìn),并發(fā)現(xiàn)它們有助于你將游戲的視覺(jué)保真度提升到新水平。我們期待看到結(jié)果!