本指南適用于目前使用虛幻引擎 4 或其他希望遷移到虛幻引擎 5 的游戲引擎的教育工作者和學(xué)生。我們假設(shè)您了解游戲引擎和 3D 軟件如何渲染 3D 幾何圖形，并且熟悉 UVW 映射、多邊形等概念上。

Nanite 優(yōu)勢

? Nanite 網(wǎng)格渲染速度更快，并且與使用烘焙法線貼圖的傳統(tǒng)網(wǎng)格相比，可以使用更少的內(nèi)存和磁盤空間。由于壓縮的魔力，一百萬個三角形的 Nanite 網(wǎng)格只需要 14 MB 內(nèi)存，而單個 4K 法線貼圖大約需要 22 MB

? Nanite 具有非常穩(wěn)定的性能配置文件，受渲染分辨率的影響比受三角形或場景對象數(shù)量的影響更大。

? 即使是低多邊形內(nèi)容也可以從Nanite 中受益。更智能的繪圖調(diào)用和自動 LOD 可以減輕開發(fā)人員的一些負(fù)擔(dān)。

? 美術(shù)師不必花時間優(yōu)化和烘焙法線貼圖。相反，他們可以將原始 3D 模型、雕刻和攝影測量掃描直接導(dǎo)入虛幻引擎，并以非常高的幀速率直接在視口中可視化它們。

? 關(guān)卡藝術(shù)家不再受對象或三角形數(shù)量的限制，允許他們在每個表面上豐富細(xì)節(jié)，而不必?fù)?dān)心合并對象或不可預(yù)測的幀速率。

[Nanite Mesh vs. Baked Maps Mesh]

技術(shù)限制

從5.0 開始，Nanite 不支持動態(tài)/變形網(wǎng)格，包括骨架網(wǎng)格和使用世界位置偏移（WPO 或頂點變形）的網(wǎng)格。

注意：Nanite for 5.1 的主要焦點是添加了一個可編程光柵化框架，為蒙版材料、兩側(cè)植物、像素深度偏移和世界位置偏移等功能打開了大門。請注意，確切的功能列表以及預(yù)期的穩(wěn)定性和性能特征仍待定。

? Nanite 網(wǎng)格不能使用帶有不透明蒙版或半透明的材質(zhì)，也不能使用雙面材質(zhì)

? Nanite 不支持 Mac OS，由于圖形 API 限制，將來也不可能支持。

? Nanite 網(wǎng)格在與光線追蹤陰影一起使用時會顯示錯誤。

? Path Tracer 不支持Nanite 網(wǎng)格。

此外，Nanite 目前不支持以下內(nèi)容：

? 分屏和 VR

? 前向渲染支持

? 多重采樣抗鋸齒 (MSAA)

? 自定義模板和深度緩沖區(qū)

Nanite 處于開發(fā)的早期階段，雖然我們預(yù)計會解決其中許多問題，但我們無法提供時間表指導(dǎo)。

其他注意事項

Nanite 提供無限三角形和對象數(shù)量的承諾。因此，您和您的學(xué)生應(yīng)該注意一些其他實際考慮因素，以便相應(yīng)地計劃您的工作流程和課程。

3D 應(yīng)用

3ds Max、Maya 和 ZBrush 等應(yīng)用程序只能有效處理一定數(shù)量的三角形。

例如，具有超過 100 萬個三角形的網(wǎng)格往往會使這些應(yīng)用程序減慢到不再可用的程度。在這些工具發(fā)展之前，它們通常會限制模型的保真度。

管道流程

巨大的網(wǎng)格數(shù)也大大減慢了生產(chǎn)流程。它們會增加文件大小、減慢傳輸時間和編譯/烹飪操作。此外，網(wǎng)格的三角形越多，從應(yīng)用程序移動到應(yīng)用程序并導(dǎo)入虛幻引擎所需的時間就越長，從而減慢了迭代速度。

尋找平衡

對于使用 Nanite 的藝術(shù)家來說，最關(guān)鍵的技能之一是能夠決定資產(chǎn)的適當(dāng)三角形和紋理密度，以平衡保真度和上述考慮因素。

確定三角形密度的一種合適方法是嘗試瞄準(zhǔn)每個像素一個三角形。

最終用戶與之交互或非常接近的對象可以由非常密集的網(wǎng)格組成，而背景網(wǎng)格經(jīng)過優(yōu)化以提高性能和工作流程。

硬件和軟件要求

Nanite 在較新版本的 Windows 10（版本 1909.1350 和更新版本）和 Windows 11 上運行，并支持安裝了最新圖形驅(qū)動程序的 DirectX 12 AgilitySDK。

對 Linux 和 Vulcan 的支持即將推出，但尚未公布時間表。

使用 Nanite 網(wǎng)格

Nanite 網(wǎng)格的行為與虛幻引擎中的任何其他靜態(tài)網(wǎng)格一樣（除了上述差異）。它們通常是手工創(chuàng)建的，或者在導(dǎo)入虛幻引擎之前在外部應(yīng)用程序中掃描和清理，就像大多數(shù)其他靜態(tài)網(wǎng)格體一樣。您還可以從 Quixel、TurboSquid 或 Sketchfab 等資產(chǎn)庫下載高多邊形模型。

您可以在大多數(shù) 3D 應(yīng)用程序（例如 Blender、3ds Max、Houdini 和 Maya）中創(chuàng)建自己的 Nanite 網(wǎng)格。Unreal 導(dǎo)入 FBX 和 OBJ 3D 交換格式，大多數(shù) 3D 應(yīng)用程序都支持這些格式。Nanite 支持使用 Datasmith 導(dǎo)入的網(wǎng)格，允許可視化設(shè)計人員實時使用高保真設(shè)計和 CAD 模型。

啟用 Nanite

虛幻引擎支持 Nanite 作為核心功能，只需在單個資產(chǎn)上啟用即可。Nanite 網(wǎng)格可以通過兩種方式啟用：轉(zhuǎn)換現(xiàn)有靜態(tài)網(wǎng)格和在導(dǎo)入網(wǎng)格時選擇 Nanite。

轉(zhuǎn)換現(xiàn)有的靜態(tài)網(wǎng)格物體

您可以通過在詳細(xì)信息面板中選擇啟用 Nanite 支持，或在內(nèi)容瀏覽器中右鍵單擊一個或多個靜態(tài)網(wǎng)格，在靜態(tài)網(wǎng)格/幾何集合編輯器中啟用或禁用 Nanite。

注意：當(dāng)您將現(xiàn)有靜態(tài)網(wǎng)格體轉(zhuǎn)換為 Nanite 時，它們將不再使用現(xiàn)有 LOD 模型，并將使用備用網(wǎng)格體進(jìn)行每個多邊形的碰撞，這可能會改變游戲玩法或視覺保真度。

將新網(wǎng)格導(dǎo)入為 nanite 網(wǎng)格

將靜態(tài)網(wǎng)格體導(dǎo)入內(nèi)容瀏覽器時，可以選擇構(gòu)建 Nanite。這將在新導(dǎo)入的網(wǎng)格上啟用 Nanite。

碰撞

與傳統(tǒng)的靜態(tài)網(wǎng)格體一樣，Nanite 網(wǎng)格體仍然使用低多邊形表示（凸包）和分析形狀（球體、盒子等）進(jìn)行物理模擬。

對于每個多邊形的復(fù)雜碰撞，UE5 使用 Nanite Fallback Mesh。如果這不能提供適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果，您可以在必要時使用傳統(tǒng) LOD 方法和網(wǎng)格常規(guī)設(shè)置中的 LOD for Collision 屬性設(shè)置自定義碰撞 LOD。

注意：如果使用此方法，請在靜態(tài)網(wǎng)格體編輯器中將 Fallback Triangle Percent 設(shè)置為 0。

UV 坐標(biāo)

在非常高的多邊形網(wǎng)格上使用 UV 坐標(biāo)很快就會變得繁重，在開發(fā)管道中產(chǎn)生摩擦。3D 工具還不能完全處理密集的幾何圖形。

考慮查看投影映射技術(shù)、程序化和其他可以跳過或增強 UVW 展開方法的方法。

虛擬紋理

雖然不是 Nanite 的特定功能，但虛擬紋理 (VT) 允許開發(fā)人員在虛幻引擎中使用巨大的紋理分辨率。在不啟用虛擬紋理的情況下，虛幻引擎支持紋理的最大分辨率為 8K，而虛擬紋理允許每個軸上數(shù)十萬像素的分辨率。此外，與傳統(tǒng)的紋理流式傳輸方法相比，VT 解鎖了額外的地形工作流程，并且可以減少整體內(nèi)存使用量。

即使啟用了虛擬紋理，我們強烈建議對絕大多數(shù)資產(chǎn)使用 4K 紋理。處理較大的圖像會很快變得繁重。大圖像占用大量磁盤空間，傳輸速度慢，并且會使大多數(shù)紋理編輯和繪畫應(yīng)用程序變得無響應(yīng)。

注意：您可以使用靜態(tài)網(wǎng)格體編輯器視口中的“顯示”菜單在靜態(tài)網(wǎng)格體編輯器中查看 Nanite 后備網(wǎng)格體。

教學(xué)指導(dǎo)

Nanite所有的東西

我們建議在任何支持它的網(wǎng)格上啟用 Nanite。這樣，您的網(wǎng)格渲染速度更快，同時使用更少的內(nèi)存和磁盤空間。對于 Nanite 不支持的網(wǎng)格，回退到常規(guī)的靜態(tài)和骨架網(wǎng)格工作流程和技術(shù)。Nanite Meshes 和 non-nanite Meshes 在一個場景中無縫地協(xié)同工作。

例如，下面場景中的對象依賴于 Nanite 不支持的功能，例如地形和骨架網(wǎng)格體角色，使用更傳統(tǒng)的方法進(jìn)行渲染。在 Nanite 可視化中，它們顯示為黑色剪影。

繼續(xù)教紋理烘焙

Nanite 消除了創(chuàng)建低多邊形、烘焙版本的雕刻、細(xì)分網(wǎng)格或?qū)崟r應(yīng)用程序中通常需要的 LOD 鏈的艱巨任務(wù)。但是，將數(shù)據(jù)編碼為曲率和深度等紋理的過程。對于 3D 藝術(shù)家的工具集來說仍然是必不可少的。例如，隨著 Nanite 的引入，角色藝術(shù)流程基本保持不變。

雖然學(xué)生可能不會烘焙從高多邊形模型投影的法線貼圖，以優(yōu)化其環(huán)境網(wǎng)格，但他們?nèi)詫⑹褂?Substance Painter 和 Quixel Mixer 等工具，這些工具利用環(huán)境光遮蔽、法線和曲率貼圖等貼圖創(chuàng)建表面紋理和材料。

探索新的工作流程

Nanite 網(wǎng)格有一些限制，需要大量創(chuàng)造性的問題解決才能克服。以下是開發(fā)人員需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)示例。

? Nanite 不支持逐實例頂點顏色繪制：十多年來，驅(qū)動材質(zhì)變化的頂點繪制一直是實時圖形中的重要工作流程。我們?nèi)绾螌⑺囆g(shù)家驅(qū)動的變化添加到網(wǎng)格中？

? Nanite 不支持蒙皮網(wǎng)格：但是，Nanite 網(wǎng)格可以附加到骨骼/骨架上。我們?nèi)绾卧诮巧鲜褂?Nanite 網(wǎng)格，有哪些權(quán)衡？

? Nanite 使多平臺支持變得更加復(fù)雜：開發(fā)可靠的工作流程，使項目能夠從低端/移動硬件擴展到下一代控制臺，對于許多擁有多平臺游戲的工作室來說，這將是一項寶貴的技能。

? 多面體工作流程可能需要一些時間來適應(yīng)：需要養(yǎng)成新習(xí)慣以保持項目按計劃進(jìn)行。確保在低多邊形階段展開網(wǎng)格以節(jié)省時間，并考慮使用不同的紋理方法（例如 polypaint）來利用這些更詳細(xì)的網(wǎng)格的優(yōu)勢。

給學(xué)生的建議

為了覆蓋最廣泛的受眾，工作室現(xiàn)在正在開發(fā)多平臺混合游戲，這些游戲可在當(dāng)前一代游戲機（PlayStation 5 和 Xbox Series X）、PC 以及 PlayStation 4 和 Nintendo Switch 等功能較弱的平臺上運行。

隨著當(dāng)前一代游戲機的采用增加，工作室開始為他們真正可以利用虛幻引擎 5 的所有功能的下一代項目開發(fā)和招聘。

應(yīng)屆畢業(yè)生和前輩

計劃在不久的將來進(jìn)入勞動力市場的學(xué)生應(yīng)該知道，Nanite 還不是開發(fā) 3D 資產(chǎn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。學(xué)生仍應(yīng)精通傳統(tǒng)的從高到低的多邊形方法、優(yōu)化、LOD 等。但是，他們應(yīng)該了解 Nanite 和虛幻引擎 5 的世界構(gòu)建方法。

新學(xué)生

那些剛剛開始學(xué)習(xí)的人應(yīng)該假設(shè)在 2-3 年內(nèi)，Nanite 的采用和虛幻引擎 5 的使用將大幅增長。理解并將強大的高多邊形工作流程應(yīng)用于藝術(shù)和世界建設(shè)的需求將變得越來越重要。

攝影測量、數(shù)字雕刻和程序化等主題將越來越多地成為 3D 藝術(shù)家工具集的一部分。在這些領(lǐng)域擁有強大技能的畢業(yè)生將比同齡人更具優(yōu)勢。

在讀學(xué)生

那些已經(jīng)在研究 3D 資產(chǎn)制作的人可以立即開始探索 Nanite。這個

如果您已經(jīng)從 CAD、攝影測量或雕刻應(yīng)用程序等來源生成高保真模型，則尤其如此。面向 AAA 工作室的學(xué)生應(yīng)該考慮使用 Nanite 和虛幻引擎 5 的下一代功能。

然而，許多工作室將在未來許多年繼續(xù)使用不支持 Nanite 風(fēng)格工作流程的游戲引擎進(jìn)行開發(fā)。對您來說，重要的是查看您想要工作的工作室并確定他們是否會在不久的將來采用這些類型的技術(shù)。專注于移動、VR 或游戲即服務(wù) (GaaS) 的工作室可能會在未來一段時間內(nèi)受制于傳統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)。

其他軟件和學(xué)習(xí)主題

Blender、ZBrush 和 Mudbox 等工具引發(fā)了令人難以置信的數(shù)字藝術(shù)的爆炸式增長。到目前為止，實時渲染這些創(chuàng)作是一項艱巨的任務(wù)。您需要使用稱為紋理烘焙的過程將高多邊形網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為優(yōu)化的低多邊形模型。此過程技術(shù)性強、耗時且容易出錯。它還對 3D 應(yīng)用程序和實時引擎之間的迭代產(chǎn)生巨大影響，每次迭代都需要重新烘焙紋理。

Nanite 允許藝術(shù)家將他們的造型直接導(dǎo)入虛幻引擎，無需任何優(yōu)化。下圖顯示了在 ZBrush 中雕刻的雕像，其中包含大約 1 億個三角形。在關(guān)卡周圍復(fù)制了數(shù)百個這種資產(chǎn)，Nanite 可以輕松渲染場景。

攝影測量

使用照片來掃描和捕捉現(xiàn)實世界的物體和表面作為 3D 數(shù)字網(wǎng)格并不是一項非常新的技術(shù)。RealityCapture 和 ReCap 等應(yīng)用程序已經(jīng)有一段時間了，藝術(shù)家、歷史學(xué)家、研究人員等正在使用攝影測量來捕捉數(shù)十萬個細(xì)節(jié)豐富的 3D 模型。

Nanite 消除了對此類模型進(jìn)行大量優(yōu)化的需要，允許開發(fā)人員使用數(shù)百個攝影測量掃描網(wǎng)格來創(chuàng)建具有前所未有的細(xì)節(jié)和沉浸感的環(huán)境。

資產(chǎn)庫

當(dāng)今絕大多數(shù)游戲、電影和可視化工作室都在使用諸如 Quixel Bridge、Sketchfab 和 Unreal Engine Marketplace 等資產(chǎn)庫來幫助他們填充自己的世界。創(chuàng)建單個下一代關(guān)卡或渲染所需的詳細(xì)程度和大量不同資產(chǎn)對于除了最大的團(tuán)隊之外的所有人來說可能太多了。

藝術(shù)家從這些市場中找到高質(zhì)量材料并對其進(jìn)行定制以適應(yīng)其工作室的特定風(fēng)格或其他特征的能力正在迅速成為與原始建?；虻窨棠芰σ粯又匾募寄堋?/p>

教學(xué)資源

雖然 Nanite 是全新的，但已經(jīng)有很多文檔、官方教程和社區(qū)資源可以幫助您將 Nanite 帶入課堂。

官方文檔：

虛幻引擎 5 文檔：https://docs.unrealengine.com/5.0/en-US/

Nanite 文檔：https://docs.unrealengine.com/5.0/en-US/nanite-virtualized-geometry-in-unreal-engine/

虛擬陰影貼圖文檔：https://docs.unrealengine.com/5.0/en-US/virtual-shadow-maps-in-unreal-engine/

示例項目

堆棧 O 機器人

這個完整的 UE5 示例游戲項目展示了 Unreal Engine 5 的許多下一代功能，例如 Lumen 全局照明、Control Rig 程序動畫，當(dāng)然還有 Nanite 的虛擬幾何體。對于那些希望開始制作不太復(fù)雜的體驗但可以使用一個很好的基礎(chǔ)進(jìn)行工作的學(xué)習(xí)者來說，這是一個很好的基礎(chǔ)。從 Unreal Engine Marketplace 下載 Stack O Bot 項目。(https://www.unrealengine.com/marketplace/en-US/product/stack-o-bot)

虛幻學(xué)習(xí)套件

為了幫助學(xué)生更好地了解整個游戲開發(fā)流程，我們很自豪地展示了虛幻學(xué)習(xí)套件。這包輕量級、異想天開的資產(chǎn) - 包括源 3D 和紋理文件

- 允許您探索在 3D 應(yīng)用程序中構(gòu)建內(nèi)容，將其導(dǎo)入虛幻引擎，并對其進(jìn)行迭代直至完美。在此處從 Unreal Marketplace 下載項目。(https://www.unrealengine.com/marketplace/en-US/product/unreal-learning-kit)

我們還開發(fā)了一系列課程計劃和其他學(xué)習(xí)內(nèi)容，以幫助您將虛幻帶入課堂，在此處了解更多信息！(https://www.unrealengine.com/en-US/lesson-plans)

城市樣本

有關(guān)下一代開放世界游戲體驗的示例，請下載 City Sample 項目。該項目展示了游戲和故事片中的頂級創(chuàng)意和技術(shù)頭腦可以使用虛幻引擎 5 創(chuàng)造什么。然后，通過教程系列學(xué)習(xí)如何構(gòu)建具有無與倫比的真實感和細(xì)節(jié)的龐大、超詳細(xì)的世界！(https://www.unrealengine.com/marketplace/en-US/product/city-sample)

如果完整的城市示例太多而無法下載或運行，請考慮下載城市示例車輛或建筑物包，以獲取有關(guān)在演示中如何使用 Nanite 的更具體示例。

(https://www.unrealengine.com/marketplace/en-US/product/city-sample-vehicles)

(https://www.unrealengine.com/marketplace/en-US/product/city-sample-buildings)

其他資源

• “阿爾法點”的制作——UE5技術(shù)演示| 游戲開發(fā)者大會?2021(https://www.youtube.com/watch?v=X2FBFFBDJf0)

• UE5 中的 Nanite：Polycounts 的終結(jié)？| 虛幻引擎(https://www.youtube.com/watch?v=xUUSsXswyZM)

• 虛幻內(nèi)部 | 納米石(https://dev.epicgames.com/community/learning/livestreams/5LO/nanite-inside-unreal)

• Nanite基礎(chǔ)課程(https://dev.epicgames.com/community/learning/courses/rwK/nanite-essentials/vK2/introduction-to-nanite-essentials)

制作中的早期虛幻引擎 5 游戲：

• Fortnite?(https://www.epicgames.com/fortnite/en-US/home?sessionInvalidated=true)

• Black Myth: Wukong?(https://www.heishenhua.com/)

• Senua’s Saga: Hellblade II ?(https://senuassaga.com/)

• Redfall?(https://bethesda.net/en/game/redfall)

• Ark 2?(https://www.xbox.com/en-us/games/ark-2)

• Hell Is Us?(https://store.steampowered.com/app/1620730/Hell_is_Us/)

• Into The Echo?(https://intotheecho.online/)

• Stalker 2: Heart of Chernobyl??(https://www.stalker2.com/)

• Ashes of Creation??(https://ashesofcreation.com/)

• Dreamhouse: The Game??(https://store.steampowered.com/app/1468400/Dreamhouse_The_Game/)

• Quantum Error?(https://quantumerror.games/)

結(jié)尾語

Nanite 代表了渲染保真度和性能的重大改進(jìn)。它消除了將交互式游戲和可視化與離線渲染場景分開的一些最嚴(yán)重的限制，允許藝術(shù)家和設(shè)計師實現(xiàn)他們的愿景，而無需解決復(fù)雜的技術(shù)限制。

在短期內(nèi)，學(xué)生將需要學(xué)習(xí)使用傳統(tǒng)的低多邊形渲染和高三角形網(wǎng)格。開發(fā)中的平臺和游戲?qū)⒘⒓葱枰@些技能。

然而，從長遠(yuǎn)來看，如果學(xué)生的目標(biāo)是 AAA 級或故事片，他們應(yīng)該盡快開始使用 Nanite 和 UE5 的所有其他下一代功能。建筑、汽車、廣告和其他專業(yè)的學(xué)生也可以開始探索 Nanite。從虛幻引擎 5.0 開始，這些工作流程尚未經(jīng)過全面審查，但仍顯示出非常有希望的結(jié)果。

最后，這是一項全新的技術(shù)。預(yù)計未來版本的虛幻引擎 5 將在性能、兼容性和工作流程方面得到顯著改進(jìn)。

有關(guān)面向教育者的 Nanite 和虛幻引擎 5 的更多信息，請訪問：https://unrealengine.com/educators