以基于UE游戲引擎的項(xiàng)目交付實(shí)踐為例

主要有以下流程：

1）數(shù)字孿生三維場(chǎng)景搭建和渲染

數(shù)字孿生三維場(chǎng)景搭建是一種在數(shù)字空間實(shí)現(xiàn)物理世界場(chǎng)景的數(shù)字化建模和渲染的過(guò)程，是數(shù)字孿生技術(shù)的重要組成部分。數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建包括需求分析、數(shù)據(jù)采集、模型構(gòu)建、場(chǎng)景渲染、和優(yōu)化迭代等方面。

需求分析：需求分析是數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建的第一步，也是最重要的一步。它決定了數(shù)字孿生場(chǎng)景搭建的目標(biāo)、范圍、對(duì)象和需求，以及對(duì)應(yīng)的視覺精度等級(jí)。視覺精度等級(jí)是指數(shù)字孿生場(chǎng)景與物理世界場(chǎng)景之間在視覺上的相似度或差異度，通常分為L1~L5五個(gè)等級(jí)，從低到高表示視覺精度從低到高。不同的目標(biāo)、范圍、對(duì)象和需求可能需要不同的視覺精度等級(jí)來(lái)滿足。例如，如果要搭建一個(gè)用于城市規(guī)劃或交通仿真的數(shù)字孿生場(chǎng)景，那么L1級(jí)可能就足夠了；如果要搭建一個(gè)用于工業(yè)設(shè)計(jì)或教育培訓(xùn)的數(shù)字孿生場(chǎng)景，那么L4級(jí)或L5級(jí)可能更合適。

數(shù)據(jù)采集：需要選擇合適的數(shù)據(jù)源、制作工具、渲染效果和交互方式來(lái)構(gòu)建數(shù)字孿生模型和場(chǎng)景。不同的視覺精度等級(jí)，可能需要不同的數(shù)據(jù)源、制作工具、渲染效果和交互方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，如果要構(gòu)建一個(gè)L1級(jí)的數(shù)字孿生場(chǎng)景，那么可能只需要基于衛(wèi)星影像、地形數(shù)據(jù)、道路網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)源來(lái)生成三維地圖；如果要構(gòu)建一個(gè)L5級(jí)的數(shù)字孿生場(chǎng)景，那么還需要基于高清攝像頭、傳感器網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)源來(lái)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并利用置換貼圖、折射效果等渲染技術(shù)來(lái)提高細(xì)節(jié)感和動(dòng)態(tài)感，并實(shí)現(xiàn)與人員車輛等元素之間自由交互。

模型構(gòu)建：三維模型是數(shù)字孿生世界的重要組成部分，可以反映物理世界的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能等特征。目前，常用的三維模型制作方式有BIM模型、傾斜攝影和在三維軟件中建模等。

場(chǎng)景渲染：數(shù)字孿生中的場(chǎng)景渲染一般是指使用三維建模技術(shù)構(gòu)建出一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，并通過(guò)渲染引擎實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的高精度、高保真、實(shí)時(shí)渲染，同時(shí)將現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)信息融合到虛擬場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)情況的監(jiān)測(cè)和控制。在開始場(chǎng)景搭建前，首先要分析想要搭建的場(chǎng)景的風(fēng)格、主題、氛圍等，并尋找一些參考圖片或類似的項(xiàng)目，然后在渲染引擎中創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目，并設(shè)置好場(chǎng)景的基本參數(shù)，如視角、光照、后處理等。使用場(chǎng)景管理工具，如層級(jí)、世界大綱、藍(lán)圖等，來(lái)組織和控制你的場(chǎng)景對(duì)象，并在視口中進(jìn)行布局和擺放，并根據(jù)項(xiàng)目需求使用地形編輯器、程序化植被體積等，來(lái)創(chuàng)建和繪制地形和植被，并調(diào)整其材質(zhì)和參數(shù)。最后使用燈光系統(tǒng)、天空球、霧效等，來(lái)設(shè)置和調(diào)整場(chǎng)景的光照和氛圍，并優(yōu)化性能和效果。

優(yōu)化迭代：通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景和擬真場(chǎng)景的數(shù)據(jù)收集、分析和反饋，不斷改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)等方面，提高產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和效率。比如可以替換或加工資產(chǎn)，使用高質(zhì)量的模型、紋理和材質(zhì)，提升美術(shù)效果和性能指標(biāo)，使用LOD、Cull Distance、Lightmap等工具來(lái)優(yōu)化場(chǎng)景，根據(jù)功能場(chǎng)景和用戶需求，優(yōu)化頁(yè)面交互和視覺設(shè)計(jì)，提高用戶體驗(yàn)和滿意度。

2）數(shù)字孿生數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)和場(chǎng)景管理

數(shù)據(jù)與場(chǎng)景的融合渲染

舉例設(shè)備標(biāo)記數(shù)據(jù)綁定和天氣天光環(huán)境系統(tǒng)條件進(jìn)行說(shuō)明。

設(shè)備標(biāo)記、數(shù)據(jù)綁定：從CAD或者其他參考圖紙上找到設(shè)備對(duì)應(yīng)的位置和編號(hào)。在UE中創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備相關(guān)POI點(diǎn)，在POI里創(chuàng)建一個(gè)圖標(biāo)組件和一個(gè)編號(hào)變量，圖標(biāo)使用對(duì)應(yīng)的設(shè)備圖標(biāo)，編號(hào)變量公開給實(shí)例自由填寫，并在場(chǎng)景中對(duì)應(yīng)位置上擺放設(shè)備POI并記錄編號(hào)。若模型文件中有設(shè)備對(duì)應(yīng)位置，可以通過(guò)模型文件導(dǎo)入的方式在場(chǎng)景中確定設(shè)備的位置，將每個(gè)設(shè)備模型替換為設(shè)備POI點(diǎn)，并記錄對(duì)應(yīng)的設(shè)備編號(hào)。同時(shí)，在有需要點(diǎn)擊的設(shè)備里制作點(diǎn)擊POI后將設(shè)備ID傳給Web并高亮圖標(biāo)，Web展示對(duì)應(yīng)的設(shè)備信息。

天氣、天光環(huán)境等系統(tǒng)的調(diào)節(jié)：使用自定義天空環(huán)境組件制作不同的天空光照效果，天空光照效果隨時(shí)間推移表現(xiàn)出清晨、白天、黃昏、夜晚四大不同環(huán)境效果。光照模擬符合真實(shí)大氣環(huán)境的散射影響，符合實(shí)際所在位置的經(jīng)緯度對(duì)場(chǎng)景的影響。天空光照環(huán)境的時(shí)間設(shè)置可以選擇為接入標(biāo)準(zhǔn)的北京時(shí)間數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)孿生場(chǎng)景與真實(shí)世界的時(shí)間與環(huán)境同步。天氣效果受場(chǎng)景效果需要經(jīng)過(guò)細(xì)致的調(diào)節(jié)，比如晴天、雨天等。在場(chǎng)景材質(zhì)上制作雨水濕潤(rùn)效果，在需要的時(shí)候開啟?？紤]到雨水打擊到模型表面，模型從Web/API或者其他方式接入天氣數(shù)據(jù)，例如當(dāng)為晴天時(shí)，環(huán)境晴朗，不啟用模型的雨水濕潤(rùn)效果；當(dāng)為雨天時(shí)，天空下雨，同時(shí)啟用模型的雨水濕潤(rùn)效果。

交互場(chǎng)景鏡頭的管理和設(shè)定

場(chǎng)景管理：不同區(qū)域的場(chǎng)景分層管理是指到達(dá)對(duì)應(yīng)區(qū)域時(shí)展示對(duì)應(yīng)區(qū)域的場(chǎng)景，使用場(chǎng)景管理器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的場(chǎng)景進(jìn)行管理。當(dāng)從場(chǎng)景A切換到場(chǎng)景B時(shí)，先用場(chǎng)景管理器將場(chǎng)景A進(jìn)行卸載操作，再用場(chǎng)景管理器將場(chǎng)景B進(jìn)行加載，加載完成后從當(dāng)前鏡頭過(guò)渡到場(chǎng)景B的對(duì)應(yīng)鏡頭，并記錄場(chǎng)景狀態(tài)。

鏡頭管理：不同的場(chǎng)景分別制作多個(gè)不同的鏡頭視角（調(diào)整包括鏡頭的位置、旋轉(zhuǎn)、鏡頭距離、是否鎖定等），對(duì)于不同鏡頭設(shè)定不同的編號(hào)，根據(jù)用戶的操作對(duì)不同視角進(jìn)行切換。如查看建筑體不同的視角場(chǎng)景，當(dāng)用戶點(diǎn)擊建筑體左側(cè)按鈕時(shí)，Web向UE傳遞一個(gè)視角切換到建筑體左邊的JSON數(shù)據(jù)，UE接收到JSON數(shù)據(jù)后進(jìn)行解析，然后將視角從當(dāng)前位置切換到建筑體左邊對(duì)應(yīng)的視角上。

3）場(chǎng)景發(fā)布和系統(tǒng)部署

Web+UE的交互聯(lián)動(dòng)和程序封裝打包：使用Web+UE通信組件，將對(duì)應(yīng)的Web頁(yè)面嵌入到UE中，可將帶有可視化圖表的頁(yè)面與三維孿生場(chǎng)景一起展示，并做交互聯(lián)動(dòng)。UE程序系統(tǒng)制作完成后，進(jìn)行打包程序輸出，輸出文件為EXE格式。將EXE文件復(fù)制到Windows電腦中，再通過(guò)程序的配置文件修改我們需要的WebURL、傾斜攝影模型URL、TMS相關(guān)URL等。

客戶端運(yùn)行模式：將打包后的客戶端程序放置到對(duì)應(yīng)電腦上，修改好相關(guān)的網(wǎng)頁(yè)、傾斜模型地址，直接打開程序即可運(yùn)行。

云渲染模式：將打包后的客戶端程序放置到對(duì)應(yīng)服務(wù)器上，安裝云渲染服務(wù)。設(shè)置對(duì)應(yīng)的參數(shù)（IP地址/端口號(hào)），啟動(dòng)云渲染服務(wù)、啟動(dòng)客戶端程序，使用其他電腦通過(guò)Web瀏覽器打開對(duì)應(yīng)地址展示遠(yuǎn)程的客戶端畫面。

基于游戲引擎進(jìn)行數(shù)字孿生項(xiàng)目交付，主要涉及以下角色：

PM/PD：

與甲方對(duì)接確定需求以及提供原型圖；

確定各部分效果呈現(xiàn)的參考圖（如設(shè)計(jì)方面的UI風(fēng)格及場(chǎng)景部分的場(chǎng)景風(fēng)格）；

跟進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)行溝通；

設(shè)計(jì)師：

根據(jù)PM的需求\原型圖\參考來(lái)設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)稿；

設(shè)計(jì)稿定稿后制作UI；

輔助PM提供參考圖給到場(chǎng)景；

跟場(chǎng)景對(duì)接把控二維和三維的美術(shù)效果一致性；

模型師：

根據(jù)場(chǎng)景地編需求提供定制模型；（項(xiàng)目建模）

根據(jù)場(chǎng)景地編需求提供預(yù)制模型；（資產(chǎn)庫(kù)制作）

場(chǎng)景地編：

根據(jù)PM與設(shè)計(jì)師提供的美術(shù)效果參考制作場(chǎng)景氛圍；

根據(jù)場(chǎng)景內(nèi)容對(duì)模型提出模型需求，并與其進(jìn)行對(duì)接驗(yàn)收；

與TA對(duì)接制作各類特殊效果；

制作數(shù)字孿生三維場(chǎng)景；

與開發(fā)對(duì)接場(chǎng)景內(nèi)的功能需求；

TA：

根據(jù)場(chǎng)景地編的需求提供特殊材質(zhì)效果、程序化生成、粒子特效、提高效率的工具等；

與開發(fā)對(duì)接處理交互時(shí)產(chǎn)生的視覺效果；（如拆樓、水壩放水的水流等需要按鈕觸發(fā)的效果）

UE數(shù)字孿生工程師：

根據(jù)UE地編制作的場(chǎng)景與設(shè)計(jì)師提供的素材及PM的需求進(jìn)行功能開發(fā)；

對(duì)場(chǎng)景內(nèi)產(chǎn)生交互的內(nèi)容進(jìn)行配置；

對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行打包；

提供相關(guān)技術(shù)支持；

前端開發(fā)工程師：

和客戶溝通數(shù)據(jù)格式與情況；

與設(shè)計(jì)師合作設(shè)計(jì)屏內(nèi)的交互方式；

數(shù)據(jù)接入；

和UE開發(fā)進(jìn)行交互配置；

與其他的集成系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)通（如東站的協(xié)同系統(tǒng)）；

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