從“小諍”漫步火星說開去，探討游戲引擎助力實體經(jīng)濟發(fā)展
脫胎于游戲，不止于游戲
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1976年7月20日，火星探測器“維京1號”著陸器正式著陸火星。它是人類首顆成功著陸火星的衛(wèi)星，開辟了人類探索外太空的新紀元。
人類第一張火星地表影像由它按下快門。從球形山、大黃云到“人面石”金字塔，人類對火星逐步加深印象。
時間條忽而逝。45年間，人類無數(shù)次地想過拜訪火星，試圖撥云開霧來次親密地接觸。
借助計算機圖形、云計算、芯片等技術(shù)，11月7日，在數(shù)字航天員小諍帶領(lǐng)下，我們得以欣賞火星上的隕石坑奇觀、水手峽谷，站上太陽系最高山脈—奧林匹斯山。
蜉蝣天地，浩瀚星空莫不是如此。
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“大型、超寫實、高沉浸“的火星場景
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“大家好，我是小諍，新華社數(shù)字記者、全球首位數(shù)字航天員。這里是新華社火星分社。今天，我們將開啟一次火星之旅、也是一次未來之旅。”
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推開艙門漫步火星前，小諍在火星測試站對地球人發(fā)起旅行邀約。
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作為超寫實數(shù)字人，她擁有5000種不同微表情，將近10萬根發(fā)絲，40根骨骼驅(qū)動的手指。難怪有網(wǎng)友看完視頻后會調(diào)侃：“完了，我成替身了?！边@從側(cè)面證明了小諍的高逼真度。
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11月7號當(dāng)天，她跟“祝融號”探測器沿著天問一號降落地烏托邦平原，展開星際冒險旅行。
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她們在直徑3200公里的烏托邦平原漫步，途徑阿拉伯臺地，邊走邊欣賞隕石坑奇觀，來到水手峽谷。后者全長4500公里，相當(dāng)于從沈陽到曾母暗沙的距離。
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一路上，天空偶爾被隕石劃破，呼嘯聲震碎了片刻的寧靜。地面上也會刮起龍卷風(fēng)，讓小諍的冒險旅程更為真實刺激。
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基于火星真實的地理環(huán)境，新華社媒體融合生產(chǎn)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室和騰訊互娛NExT Studios精心策劃了本次冒險攻略。
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客觀來講，跟前幾期空間站播報場景相比，本次的火星探秘場景無疑要復(fù)雜得多。
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據(jù)悉，這是NExT Studios首次使用UE5 實時出片，主要探索的是大場景、海量高解析度模型在 UE5 中的極限表現(xiàn)。
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角色資產(chǎn)制作流程上，NExT依靠自研 xFaceBuilder?（人臉制作管線） 和 xMoCap?（基于光學(xué)動捕的動畫生產(chǎn)管線）兩套管線。
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場景制作上，引入了 Houdini 過程化資產(chǎn)生成（PCG）能力。這些大大加速了場景資產(chǎn)的生產(chǎn)效率。
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筆者了解到，整套場景和角色資產(chǎn)前前后后耗時不到3個月。由于大量資產(chǎn)可復(fù)用，未來可復(fù)用至實時互動場景。
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“這次火星之旅，是在多場景數(shù)字人資產(chǎn)運用取得了一定積累后，面向大規(guī)模可交互數(shù)字場景開展地關(guān)鍵嘗試?！苯邮苊襟w采訪時，NExT Studios 新技術(shù)研發(fā)中心副總監(jiān)葛誠說。“你可以說它面向全真互聯(lián)網(wǎng)的超級數(shù)字場景雛形?！?/strong>
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技術(shù)是基石，也是動力
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技術(shù)是踐行超級數(shù)字場景的基石。
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聚焦至本期小諍火星漫步探險，充分利用了游戲引擎虛幻5兩大最新技術(shù)：Nanite（虛擬幾何體系統(tǒng)）、Lumen（動態(tài)全局光照）。
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展開來講，Nanite可實現(xiàn)無限制地直接導(dǎo)入高精度模型，無需額外處理。這意味著由數(shù)以億計多邊形組成的場景可靈活應(yīng)用在虛擬引擎中。
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當(dāng)小諍踏上烏托邦平原時，她腳下任何一塊石頭都擁有十萬多個多邊形。整座平原擁有超過數(shù)十億乃至百億個多邊形。
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不止大家有沒有發(fā)現(xiàn)，太陽移動時，小諍跟祝融號陰影會隨著直射角度實時變化。這主要得益于虛幻5 Lumen技術(shù)。它能夠?qū)鼍昂凸庹兆兓龀鰧崟r反應(yīng)，無需專門的光線追蹤硬件。
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開發(fā)者再不需要編輯光照貼圖、等候光照預(yù)烘焙、設(shè)置反射捕捉……所見即所得，你在引擎里看到的，就是最終的光影效果。
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UE5里火星上的一切，極度貼合物理世界規(guī)律。
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水滴石穿非一日之功。虛幻5能成功推出Nanite、Lumen兩大技術(shù)，離不開30年來，數(shù)千工程師打磨幾十款產(chǎn)品積淀下來的經(jīng)驗。
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上述兩大技術(shù)確實是軟件算法層面的集大成者。換個視角來觀察，會發(fā)現(xiàn)在硬件層面實現(xiàn)實時光線追蹤功能要早得多。
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變革首先發(fā)生桌面芯片上。2008年英偉達發(fā)布RTX GPU、微軟推出DXR API，從硬件層面真正實現(xiàn)了實時光線追蹤功能。
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該功能升級至移動芯片前后耗時接近13年。從軟件算法到硬件芯片，雙方實現(xiàn)光線追蹤功能路徑不一。共同點在于，核心訴求都是為極致還原物理世界，提升玩家游戲體驗。?
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如今，實時光線追蹤功能正在成為開發(fā)者的一項常規(guī)武器。
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不止于游戲，數(shù)字經(jīng)濟的卡脖子技術(shù)
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倘若回溯虛幻引擎進化史，不難發(fā)現(xiàn)迭代路線一直圍繞極致還原物理世界，可視化提升易用性，降低開發(fā)門檻上。
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以虛幻4舉例，核心代碼從腳本語言UnrealScript改成了C++，同時還為編程小白提供了更容易上手和學(xué)習(xí)以及高效率的Blueprint藍圖系統(tǒng)。
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鑒于上述強大的性能，虛幻引擎吸引了越來越多跨圈開發(fā)者，如影視從業(yè)者、汽車甚至港口機場首席信息官。疊加新特性的虛幻5無疑加速了這一跨界應(yīng)用趨勢。
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以影視行業(yè)舉例，利用虛幻引擎的虛擬制片早已大行其道。在第三季《西部世界》中，西班牙巴倫西亞標(biāo)志性的綜合建筑體—藝術(shù)科學(xué)城成為了Delos財團的總部。
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室外鏡頭采取實地拍攝，可《西部世界》創(chuàng)意團隊設(shè)想的室內(nèi)鏡頭—從Charlotte Hale辦公室窗口能看到外面精美的綜合建筑，卻要受到攝影棚場地限制。
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鑒于此，Epic Games、Fuse Technical Group跟西班牙視覺特效工作室強強聯(lián)手，幫助HBO在洛杉磯一個攝影棚里寬50英尺、高22英尺的LED幕墻上創(chuàng)造了所需的環(huán)境。
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通過使用LED幕墻和虛幻引擎實現(xiàn)實時攝像機內(nèi)視覺效果，《西部世界》團隊得以拍攝到與實景一致的透過玻璃照進來的環(huán)境光，以及室內(nèi)光滑家具上的準確反光。
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需要指出的是，當(dāng)攝像機在場景中移動時，它們?nèi)汲尸F(xiàn)出正確的視差。這大幅節(jié)省了外場實景拍攝成本，且能實時替換迭代場景。
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如今眾多影視劇已經(jīng)采取虛擬制片模式，如《權(quán)力的游戲》《曼洛達人》等。
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無獨有偶，汽車廠商寶馬集團亦在使用虛擬制片公布下一代車輛。
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今年年初，寶馬使用虛幻引擎創(chuàng)作了全新寶馬iX的公布影片和展示。此外，還深度展現(xiàn)MINI Vision Urbanaut設(shè)計的AR視覺效果。
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以游戲引擎為基石的虛擬制片僅是一次小嘗試。在汽車領(lǐng)域，游戲引擎還深入自動駕駛仿真測試領(lǐng)域。
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通過開發(fā)圖形界面的情景編輯器，大幅簡化了功能測試、驗證的流程。開發(fā)者可經(jīng)由界面建立、可視化上千種模擬情景，如通行車輛的數(shù)量、類型、行人、交通信號、車行道分界線等。
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借助這種仿真測試可提高汽車自動駕駛功能的成熟度和完成度。
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某種程度上，自動駕駛仿真測試場景正式是數(shù)字孿生技術(shù)的典型應(yīng)用之一。類似的場景還有機場、高鐵、水電站等等。
像深圳媽灣港從傳統(tǒng)碼頭華麗變身為智慧港。通過利用數(shù)字孿生技術(shù)，對媽灣港10萬余個集裝箱進行了超大規(guī)模箱體動態(tài)生成與同步，為保障港口吞吐效率提供模擬模仿基礎(chǔ)。
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總體而言，以游戲引擎為核心的數(shù)字孿生技術(shù)能在拍攝、建造、施工、運維等方面降本增效。
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某種程度上，它正成為傳統(tǒng)基建與新基建的關(guān)鍵紐帶。
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政策層面早有苗頭。2020 年 11 月，工信部牽頭編寫了《2020 年數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》；“十四五”規(guī)劃中強調(diào)，推動數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟深度結(jié)合。
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三天前，也就是11月12日，國家主席習(xí)近平在北京以視頻方式出席亞太經(jīng)合組織第二十八次領(lǐng)導(dǎo)人非正式會議。習(xí)近平指出，要加強數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快數(shù)字轉(zhuǎn)型，努力彌合“數(shù)字鴻溝”，推動數(shù)字經(jīng)濟全面發(fā)展。
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結(jié)合我國數(shù)字化轉(zhuǎn)型大趨勢，筆者認為游戲引擎的重要性不亞于國產(chǎn)芯片，它是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵卡脖子技術(shù)。
不難發(fā)現(xiàn)，服務(wù)于游戲的關(guān)鍵技術(shù)，正跳脫出原有范疇，助力實體經(jīng)濟發(fā)展。
