扎根游戲領(lǐng)域，只做深度內(nèi)容。關(guān)注我，暢聊有關(guān)游戲的一切。

引言：即將問世的游戲引擎

2020年5月13日，絕對是一個值得銘記的日子。

擁有世界上最大游戲平臺之一的游戲廠商Epic Games在上周三公開了旗下虛幻引擎（Unreal Engine）的最新一代——虛幻5（Unreal Engine 5，以下簡稱UE5）。在官方提供的演示視頻中，UE5搭載了索尼的新游戲主機PS5，宣布了UE5的兩項重大革新技術(shù)——Nanite與Lumen。

鯊魚哥本人是從事建筑可視化行業(yè)的建模師，這兩項技術(shù)可以說是會完全影響到我未來的工作內(nèi)容與方式。今天我就站在可視化行業(yè)從業(yè)者的角度，來與大家聊聊這兩項新技術(shù)即將給建筑表現(xiàn)效果圖、建筑表現(xiàn)動畫、游戲等可視化行業(yè)帶來的巨大改變，希望各位讀者可以從中吸取到一些對個人未來規(guī)劃有用的信息。

個人淺見或許會有不足夠正確的地方，若您有更專業(yè)的觀點，歡迎在評論區(qū)多多指教。

Nanite對前期建模的影響

UE5帶來的第一項新技術(shù)叫做Nanite，這個單詞的本義是納米機器人，Epic Games官方在宣傳視頻中將其定義為了“真正的虛擬化幾何體”。 在官方的演示中，Nanite能以極快的速度實時渲染上百億的三角面。

這是一個什么樣的概念呢？我將用它對建筑表現(xiàn)行業(yè)的具體影響來進行釋義。首先我們來了解一下建筑表現(xiàn)的工作流程。

1.建筑表現(xiàn)工作流程

傳統(tǒng)建筑表現(xiàn)效果圖的基本工作流程主要分為三個階段：建模、渲染與后期。第一個環(huán)節(jié)建模是指，建模師按照景觀、建筑或室內(nèi)的設(shè)計圖紙，將建筑或場景用諸如3dmax、犀牛、Maya等建模軟件給建造出來。

無論用哪個建模軟件，這些3D模型都是由一個一個三角面來構(gòu)成的。三角面越多，模型就越精細，看上去就越真實，同時它所占用的系統(tǒng)資源也就越大。在我們一個常規(guī)的建筑表現(xiàn)場景中，對物體個數(shù)與每個物體的面數(shù)都是有嚴格要求的——如果過多，不僅會造成電腦的卡頓，影響工作效率，更會在后期渲染時耗費大量的時間。

記得在2012年左右，我參與了四川雅安市道路改造工程的效果圖制作項目。整個被改造的街區(qū)，由于體量太大，我們公司將其分成了12個更小的區(qū)域進行建模。即使如此，由于當(dāng)時公司電腦的配置不算太高，使用起來依舊非常的卡。

而當(dāng)整個項目要被做成動畫的時候，建模的工序還會多出一道來——省面。

在建筑表現(xiàn)行業(yè)，動畫項目都是按秒來收費的；而每一秒至少都有24幀，換句話說一秒的動畫就需要我們渲染24張圖片。而渲染一個品質(zhì)較好的圖片至少需要數(shù)小時；如果畫面中的模型面數(shù)過高，這個時間還會成指數(shù)級別地增加。所以為了節(jié)省時間，建模師就需要把精細的模型給一個個改為粗糙的模型——精細的模型用來做效果圖，而粗糙的模型用來做動畫。

那么粗糙的模型渲染出來的效果會不會很差呢？當(dāng)然是的。因為模型缺少細節(jié)，許多本該凹凸不平的地方就變?yōu)榱艘粋€平面，光打在上面形成的光影效果就會非常不自然，效果看上去就會十分不真實。不過建模師可以用一個投機取巧的辦法來進行彌補，那就是“烘焙法線貼圖”。

2.烘焙法線貼圖

這項技術(shù)可以說是針對高端動畫或游戲項目的必備技能，它可以讓粗糙的模型乍一看與精細的模型別無二致。它的原理是讓粗模也能夠反射出精模的光影效果，而具體的烘焙過程就是建模師首先準備一個精細的模型，接著制作好記錄它在當(dāng)前光感下凹凸信息的貼圖，然后再將這些凹凸貼圖貼在粗糙的模型之上。

用人話來講就是把一個土豪搭配好的奢侈服裝穿在了我的身上，讓我看起來也可以像個土豪。

這項技術(shù)不僅在制作建筑動畫項目的時候會用到，就算是在普通的效果圖制作中，我們也經(jīng)常會為了節(jié)約系統(tǒng)資源而給毛毯、地板等凹凸感強烈的物體貼上事先準備好的凹凸貼圖，而模型則僅僅使用一個擁有12個三角面的立方體就足夠了。

但要把這件“土豪的衣服”制作出來的過程就十分繁瑣，不僅需要確認精模與粗模的法線方向完全一致，還要確認它們有沒有破面、重面、重線、未焊接點、多邊面等等問題——不可避免地，整個烘焙法線貼圖的過程將會耗費大量的時間。

而在一個建筑動畫的場景中，存在著數(shù)不清需要進行省面與烘焙法線貼圖的模型，其工程量足以讓建模師們夜不能寐、毛發(fā)不留。

但如今Nanite出現(xiàn)了。它的出現(xiàn)究竟會給效果圖行業(yè)的建模流程帶來什么樣的便利呢？

3.Nanite拯救發(fā)際線

在Epic Games的官方演示中，有一個古代遺跡的場景中佇立著500個雕像，而每一個雕像都是由3300萬個三角面構(gòu)成的。一個擁有超過165億個面的室內(nèi)場景，在Nanite引擎的加持下卻能夠讓UE5毫無卡頓，這就是Nanite持有的“虛擬化幾何體”技術(shù)的最大特色。

而且，它的威力不僅限于室內(nèi)領(lǐng)域，在物體數(shù)量更多、場景更復(fù)雜的室外場景，UE5還是可以輕松駕馭。所以有了搭載Nanite的UE5之后，我們只需要把場景中每一個模型都建好之后，再在UE5中進行合并或組裝即可——只要電腦帶得動UE5引擎，我們就可以無限制地往場景中放置精細的模型，絲毫不用擔(dān)心機器卡頓的問題。

可見，Nanite可以把省面與烘焙法線貼圖的過程全部給免除，大大地減輕建模師的工作量；而建模師則可以把精力集中到對模型的精雕細琢上，無需考慮后續(xù)的省面與烘焙——Nanite實乃保護建模師發(fā)量的工作必備利器。

Lumen對后期渲染的影響

在建筑表現(xiàn)行業(yè)中，渲染前與渲染后的可視效果完全是兩回事。比如下圖是我制作的一個室內(nèi)場景，左側(cè)是渲染前的模型效果，明顯可以看到陰暗處是純黑色，毫無真實可言；而右側(cè)的成圖對比左側(cè)來說則顯得自然且真實。

渲染后的效果為什么會好很多呢，就是因為我們在使用Vray等渲染器時，它會啟動一個名為GI的全局光照系統(tǒng)。GI系統(tǒng)可以模擬光線在場景中的傳播算法，再經(jīng)過渲染師一系列專業(yè)的參數(shù)設(shè)置，就可以通過渲染器將整個場景中的光影關(guān)系渲染得與真實世界相差無幾。

雖然全局光照可以渲染出真實的光感效果，但它有個最大的缺點，就是十分耗時：一張分辨率為4000x2250像素的圖片，要渲染出來需要用到3~8小時左右（時間長短視場景的復(fù)雜程度與電腦配置的高低不同而定）。如果我們需要多張不同光感的效果，比如白天、黑夜、傍晚、清晨等，那么每一次更改方案都需要重新再渲數(shù)個小時。

更可怕的是，如果整個場景有省面的需求，每一次光感發(fā)生變化我們都需要重新制作所有粗模的法線貼圖，否則渲染出來的光影關(guān)系就會發(fā)生錯誤。

而UE5帶來的第二項新技術(shù)Lumen，就徹底解決了上述的問題，因為它實現(xiàn)了“實時”這個概念。我們可以在漫游場景的時候隨意更改燈光效果，并且能夠立馬得到渲染后的效果。

也就是說，以后的建筑表現(xiàn)，渲染時間完全可以忽略不計了。我們只需要把做好的模型堆疊到UE5之中，找到合適的鏡頭，所見即可所得，立馬獲得一張高品質(zhì)的效果圖；或者錄制自己在場景中漫游的過程，做做后期加點音樂，動畫也能立馬出爐。無論是做效果圖還是動畫，Lumen系統(tǒng)都可以大大地縮減整個項目的制作時間。

其實在UE5的Lumen之前，早就有一款軟件可以實現(xiàn)實時光照，那就是渲染軟件Lumion。但是并不具備Nanite技術(shù)的Lumion，自然也無法得到品質(zhì)特別高的實時畫面了。

結(jié)語：未來已來

所以UE5兩項新技術(shù)的關(guān)鍵詞就是“實時”，繪圖員可以忽略大量的優(yōu)化工作，專注于創(chuàng)造一個更加真實的場景。而精心做好的場景，則可以讓用戶實現(xiàn)“所見即所得”的照片級效果。但嚴格上來說，這樣的效果并不是未來，而是過去式。因為早在5年前，國外大神Dereau就用UE4引擎制作了一個名為“巴黎公寓”的室內(nèi)漫游游戲。

游戲中隨便截張圖都可以是照片級別的效果圖

說是游戲，它更類似于一個可以自由探索的室內(nèi)渲染空間。我們站在室內(nèi)任何一個角度，都可以得到一張媲美Vray渲染的照片級效果圖；我們可以在整個室內(nèi)自由地漫游與觀察細節(jié)，而不是像全景圖一樣只能原地轉(zhuǎn)圈。最關(guān)鍵的是：無論我們怎么玩，圖像的質(zhì)量都可以達到真實的照片級別。

客戶可以自由地在場景中切換材質(zhì)，更可以切換白天與晚上的效果，還可以戴上VR設(shè)備身臨其境地一探究竟。比起干巴巴的幾張效果圖，這樣的方案表現(xiàn)力與談單說服力是不是強到?jīng)]朋友呢？但沒有Lumen技術(shù)的加持，它在切換白天與晚上效果時，用戶仍需等待一定的時間。

場景中的家具可以隨意更換設(shè)計師設(shè)計好的幾種材質(zhì)

UE4尚且如此，那么UE5來了之后呢？可以想象，我們可以利用Nanite與Lumen兩大新技術(shù)做出更復(fù)雜、細節(jié)更多的場景而不用擔(dān)心卡頓，燈光也可以隨意變化且立馬產(chǎn)生結(jié)果，最終場景的效果必定會更加細膩且真實。

因此，在虛幻5的新技術(shù)來臨之前，我們不妨提前去了解并學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，才能在新技術(shù)到來之時，迅速上手輸出優(yōu)秀的作品。畢竟，未來早已到來，而機會永遠只會留給有準備的人。

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