内部虚幻引擎5：史诗如何实现世代相传

　　Epic揭示了虚幻引擎5在PlayStation 5上实时运行，这是一年中的一项地震新闻事件 ，以及我们对游戏未来的第一个真正的“味道” 。在纯粹的细节密度方面，UE5的真正世代相传
，除了完全消除了LOD弹出式，UE5还采用了一种激进的方法来处理几何形状 ，并结合了先进的全球照明技术。最终结果与我们以前见过的任何事物完全不同
，但是新渲染器的实际性质是什么？它如何提供下一代飞跃 - 是否有任何缺点？

　　观看对技术预告片的在线反应提出了一些有趣的问题，但也有一些令人困惑的回答
。通过缝隙挤压的主角色的固定尤其令人困惑 ，但要清楚
，这显然是一个创造性的决定，而不是减慢角色加载更多数据的一种手段 - 这确实很简单。同时 ，具有模态1440p像素计数的动态分辨率也引起了一些负反应 。我们可以从拖车中访问20次未压缩的抢夺：它们无视传统像素计数技术
。当整体演示看起来这么好时
，详细的，具有坚实的时间稳定性（即没有闪烁或微光框架） ，分辨率变得不那么重要 - 自从中期控制台刷新到来以来
，我们已经看到的趋势的延续。正如我们大约两年前所说的那样，下一代不应该与“真正的4K ”有关 ，游戏已经继续前进并坦率地说 - GPU资源最好花在其他地方 。

　　但是，已经提出了一些有趣的主题
。UE5的“每个像素的一个三角形”方法已显示30fps内容
，因此存在一些疑问，即60fps内容的外观良好。关于该系统如何与动态几何形状以及透明胶片或叶子等透明胶片一起工作的一些有趣的观点也提出了一些有趣的观点 。内存管理也是一个热门话题：UE5故事的很大一部分是如何使用原始的 ，完整的保真度资产
，不变，不优化 ，游戏中 - 那么如何处理？反过来
，这引发了有关所需的存储流带宽的进一步问题，PlayStation 5擅长的区域
。那么 ，在纳米技术演示之地的腔内在多大程度上利用了巨大的5.5gb/s的未压缩记忆带宽？希望我们很快就会学到更多。

　　虚幻发动机5中创新的核心是被称为Nanite的系统
，Nanite是一种微型组合渲染器，可提供技术演示中前所未有的细节 。微型聚合发动机的概念并不是新事物 - 它们在电影CGI中广泛使用
。起点是相同的 ，但是游戏中的执行情况不同。每个模型都以数百万个多边形的形式以相同的高质量撰写模型
，但没有为游戏中使用而创建具有定制正常地图的质量较低的模型 。在Nanite中，该高质量模型的几何细节是实时上下缩放的。更高的细节不必用烤制的普通图填充 - 以前的游戏模型
。Epic Games的主要工作人员通过回答一些关键问题来帮助我们进一步理解这项技术。

　　是什么使Unreal Engine 5的Micro-Polygon渲染器“下一代
” - 数字化铸造厂向您提出了启发 。

　　“有了纳米矿 ，我们不必从高分辨率模型到低分辨率的游戏资产烘烤正常地图；我们可以直接在发动机中导入高分辨率模型
。实未实现的引擎支持虚拟纹理，这意味着我们可以使用许多8K纹理纹理纹理
，而不会超过GPU。”Epic的特殊项目艺术总监Jerome Platteaux告诉Digital Foundry 。他说，每个资产的基本颜色具有8K纹理 ，金属/粗糙度的另一种8K纹理以及正常地图的最终8K纹理
。但这不是用于近似更高细节的传统正常地图
，而是用于表面细节的平铺纹理。

　　例如，您可以在寺庙中看到的战士雕像是由八件（头 ，躯干
，手臂，腿等）制成的 。每块都有一组三种纹理（基本色彩 ，金属/粗糙度和用于微小划痕的普通图）
。因此
，我们最终拥有8k纹理的八组，共有24 8K纹理 ，仅适用于一个雕像。

　　由于细节与屏幕尺寸的像素量相关
，因此不再有硬性截止时间 - 如您在当前渲染系统中所看到的那样，没有LOD“弹出 ” 。同样 ，理想情况下，在2015年的《星球大战前线》（Star Wars Battlefront）这样的游戏中
，在地面上看到的标准位移可以看到它的“沸腾
”外观（如今仍然很漂亮，必须说）
。最后 ，它可以代表水平的扩展和细节的分解 - 因此
，它可以使地面上的单个岩石以更自然的方式增加并降低其质量。最终，这种微型Popolygon方法对资产的创建产生了很大的不同 ，因为模型的详细版本和普通地图的详细信息不再需要撰写
，节省了时间，内存 ，甚至绘制了各种版本的调用 - 尽管非常大型模型的内存成本以抵消这一点仍然未知 。

　　纳米特（Nanite）令人印象深刻的保真度的关键也是微观详细信息如何被遮蔽 - 对扎根游戏世界中的所有内容至关重要
，而对于实现现实的演示文稿的关键。这就是为什么小细节在最新的《使命召唤现代战争》（Modern Warfare）之类的游戏中效果很好的原因，在这种游戏中 ，标准的影子地图太低了
，无法现实地面微观细节，而雷·雷追踪（Ray Tracing）可以比较做得很好
。代替基于三角形的硬件加速射线跟踪 ，PlayStation 5上的TE UE5演示利用了当前一代游戏中的屏幕空间来涵盖小细节，然后将其与虚拟化的影子映射结合使用。

　　DF Direct：John Linneman和Alex Battaglia提出了他们对Epic下一代展示柜的想法 。

　　布莱恩·卡里斯（Brian Karis）解释说：“有一个非常短的屏幕空间轨迹
，可以从表面上取出样品点，以避免有偏见或自我阴影
。”“这些通常被称为'Peter Panning' ，因为阴影似乎与施法者没有连接
，因为它有偏见，而阴影朝相反的方向朝相反的方向呈偏见 ，并且表面部分阴影本身
，并且通常以点缀或条纹的图案。我们避免了使用短屏幕的方法来避免使用短屏幕的方法，以与其他一些其他技巧组合 ，以避免使用短屏幕的空间 。

　　"Really, the core method here, and the reason there is such a jump in shadow fidelity, is virtual shadow maps. This is basically virtual textures but for shadow maps. Nanite enables a number of things we simply couldn't do before, such as rendering into virtualised shadow maps very efficiently. We pick the resolution of the virtual shadow map for each pixel such that the texels are pixel-sized, so roughly one texel per pixel, and thus剃须刀的阴影有效地为我们提供了16k的阴影图
，以前我们最多使用2K，但我们希望在物理上可以进行物理上合理的柔软阴影
。

　　我们还对确切处理几何形状的处理方式非常好奇 ，Nanite是使用完全基于软件的原始计算方法（在所有系统中都可以很好地运行
，包括未通过Full DirectX 12 Ultimate认证的PC GPU），还是Epic taps to to PlayStation 5。

　　布莱恩·卡里斯（Brian Karis）解释说：“绝大多数三角形是使用专门为我们可以利用的优势设计的超优化的计算着色器进行抛光的软件 。 ”“结果 ，我们能够在这项特定任务下将硬件抛光剂留在灰尘中
。软件栅格化是纳米矿的核心组成部分，它使其能够实现它的作用。尽管在所有情况下
，我们都无法击败硬件栅格仪，因此当我们确定它是更快的路径时 ，我们将使用硬件 。

　　这是Epic的官方“在Nanite
”技术预告片中实时运行的PlayStation 5硬件
。

　　在虚幻引擎5技术演示中首次亮相的另一个基本技术是Lumen -Epic对渲染的圣杯之一的答案：实时动态全球照明。Lumen本质上是一种基于非三角形的射线追踪版本的弹跳照明版本 - 在第一次命中灯光之后
，它基本上在现场分发了光线 。因此，在演示中 ，太阳像岩石一样撞到表面
，并告知应如何遮蔽岩石，并从岩石中弹起光线 ，受其颜色影响。该演示可实时提供场景照明的根本转换 - 视频中甚至有一小部分
，用于显示效果打开和关闭的效果
。

　　大多数游戏通过通过一个名为Light Maps的系统预先计算出来，即离线生成并从本质上“烘烤”通过纹理来近似全球照明。这样 ，场景具有全球照明
，但是灯光无法移动，受其影响的照明和物体完全静态 。照明基本上附着在游戏场景中的物体表面上
。除此之外 ，此灯图仅影响漫射照明，因此镜面照明 - 像金属
，水和其他闪亮材料上的反射一样 - 必须通过立方体图或屏幕空间反射以不同的方式进行。

　　4A Games的Metro Exodus通过用于生成动态全球照明的硬件加速射线跟踪为此提供了潜在的解决方案，但成本很大 - 就像许多RT解决方案一样 。Lumen是离线光图全球照明的“较轻 ”实时替代方案 ，该光线使用了最终图像的跟踪技术的组合
。Lumen为阳光提供了多种间接照明的弹跳
，在演示中，从主角的手电筒中也可以看到相同的效果。

　　EPIC图形技术总监Daniel Wright解释说：“ Lumen使用射线追踪来解决间接照明 ，但不是三角形射线追踪 。
”“管腔跟踪射线相对于由签名的距离字段
，体素和高度字段组成的场景表示形式
。结果，它不需要特殊的射线跟踪硬件。”

　　为了实现完全动态的实时GI ，Lumen具有特定的层次结构 。赖特继续说：“管腔使用不同技术的组合来有效地追踪射线
。 ”“屏幕空间轨迹可以处理细节
，网格签名的距离轨道轨迹手柄中等尺度的轻型传递，体素痕迹可以操作大规模的光转移。
”

　　然后 ，Lumen结合了技术的组合：为了覆盖来自较大对象和表面的弹跳照明
，它不会跟踪三角形，而是使用Voxels ，而是使用Voxels，这是场景几何形状的方形表示 。对于中型对象管腔
，然后对签名的距离字段进行跟踪，这些距离字段最好将其描述为场景几何形状的另一个稍微简化的版本。最后 ，场景中最小的细节是在屏幕空间中追溯到的
，就像我们在Xbox系列X上的战争齿轮5中看到的屏幕空间全球照明
。通过利用不同级别的细节来实现对象大小的细节，并利用屏幕空间信息来获得最复杂的较小的细节 ，与硬件Triangle Triangle Triangle Ray Trace相比
，GPU的较小细节，与GPU的较小细节相比。

　　维持性能的另一种关键技术是通过使用时间积累 ，其中映射光弹的运动随着时间的流逝而发生
，从框架到框架 。例如，随着灯光在演示视频的开头移动 ，如果您专心观看
，则可以看到，与直接照明相比 ，弹跳的照明本身会部分交错的速度移动
。开发人员提到“无限弹跳” - 让人联想到表面缓存 - 一种随着时间的流逝而通过一种反馈回路存储几何形状的一种方法。这允许许多散布照明弹跳，但是当照明迅速移动时
，可以引起潜伏期的触觉 。

　　流明令人着迷，结果的质量与纳米相似 ，与纳米类似
，我们喜欢在技术演示中展示这些技术的真实性
。影响是压倒性的，但是当您开始剥离层时 ，Epic如何达到这种忠诚度开始变得更加清晰。该公司对其取得结果的实现方式保持透明
，直接通过发动机揭示了实时渲染（没有“发动机 ” Chicanery），并且对性能和局限性开放 。从根本上讲 ，这是一家致力于为游戏行业及其他公司提供关键工具的公司的最佳方法
。

　　由于虚幻引擎本身的性质
，无处可隐藏 - 发动机及其源将完全可用。新技术是否具有某种先天限制？如果是这样，我们将确定它何时启动 ，如果不是通过预览反馈
，但如果Epic无法交付，我们会感到惊讶 。让我们记住虚幻引擎的基本性质：这是一种多功能工具箱 ，旨在开发人员几乎提供任何类型的游戏
。如果其应用程序受到限制，则生产一个没有类似灵活性的下一代渲染器对于EPIC来说将是自欺欺人的。也就是说
，从当前的建模技术过渡到梅加斯加人的概念听起来像是在游戏的方式上产生了深远的影响的地震转变，正如所指出的那样 。

　　当然 ，我们距离新游戏机的发布大约六个月了
，而虚幻的引擎5本身直到2021年初才公开首次亮相。后一个点表明，在郊外活动中仍然有很多工程作品 ，但是短期内
，布莱恩·卡里斯（Brian Karis）至少在短期内说，关于流明 ，纳米（Nanite）的进一步详细信息以及我们的技术演示会进一步详细介绍
，而我们却无法找到更多的详细信息，我们要等待更多
。