虚幻引擎原理虚幻引擎5来了——看看游戏界新技术激动人心的地方虚幻引擎是这都可以，

01序言

前不久，Epic公布了有关新一代Unreal Engine（虚幻引擎）的消息，并为整个游戏行业带来了两样新的重量级技术：Nanite虚拟几何体技术和Lumen全动态全局光照解决方案。

对于前者，也就是Nanite虚拟几何体技术，很多经常玩游戏的朋友们可能很容易理解，从那些古老的3D游戏里有棱有角的简陋的模型，到如今3A级游戏里超高精度的人物和武器模型，大家最直观的感受就是--模型面数的变化。而根据官方的描述，Nanite带来的是引擎对超高量级的面数的支持。

但是很多游戏玩家或者行业新人可能对第二个主要技术更加摸不到头脑，那么本篇文章主要来讲解一下Lumen全动态全局光照这项技术为什么这么令人兴奋。希望本篇文章可以帮助游戏玩家了解一些游戏的图像技术，以及帮助行业新人奠定一下关于游戏光照原理的基础。

02什么是全局光照？

全局光照是计算机图形中一项很重要的光照表现技术，它模拟了自然界中光线传播的效果。全局光照里包含有：直接光照和间接光照。

首先，在现实世界中，光线（这里指平行光）从光源发出，碰到物体后，一部分被物体吸收，而还有一部分则被反射出去；这部分反射出去的光线，还会继续照亮周围的物体，对周边环境产生影响。这里，从光源发出的光线，照到阻挡光线传播的第一个物体上，这就是直接光照；而对于物体将光线反射出去，再照亮周围的环境，这个过程就是间接光照。

那么，为了呈现更接近现实世界中光线的效果，就需要从原理上对光照技术进行设计。所以在计算机的图形世界中，就有了直接光照和间接光照的概念。而且，对于画面影响非常大的就是间接光照，间接光照的质量也是游戏光照真实性的一个评估标准，间接光照的有无差别非常明显，下面是组图对比。

03传统游戏制作流程里对于全局光照的解决方案

传统的游戏制作流程中，对于静态的物体和灯光，它们产生的全局光效果会使用预计算的方式来进行，即在游戏运行之前，就将一部分的光照计算好。那么在游戏运行的时候，就省下了这部分资源的消耗。

这个预计算的过程名为“烘焙”，引擎会将静态物体的光照数据存储为一张贴图，名为光照贴图，就完成了预计算的过程。

而且，有贴图就需要有UV进行映射，光照贴图制作环节还要求物体有一套专门用来构建光照图的UV，此UV通常和纹理UV是不一致的。所以我们需要两套不同的UV，一份用作纹理，另一份用作光照图，这也一定程度上增加了制作的冗余时间。

这个烘焙的过程费时费力，首先是多个参数会共同影响全局光的效果，要调整出一个比较真实的全局光照效果，就必须不断地修正各个参数。而且高质量的全局光效果，是一个比较费时的计算过程。

另外，除了计算过程本身费时费力，静态全局光的不可修改的特性也是一个瓶颈：譬如我们修改了一个光源的角度，那么所有受这个光源影响的静态几何体都需要重新构建光照。

04新的Lumen动态全局光照解决方案

虚幻引擎5带来的新一代全局光照解决方案可以说是解决了传统光照贴图烘焙流程的麻烦，因为所有的间接光照都可以被引擎直接动态的生成，省去了静态光照烘焙才能得到比较好的间接光照的问题。

这的确和Nanite有相似的好处：就是都是为艺术家和设计师们减少了一些冗余的工作，使得他们能更好地专注于创作本身。

另外，这套解决方案是不依赖于专门的光线跟踪硬件的。也就是说，它所依赖的原理，和NVIDIA的RTX技术是不一样的；NVIDIA RTX技术使用专门的光线跟踪硬件，使用实时光线跟踪算法来实现全局光照效果。

05总结

虚幻引擎5带来的两样新的主要技术确实很吸引人，但是具体的使用情况、表现效果，还是要等到明年引擎着实落地之后，经过测试使用才能有具体的结论。

另外，新技术的提出，是一种趋势，它一定程度上指出了未来计算机图形的发展方向。希望在技术力更新的同时，我们也要抓住机会，了解技术，这样才能有针对性地提升自己的竞争力。