虚幻引擎5帮助模拟行业挖掘巨大的新潜能

虚幻引擎5的发布在许多行业中引起了轰动。对次世代游戏开发来说，它具备掀起变革的潜力，这是显而易见的，同时，电影和电视、实况活动、建筑、汽车等行业的创作者也能从中看到许多值得庆祝的地方。另一方面，这些突破性的新工具可用于生成高度逼真、精细的大规模开放世界，在模拟行业也同样具有用武之地。在这篇文章中，我们将着眼于虚幻引擎5中的部分亮点，看看它们对于模拟社区的意义。

更大、更精细的开放世界

虚幻引擎5打破了过去的极限。全新的世界分区系统改变了关卡的管理和流送方式，使处理更大的世界成为了可能，消除了无法装入内存或加载时间过长的问题。使用世界分区系统，世界将以单个持久关卡的形式存在，并且会被自动划分为网格。在虚幻编辑器中，你可以通过新推出的“世界分区编辑器”窗口选择处理自己感兴趣的区域。在运行时，引擎会根据距离仅流送必要的单元。

新的一Actor一文件（OFPA）系统与世界分区系统相结合，意味着多名开发者可以同时处理同一个关卡，并且不会产生冲突，这实现了更快、更具协作性的工作流程。同时，数据层允许你为同一关卡创建多个变体（例如，白天版本和夜间版本，或完好的资产和破损的资产），变体将作为数据层存在于同一空间中，可在运行时通过蓝图启用或禁用。

在虚幻引擎4中，精确性是限制世界大小的因素之一。虚幻引擎5引入了对大型世界坐标（LWC）的支持，它为各种系统提供了双精度浮点数据。这极大地提高了Actor的放置准确性和方向精确性，为创建超大型世界奠定了基础，无需复位基底或使用其他技巧。除了核心数据类型外，HLSL、Niagara视效系统和Chaos物理系统也启用了64位精度。后者现在也能够以固定的Tick间隔在自己的独立线程中运行，实现了更加可预测、可联网的模拟。

这些新工具集增强了现有的虚幻引擎功能，便于你将真实世界的数据导入实时应用程序，例如，地理参考插件允许你将虚幻引擎关卡中的位置关联到物理空间中的位置。此外，虚幻引擎生态系统也提供了出色的支持，包括虚幻引擎Cesium插件及其3D Tiles集成、虚幻引擎ArcGIS地图SDK，以及SimBlocks.io CDB Datasmith导出器。

未来充满希望。因为我们已开始看到，被捕获的地理数据通过人工智能解决方案得到了增强。比如Blackshark，他们的宗旨是为整个地球制作逼真的语义化3D数字孪生，并以虚幻引擎插件的形式提供；AVES Reality为世界部分地区创建了专门的VR孪生，可作为虚拟测试环境使用；如此等等，不一而足。未来看起来令人振奋。社区也通过推行高度语义化的大型世界开放标准，做着同样重要的工作。如3D Tiles Next，除了基础信息外，该标准还定义了一些属性，允许模拟更智能地与其环境展开交互。

实时的真实感

大却缺乏真实感的世界有什么用？在虚幻引擎5中，许多新系统结合在一起，使你能够创造出极其精美的沉浸式世界，让人难分虚实。

通过虚幻引擎5新推出的虚拟微多边形几何体系统Nanite，你可以在不降低质量的前提下直接导入各种源资产，如设备、车辆或建筑物的高度细节化CAD模型，以及包含数百万多边形的地形和环境摄影测量扫描。Nanite允许你创建非常精细的场景，你不用将细节烘焙到法线贴图上，也无需担心绘制调用方面的限制。它的工作原理是智能地仅流送和处理你能感知到的细节。

为了完美展示细节丰富的几何体，你需要非常精美的阴影。这正是虚拟阴影贴图（VSM）发挥作用的地方。VSM本质上是分辨率非常高的阴影贴图，它将阴影贴图分割成了图块，根据对深度缓冲区的分析，仅在需要时分配和渲染这些图块，以这种方式为屏幕上的像素着色——这一点与Nanite非常相似。

场景的真实感在很大程度上源自光照方式。长期以来，通过繁杂的手工方式（例如，编辑光照贴图UV、烘焙光照贴图以及放置反射捕捉器），也能够创建可接受的实时光照和反射。但在虚幻引擎5中，Lumen改变了这一切。有了这套完全动态的全局光照和反射系统，当直接光照或几何体发生变化时（例如，太阳照射角度随当日时间而改变，开启手电筒，或打开户外门），间接光照会即时产生相应的反应。在巨大而精细的环境中，这个系统将渲染出具有无限反射和间接高光反射的间接漫反射，规模从几公里到几毫米不等。它甚至还支持自发光材质。

自从Quixel在2019年加入Epic Games大家庭后，虚幻引擎用户就能完全免费地使用完整的Quixel Megascans库，这是世界上最大的3A级电影质量资产库，基于真实世界的扫描数据。在虚幻引擎5中，我们又向前迈进了一步。Quixel Bridge现已直接内置到了虚幻编辑器中，材质、建筑、环境、道具、植被以及最近发布的树木等数千款高质量资产都变得唾手可得。你只需要执行拖放操作即可。

库中找不到自己需要的资产？现在，你还可以自行扫描任何你想要的东西。RealityScan是一款新推出的免费3D扫描应用，由CapturingReality（最近加入Epic Games家族的新成员）和Quixel开发。RealityScan目前处于限量测试阶段，今年晚些时候会发布抢先体验版。

当Lumen、Nanite、VSM和从现实捕获的数据相结合，并与体积云及水体系统等现有功能一起使用时，你就有可能创造出令人惊讶的逼真世界，使最终用户完全沉浸在其中。

语义丰富的体验

现在，你感受到了它的强大功能和美丽效果。但它智能吗？毕竟，一个游戏引擎需要多智能？

是时候抛弃错误的观念了。虚幻引擎5推出了一系列令人注目的测试版和实验版功能，为构建下一代场景生成器或练习配置器铺平了道路，可用于训练人类和机器。

人工智能（AI）和逻辑

以人工智能为例。虚幻引擎5中的新功能允许你创造出比以往更加可信的人工智能代理。MassEntity为面向数据的计算提供了一套框架，可在对性能要求很高的情景中使用，包括在场景中模拟数万人工智能代理。此外还有智能对象，这是一种放置在关卡中的对象集合，AI代理和玩家可与之互动。这个系统配置起来很容易，可以将场景的互动水平提升至前所未有的高度。

凭借Mass Avoidance和Zone Graph等功能，人工智能代理导航方面也出现了重大进步。Mass Avoidance为使用MassEntity系统的所有实体提供了高性能避障能力，而Zone Graph通过特定的导航流提供了高效的长距离导航。

然后，还有状态树，这是虚幻引擎可扩展的通用层级状态机，它将行为树的选择器与状态机的状态和过渡结合在了一起。有了它，你就可以创建灵活、有条理的高性能逻辑。

机器学习（ML）

使用虚幻引擎创建地面实况的自主系统通常与它们自己的神经网络相连。虚幻引擎5引入了神经网络推理（NNI）原生插件，用于在虚幻引擎中实时评估神经网络，使开发者能够直接集成标准的ML训练框架。

这个插件所提供的功能包括基于机器学习的ML变形器系统，可以通过ML网络压缩高分辨率的顶点偏移数据并实时回放。许多基于ML的方法都建立在这个系统的基础上，它们可用于应对动画、基于ML的人工智能、摄像机跟踪等方面的开发挑战。

NNI支持行业标准的ONNX模型格式，可运行从标准ML培训框架（PyTorch、TensorFlow、MXNet等）导出的任何ONNX模型。这使用户能够使用来自任何地方的ML模型，并直接在引擎中运行它们。NNI团队与微软紧密合作，使用他们的ONNX运行时项目作为NNI插件推理系统的核心。