虛幻引擎4對(duì)游戲特效制作的影響

在本年度游戲開發(fā)者大會(huì)初期，Epic Games通過實(shí)時(shí)演示視頻《滲透者》展示了新的虛幻引擎4。在使用GPU演示粒子模擬、碰撞和動(dòng)態(tài)粒子光時(shí)，部分UE4的先進(jìn)技術(shù)成為改進(jìn)效果的重要工具。Epic Games資深FX藝術(shù)家Tim Elek將講述有關(guān)UE4的性能以及在《滲透者》中的應(yīng)用。

記者：可以談一下UE4，特別是在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果方面的新特征嗎？

Tim Elek:作為級(jí)聯(lián)工作流的補(bǔ)充，UE4具有許多新的效果特征。在視覺效果編輯方面，虛擬級(jí)聯(lián)是虛擬引擎的制作基礎(chǔ)。GPU粒子模擬使以最小成本模擬空間中數(shù)以萬計(jì)的粒子成為可能。UE4一直使用GPU模擬級(jí)聯(lián)，以此來控制GPU系統(tǒng)行為。這些新的GPU粒子為UE4的新特征提供支持。

矢量場的網(wǎng)格幫助藝術(shù)家在GPU粒子系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)造動(dòng)力、有機(jī)的運(yùn)動(dòng)效果。在級(jí)聯(lián)中，矢量場可以被處理來為任何一個(gè)GPU模擬添加額外動(dòng)作。使用較低的混合成本發(fā)射網(wǎng)片現(xiàn)在表現(xiàn)為一種在每次發(fā)射時(shí)都要根據(jù)材料情況進(jìn)行的單一的繪制調(diào)用，取代了在每個(gè)網(wǎng)片中進(jìn)行繪制調(diào)用。UE4效果師可以在場景中以標(biāo)準(zhǔn)GPU模擬成本發(fā)射大量的網(wǎng)片，而不會(huì)增加額外的繪制調(diào)用成本。

《滲透者》圖片

當(dāng)前使用GPU模擬，深度緩沖碰撞是在低評(píng)估成本下使用大量粒子做出高細(xì)節(jié)的碰撞效果的一種有效的方式。系統(tǒng)使用深度緩沖信息，正如在模擬粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)使用表面普通信息一樣。深度緩沖粒子也會(huì)參照隱藏的表面性能工作，因此在其中任何格柵、空洞、或者其他附著隱藏表面的都將會(huì)允許子圖形使用深度碰撞來消除差距。在UE4中，點(diǎn)燃的半透明效果取決于光線和影子的信息。點(diǎn)燃的效果也進(jìn)行自我陰影投射并融入到環(huán)境中。

在UE4中，自定義粒子系統(tǒng)有一些新型材料的展示方式。這些展示使藝術(shù)家們在控制子圖形方面上升到更加精確的水平；比如，你可以在子圖形周轉(zhuǎn)速度的基礎(chǔ)上示例粒子速度，返回速度值，實(shí)時(shí)修改材料。你還可以在子圖形運(yùn)行速度的基礎(chǔ)上軟化子圖形的整體外觀。

通過延期著色你可以通過使用級(jí)聯(lián)將動(dòng)態(tài)粒子光放置到世界中。我們使用傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)模塊來控制色彩、大小、生活用光度以及粒子光的數(shù)量。通過粒子光，我們還可以把光線效果直接拉進(jìn)粒子系統(tǒng)進(jìn)行捆綁，這樣可視化燈光就能在編輯器內(nèi)實(shí)時(shí)產(chǎn)生可視化的效果，而不需要模擬或者運(yùn)行游戲。

延期貼花在藝術(shù)家眼中也是一個(gè)非常有價(jià)值的工具。比如，延期貼花可以使我們設(shè)置《滲透者》里所有地下段內(nèi)滲透的水滴、液滴和水坑效果。

記者：UE4中的粒子光是怎樣工作的？

Elek:粒子光是非常容易實(shí)現(xiàn)的。通過定位粒子的位置、大小、顏色的模塊屬性來產(chǎn)生粒子光。粒子光傳承了這些屬性，并且有其專屬模塊確保對(duì)于光的控制更加精確。其中包括產(chǎn)生率、顏色、亮度、大小以及指數(shù)控制。粒子光也支持對(duì)更高質(zhì)量衰減的反平方衰減。除了衰減以外，所有的屬性都可以通過使用超時(shí)的曲線、載體或標(biāo)量值的傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)工作流程而被修改。因此，隨著時(shí)間的變化改變光線的顏色從而來修改其強(qiáng)度和飽和度變得十分簡單。粒子光半徑還很容易進(jìn)行級(jí)聯(lián)，并進(jìn)行視圖編輯。

記者：以上技術(shù)是如何應(yīng)用到《滲透者》中的——有令人驚奇的地方嗎？

Elek:我們在各種不同的情況下使用粒子光。場景集成時(shí)間非�？欤�這是由于其光照和行為可以剎那間通過級(jí)聯(lián)進(jìn)行控制。例如，在級(jí)聯(lián)中你可以給一盞燈設(shè)置半徑和顏色，然后在世界上安放10名這樣的角色。每當(dāng)角色被召喚，它將以同樣的方式發(fā)射光線。不會(huì)加到每個(gè)獨(dú)立的角色中并用手工動(dòng)畫改變它們，這是因?yàn)榧?jí)聯(lián)在同一位置完成了所有繁重的工作。如果你需要自定義變量你可以設(shè)置實(shí)例參數(shù)并在角色層次中改變效果，或者快速地復(fù)制這種效果。在角色層次中通過設(shè)置相對(duì)時(shí)差來添加另外的細(xì)節(jié)層次是非常容易的，這樣在不同的速率下光線都可以被評(píng)估。

《滲透者》圖片

在《滲透者》中的遠(yuǎn)景鏡頭中，我們給機(jī)器人網(wǎng)格附著自級(jí)聯(lián)發(fā)射出粒子光。機(jī)器人進(jìn)行了初始速度和位置的設(shè)置，因此當(dāng)他們通過世界時(shí)，他們在一定距離內(nèi)闡明結(jié)構(gòu)，并通過機(jī)器人網(wǎng)格附著在前景和中景使用中表現(xiàn)優(yōu)異。初始值隨機(jī)設(shè)置，因此你不會(huì)看到重復(fù)的效果。

我們還給每個(gè)士兵的頭盔上附著粒子光。你可能會(huì)注意到《滲透者》中面具上微弱的光線，因此當(dāng)他放低面具時(shí)，他的眼睛點(diǎn)亮了護(hù)目鏡的接口。粒子光還附著到了追蹤器、槍口火花、掃描效果、焊接火花以及燃燒等效果中。在節(jié)目結(jié)尾，當(dāng)他引爆榴彈發(fā)射器時(shí)，我們甚至在《滲透者》中使用的武器上用粒子光來照亮他的手。

記者：可以談?wù)勅绾翁幚砘��?dòng)光和子畫面嗎，或者說是，粒子？

Elek:對(duì)于每個(gè)有級(jí)聯(lián)經(jīng)驗(yàn)的人或者任何以子畫面為基礎(chǔ)的、實(shí)時(shí)粒子的工具，添加光效果都將是一個(gè)直觀的過程。Epic的工程師和我們效果藝術(shù)家通力合作，給予我們足夠多的控制來確保工具使用和實(shí)現(xiàn)效果都是精確的。

了解粒子光最簡單的方式就是把它當(dāng)做一種親子關(guān)系來認(rèn)識(shí)。光傳承了通過級(jí)聯(lián)模塊定義的光的變化以及其他特性。物質(zhì)和光斷開的層面提供了更高一級(jí)控制。如果需要，我可以很容易地通過物質(zhì)參數(shù)修改子畫面的顏色，以使用附著黃色光發(fā)出紫色子畫面，并在級(jí)聯(lián)中把光的顏色設(shè)置為黃色。

《滲透者》圖片

記者：在《滲透者》中有個(gè)很贊的水滴的鏡頭，可以談?wù)勗鯓訉?shí)現(xiàn)的嗎？

Elek:水滴實(shí)際呈現(xiàn)的樣子遠(yuǎn)沒有第一眼看到它時(shí)給你感覺的那樣復(fù)雜。水流形式和在管道中滾動(dòng)的效果是一個(gè)折射材料自定義的靜態(tài)網(wǎng)格，它使用Matinee制作動(dòng)畫特效，這樣可以得到在管道的結(jié)合處會(huì)上升，然后圍繞著管道的輪廓流動(dòng)的效果。

實(shí)際上，水滴滴落效果是使用了我在Maya中創(chuàng)建的變形目標(biāo)動(dòng)畫。我指的是用一系列慢動(dòng)作照片生成配置文件，并使用Maya手繪水滴，然后用Matinee輸出和控制動(dòng)畫播放。水滴滴落和瀑布是獨(dú)立的網(wǎng)格，我發(fā)現(xiàn)此時(shí)變形目標(biāo)水滴的動(dòng)畫會(huì)快速上升。

時(shí)間抗鋸齒可以幫助柔化所有的網(wǎng)格邊緣，當(dāng)我們制作在空中的水滴動(dòng)畫效果時(shí)有助于協(xié)調(diào)這種轉(zhuǎn)變。還有其他的一些沿著結(jié)合處邊緣的網(wǎng)格細(xì)節(jié)幫助輸出水滴信息，這些網(wǎng)格利用平移物質(zhì)幫助輸出管道中的水流。最后，小水滴的貼花分層有助于展現(xiàn)出這樣的一種潮濕環(huán)境的效果。

《滲透者》圖片

記者：怎樣使用虛擬級(jí)聯(lián)粒子編輯器實(shí)現(xiàn)《滲透者》中槍口的閃光效果？

槍口的閃光效果是網(wǎng)格和子畫面粒子的混合效果。通常我們會(huì)尋找參考畫面然后試圖在物體目標(biāo)的基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)它。《滲透者》中我們需要現(xiàn)實(shí)世界中的彈道和自動(dòng)版自動(dòng)槍聲。槍口閃光需要從環(huán)境中脫穎而出，因此我們添加了過飽和的藍(lán)色和紫色元素來和調(diào)色板中主要的橘黃和黃色進(jìn)行對(duì)比。

由于網(wǎng)格發(fā)射的固定渲染成本低廉，我們不會(huì)為發(fā)射量大而擔(dān)心。比如，所有自《滲透者》武器中發(fā)射的彈殼都是由網(wǎng)格發(fā)射到空間中的。在有大型機(jī)器人的最終序列中我們甚至使用獨(dú)立網(wǎng)格位置來發(fā)射來自每一個(gè)落地的彈殼產(chǎn)生的卷須的煙霧。

《滲透者》圖片

記者：怎樣實(shí)現(xiàn)槍口或彈道口與閃光效果的連接？

Elek:在《滲透者》中，我們把閃光效果和彈殼進(jìn)行綁定這樣可以在每次開火的時(shí)候更容易發(fā)射彈殼。自動(dòng)和半自動(dòng)武器開火時(shí)需要一個(gè)恒定的速度，我們通常使用循環(huán)影響來實(shí)現(xiàn)。例如，扣動(dòng)扳機(jī)，效果開始播放；放開后，效果停止。這使得在一個(gè)位置控制所有角度的發(fā)射效果變得較為容易，而不是為了增加場景中的發(fā)射角色而付出額外的內(nèi)存和評(píng)估成本，不得不進(jìn)行兩個(gè)而不是一個(gè)發(fā)射控制。

記者：GPU粒子模擬和碰撞系統(tǒng)是怎樣處理沖擊效果的？

Elek:在《滲透者》中，有幾種典型的沖擊效果。最大的一些沖擊（效果）展示了很多細(xì)節(jié)，包括飛揚(yáng)的粉塵、火花、大塊的混凝土、金屬和瓦礫效果。也有小的和中等的沖擊（效果），通�？梢詮脑O(shè)施的地下部分可以看到。大多數(shù)沖擊（效果）利用了粒子光、深度緩沖碰撞、粒子碰撞以及我們的事件系統(tǒng)。

例如，在其中一個(gè)沖擊（效果）中我發(fā)射出一組具有碰撞屬性的CPU子畫面。當(dāng)這些子畫面在表面碰撞時(shí)，碰撞結(jié)果會(huì)傳遞到系統(tǒng)。當(dāng)結(jié)果觸發(fā)，它會(huì)告訴同一粒子系統(tǒng)中的另一個(gè)發(fā)射器來產(chǎn)生數(shù)千小型的GPU火花效果——每一個(gè)火花效果都使用了深度緩沖和曲面法線來和世界產(chǎn)生碰撞——就像是粒子光，煙霧和巨大的閃耀火花。這使得我們可以在效果中添加更高級(jí)的細(xì)節(jié)和次級(jí)運(yùn)動(dòng)。需要補(bǔ)充的是，這些典型的相互作用，如果沒有靜態(tài)發(fā)射性能是不能夠單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的。