基于Unreal Engine 5的游戲和生活場景的深度融合與應(yīng)用

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；Unreal Engine 5；游戲開發(fā)；社交場景；智能化

中圖法分類號：TP399 文獻標識碼：A

1引言

游戲已經(jīng)成為人們社交以及娛樂的主要方式之一。借助愈加先進的信息技術(shù)以及自身的豐富性，游戲逐漸發(fā)展出AR互動游戲等新形式，大大豐富了游戲的趣味性和挑戰(zhàn)性，同時游戲增添了社交屬性，方便人們之間的交流。一些精美的3A大作依靠優(yōu)秀的開發(fā)引擎渲染出逼真的場景，甚至將現(xiàn)實世界完美復(fù)刻在游戲場景里，賦予情節(jié)和故事，將開發(fā)者的思想借助游戲人物進行表達與展現(xiàn)，增添了一些文學甚至哲學啟迪。因此，在當前線上場景火爆的背景下，本文將游戲和現(xiàn)實場景進行深度融合并產(chǎn)生連接，同時以大火游戲《堡壘之夜》為實例進行概念闡述來增強理解。

2概述

經(jīng)過長期發(fā)展，如今優(yōu)秀的游戲已具備聊天社交、故事探索等功能。年輕人喜愛的密室、劇本殺、露營等活動都可以在游戲中體驗，游戲精美的場景渲染給予用戶更加豐富的體驗。如今，大多數(shù)藝術(shù)都是借助視覺和聽覺進行欣賞，缺乏互動體驗參與感，而游戲作為互動性娛樂載體可以很好解決此問題。然而，之前游戲的發(fā)展還不成熟，畫質(zhì)模糊，玩法單一，服務(wù)器可荷載的用戶有限，開發(fā)引擎功能受技術(shù)限制，因此，游戲一直以來都只是娛樂的一種消遣方式。

隨著技術(shù)的發(fā)展，更加優(yōu)質(zhì)快捷、可操作性強的算法和編程語言的出現(xiàn)以及優(yōu)化，使游戲開發(fā)技術(shù)更加先進高效。Unreal Engine 5是由Epic Games在2020年推出的最新一代引擎，具有成熟的虛擬現(xiàn)實模擬技術(shù)，其完善的物理模擬能力可以完美渲染模擬出現(xiàn)實世界中物體的精準形狀、顏色以及動態(tài)效果，同時借助人工智能技術(shù)，可以在一定的范圍內(nèi)進行自處理，使非玩家角色具備更智能的反應(yīng)。并且，Unreal Engine 5具備超強的畫面實時渲染能力，能夠生成更逼真的視覺藝術(shù)效果，包括更逼真的光照環(huán)境以及完全動態(tài)的全局光照解決方案。

增強現(xiàn)實的發(fā)展不僅是一個簡單的應(yīng)用程序或游戲，同時連接了真實和虛擬世界，通過計算機生成的感知信息，借助計算機硬件傳遞包括視覺、聽覺、觸覺、軀體感覺以及嗅覺在內(nèi)的多種感覺模式。身體各方面疊加的感官信息營造出一個身臨其境的增強現(xiàn)實環(huán)境，將持續(xù)改變?nèi)藗儗ΜF(xiàn)實世界的感知，同時虛擬現(xiàn)實將逐漸改變用戶對于現(xiàn)實世界以及模擬環(huán)境的區(qū)別感。

Lumen使游戲中對于光色影和現(xiàn)實世界的描述更加精準。該系統(tǒng)能在宏大而精細的場景中渲染間接鏡面反射和無限反彈的漫反射，小到毫米級、大到千米級，Lumen都能游刃有余，且無須專門的光線追蹤硬件，并且光照效果和在主機上運行游戲時保持完全一致。同時，其能夠創(chuàng)建大量幾何細節(jié)的Nanite，使游戲場景的渲染具備更加細致的復(fù)刻。在功能方面，卷積混響以及環(huán)境立體聲渲染使游戲具備影視級音效。本文借助Unreal Engine 5搭建現(xiàn)實與虛擬的橋梁，力圖搭建未來線上購物、學習等一體化窗口。

3基于Unreal Engine 5游戲開發(fā)聚合現(xiàn)實的項目總體設(shè)計

3.1概念

虛幻引擎在當前的3D動畫游戲制作中，主要應(yīng)用就是提高整個場景及動畫的流暢度。前文提道，Unreal Engine 5是Epic Games于2020年推出的最新一代開發(fā)引擎，具備影視級美術(shù)效果以及強大的幾何數(shù)據(jù)處理能力，同時Lumen可以對場景以及光照變化做出實時反應(yīng)、卷積混響以及環(huán)境立體聲渲染，從形光聲以及數(shù)據(jù)處理能力上解決了環(huán)境逼真效果和龐大用戶基數(shù)的問題。2021年，基于Unreal Engine 5開發(fā)的開放世界視頻游戲《黑客帝國覺醒》進行了模擬城市的喚醒演示，其中人們無法區(qū)分演員的真?zhèn)?。同時，擴展現(xiàn)實（XR）可以被定義為用于創(chuàng)建物理現(xiàn)實和虛擬3D界面相結(jié)合、實現(xiàn)使用可穿戴設(shè)備和遙控器的人機交互控制器，使接人接口的每一個用戶能夠查看計算機生成的3D界面或與之交互在VR混合物理虛擬世界之中的投影。在此技術(shù)基礎(chǔ)上，本文探求未來購物、旅游、社交、娛樂、學習等與游戲深度融合的場景及應(yīng)用。

3.2功能設(shè)計與實現(xiàn)

3.2.1游戲與購物

如今，購物場景主要為線下和線上購物兩種形式。線下的超市購物主要解決及時性和體驗性兩種痛點。至于線上的電商，則主要解決便捷性和需求放大的痛點。游戲購物主要就是將兩者的優(yōu)勢相結(jié)合。

借助優(yōu)秀的游戲場景模塊的渲染，可以將游戲本身的場景作為現(xiàn)實的購物消費場景，將游戲場景中計算機角色的消費場景轉(zhuǎn)換為真實的消費場景，如在商業(yè)街中購買的衣服、小吃等會自動匹配配送場景，選擇快遞或者外賣騎手，鏈接到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。而人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合可以有效發(fā)揮其數(shù)據(jù)整合與交互共享的功能來解決各種現(xiàn)實問題。同時，人工智能技術(shù)可以在保留傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫框架的結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，從而為海量用戶的數(shù)據(jù)存儲提供倉庫。并且，配合VR技術(shù)可以對衣物上身效果進行更精準的了解，減少購物尺寸不適合等原因而產(chǎn)生物流退貨的情況。

3.2.2游戲與娛樂

人們在社交線上社交主要借助微信、QQ等社交軟件進行音視頻及文字媒介的交流，年輕人交友也選擇Soul等大數(shù)據(jù)配對交友方式，聊天形式比較受限，由于缺乏更多的信息渠道，交友聊天內(nèi)容很受限制。如今，大多數(shù)聯(lián)機游戲都具備語音聊天的功能，為游戲內(nèi)容和體驗增添了趣味性和互動性。而UnrealEngine 5所具備的場景渲染能力，可以突破距離的限制，如交友常見的觀影，借助游戲角色進入游戲場景中的電影院來增強共同觀影的真實感及體驗感。

3.2.3游戲與社交

娛樂不只有游戲，但游戲卻是性價比最高的娛樂方式，同時可以調(diào)動更多的用戶參與其中。以密室為例，現(xiàn)實之中的密室因為場地、劇本、玩家人數(shù)、游戲時間、機關(guān)設(shè)計等限制對游戲體驗影響頗深。與之不同的是，借助Unreal Engine 5的實時渲染和對光影模擬的能力，通過網(wǎng)絡(luò)可以模擬密室的恐怖感和探索感。同時，對于場景的選擇，開放式的場景DIY，創(chuàng)意玩法將更加豐富。虛擬引擎對于人物建模細節(jié)刻畫的第一步是面部表情的捕捉，第二步是肢體動作的捕捉，而以上兩步對于用戶面對游戲角色及環(huán)境的真實感都至關(guān)重要，從而深刻影響游戲中娛樂的體驗感。

3.2.4游戲與學習

網(wǎng)絡(luò)直播授課是獲取優(yōu)質(zhì)教育資源的途徑和方式，一定程度上解決了教育公平的問題。然而，如今的線上教學只是交流媒介的改變，從傳統(tǒng)的線下授課轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)授課，授課的內(nèi)容、學生接受教育資源的方式都沒有發(fā)生本質(zhì)改變，甚至由于缺乏監(jiān)管，網(wǎng)課的學習效率大多低于線下授課。眾所周知，實踐式教育方式的效果確實優(yōu)于普通的填鴨式授課方式，因此，可以借助Unreal Engine 5渲染出相應(yīng)的教學內(nèi)容。比如，針對操作化學實驗，可以模擬真實的化學實驗室場景，通過操控角色在游戲中模擬完成真實實驗細節(jié)過程，這樣的體驗感和參與感會讓學習的效果更加深刻和持久：英國外科醫(yī)生協(xié)會在培訓(xùn)之中，BJS委員會團隊重點介紹了COVID-19如何嚴重損害人類健康的外科培訓(xùn)，其中虛擬沉浸式的外科培訓(xùn)模擬對于外科手術(shù)培訓(xùn)提供了積極作用。

3.2.5其他

對于其他現(xiàn)實場景與游戲的融合，同樣能夠借助優(yōu)秀的渲染能力將現(xiàn)實場景轉(zhuǎn)移到線上，并通過操控角色的方式達到和現(xiàn)實經(jīng)歷一致的體驗，并且借助光影模擬效果和色彩可以使體驗感更加逼真。

4基于Unrael Engine 5游戲開發(fā)場景融合的實例——堡壘之夜演唱會

4.1背景介紹

《堡壘之夜》（Fortnite）是一款誕生于2017年的第三人稱射擊游戲，基于Unreal Engine 4（現(xiàn)為Unreal Engine 5）引擎開發(fā)，具有超多IP聯(lián)動元素以及全球1億多忠實玩家，實現(xiàn)開放世界以及玩家自定義關(guān)卡，同時具備大逃殺和沙盒類游戲特質(zhì)。目前，該游戲以賽季聯(lián)動大事件的方式進行更新，并且和多部動漫IP聯(lián)動，為游戲角色皮膚和畫面增添趣味性和挑戰(zhàn)性。

4.2游戲場景融合

《堡壘之夜》游戲官方聯(lián)動知名歌手舉辦了多場線上演唱會，與傳統(tǒng)演唱會形式不同的是，用戶操作角色跟隨歌手的人物模型進行互動，整個演唱會場景配備絢麗的畫面色彩和光影以及混響，角色得以在游戲地圖場景中欣賞演唱會。得益于Unreal Engine 5的優(yōu)良性能，將傳統(tǒng)線下節(jié)目的層次結(jié)構(gòu)序列和鏡頭線上化，參與現(xiàn)場演唱會最明顯的好處就是演唱會是由一群同樣忠誠的個人組成的社區(qū)分享，因此現(xiàn)場更加活躍。同時，使用增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，并通過技術(shù)擴展感官體驗，調(diào)解現(xiàn)實。增強現(xiàn)實旨在通過技術(shù)改善實際元素，目標是“看到并體驗現(xiàn)實世界與各種虛擬物體，不失現(xiàn)實感”。雖然虛擬現(xiàn)實在游戲中的使用較為常見，包括游戲平臺內(nèi)的現(xiàn)場表演，然而沒有一款游戲和《堡壘之夜》一樣成功。例如，《堡壘之夜》上的棉花糖DJ活動，該活動盡可能接近VR，然而無須實際的VR設(shè)備及耳機，并且游戲角色伴隨音樂舞蹈是線下演唱會無法比擬的身臨其境般的社區(qū)音樂體驗。

4.3評價

2020年4月24日，《堡壘之夜》與美國著名說唱歌手Travis Scott攜手表演一場名為“Astronomical”的“沉浸式”大型演唱會，共吸引超過2770萬名玩家前往觀看。表演者和觀眾雖然只能通過計算機或手機上的2D平面屏幕進行觀看，然而借助XR（擴展現(xiàn)實），其表演可以提供一種沉浸式在線表演的體驗，體驗傳統(tǒng)中未曾涉及的新互動樂趣以及超越物理空間限制的觀眾定制式觀看體驗。在線玩家等待節(jié)目時，虛擬倒計時在虛擬舞臺的上空顯現(xiàn)，其次歌手Travis Scott作為虛擬角色出現(xiàn)在虛擬舞臺上。并且，游戲玩家可以選擇自己喜歡的方式，如搖晃或隨音樂跳舞來欣賞音樂會，同時所有角色的身體感官受游戲環(huán)境的影響，如游戲中的失重、跳高和快速移動，為演唱會提供一個全新的舞臺和觀眾感知體驗。Unreal Engine 5技術(shù)的發(fā)展帶來了更多的可能性和不確定性，也為未來其他領(lǐng)域的發(fā)展提供了方向和空間。

5結(jié)束語

基于Unreal Engine 5的游戲開發(fā)與生活場景相融合，能夠為開發(fā)引擎提供更多的開發(fā)和使用場景，從而在用戶使用中不斷完善技術(shù)體驗，同時為其他行業(yè)提供融入智能化時代的方向和機會。因此，在模擬基于Unreal Engine 5的游戲開發(fā)與其他行業(yè)融合應(yīng)用期間，必須明確實時渲染和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的變革和特征，明確行業(yè)與智能化時代的融合要素，為其他行業(yè)在智能化時代的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，使先進引擎技術(shù)得以持續(xù)發(fā)揮作用，為智能化時代賦能更多元素。

作者簡介：

張廣超（2001—），本科，研究方向：國際商務(wù)。