虛幻引擎在廣播電視領域的應用

呂建國

（新泰市融媒體中心，山東 泰安 271200）

0 引言

作為一款綜合性游戲引擎，虛幻引擎擁有卓越的實時渲染技術和交互式創(chuàng)作工具，正日益在廣播電視領域嶄露頭角。本文將深入探討虛幻引擎的概念、功能及其在影視、動畫和電視等領域的廣泛應用。通過詳細分析虛幻引擎的優(yōu)勢和創(chuàng)新，揭示它如何推動廣播電視領域的變革，為創(chuàng)作者提供前所未有的創(chuàng)意和技術工具，使虛擬體驗和內容制作達到新的高度。

1 虛幻引擎概述

1.1 虛幻引擎的概念

虛幻引擎是一款由Epic Games 公司開發(fā)的綜合性游戲引擎，基于實時三維渲染技術，可進行交互式內容創(chuàng)作。它提供了一個全面的開發(fā)工具套件，旨在幫助開發(fā)者創(chuàng)建逼真的虛擬環(huán)境和多媒體應用程序。虛幻引擎的核心特征包括高質量的圖形渲染、物理模擬、人工智能、音頻引擎和腳本編程，被廣泛應用于游戲制作、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、影視制作、動畫及培訓模擬等領域。虛幻引擎以其卓越的性能和可擴展性而聞名，使開發(fā)者能夠實現(xiàn)前所未有的視覺效果和交互性，為虛擬體驗的創(chuàng)造者和用戶提供了強大的工具和可能性。

1.2 虛幻引擎的主要功能

虛幻引擎作為完整的開發(fā)工具，能夠為游戲開發(fā)者和各行業(yè)的創(chuàng)作者提供起步、交付、成長所需的制作工具。目前虛幻引擎已更新迭代至虛幻引擎5.2 版本。虛幻引擎具備以下功能。第一，世界場景構建功能，包括虛幻編輯器，建模、地形和地貌工具，可伸縮的植被，世界分區(qū)，程序化內容生成框架，天空、云彩和環(huán)境光照以及水體系統(tǒng)。第二，角色與動畫功能，包括動畫藍圖、機器學習變形器、角色動畫編輯、live link 數(shù)據(jù)流動、角色重定向、非線性編輯與動畫以及運行時動畫工具。第三，渲染、光照和材料功能，包括nanite 與虛擬陰影貼圖，虛擬紋理，lumen 動態(tài)全局光照，照片級逼真的實時光線追逐，時序超級分辨率，靈活的材質編輯器，路徑追蹤器以及精細光照等。第四，模擬和效果功能，包括niagara 粒子和視覺效果，布料工具，chaos 物理和破壞系統(tǒng)。第五，游戲性和交互性編寫功能，包括穩(wěn)健的多人支持，先進的人工智能，變體管理器，藍圖可視化腳本編制系統(tǒng)，虛幻示意圖形設計器以及游戲玩法框架。第六，集成的媒體支持功能，包括專業(yè)的視頻支持和播放，虛幻音頻引擎及媒體框架。第七，虛擬制片功能，包括攝像機內視效編輯器，遠程控制協(xié)議和網(wǎng)頁生成器，高效的多屏渲染，虛擬攝像機系統(tǒng)，關卡快照以及面向影視人的虛擬勘景[1]。

1.3 虛幻引擎的應用場景

虛幻引擎的應用領域十分廣泛，包括游戲、影視、建筑、汽車與運輸、廣播與實況活動、模擬及其他應用等。以游戲行業(yè)為例，虛幻引擎為游戲打造了一個充滿無限可能的世界，代表游戲有《Fortnite》《糖豆人》《Rocket League》等。在其他應用領域，虛幻引擎是面向所有人的實時技術，支持來自于3ds Max、Cinema 4D、FBX、USD、SketchUp Pro、Rhino、Revit、SOLIDWORKS、CATIA 等 軟 件 的DCC、CAD 和BIM 格式的3D 資產(chǎn)，為用戶提供自由創(chuàng)作的技術支持[2]。

2 虛幻引擎在廣播電視領域的應用

2.1 虛幻引擎在影視領域的應用

虛幻引擎在影視領域的應用廣泛涵蓋了特效制作、預覽、和虛擬拍攝，使影視制作者能夠實時預覽和調整虛擬場景，從而提高制作效率、降低成本。虛幻引擎的高級渲染和物理模擬功能包括精細的特效、逼真的環(huán)境和角色設計，使得創(chuàng)造引人入勝的視覺效果成為可能。這一技術還在虛擬拍攝中發(fā)揮了關鍵作用，通過使用虛擬攝像機、虛擬角色和實時渲染來實現(xiàn)新的拍攝技術和創(chuàng)意效果，為影視行業(yè)帶來了創(chuàng)新和多樣性。虛幻引擎為影視制作提供了豐富的3D 數(shù)字創(chuàng)作工具，可根據(jù)影視故事情節(jié)創(chuàng)建各種精美絕倫的數(shù)字布景，如維多利亞式豪宅、破敗的瑪雅叢林寺廟、充滿科技感的宇宙飛船內艙等，都可以通過虛幻引擎構建[3]。

虛幻引擎在國產(chǎn)影視領域的應用，提升了國產(chǎn)影視的制作水平，表現(xiàn)在以下方面。第一，場景構建。虛幻引擎創(chuàng)建出難以想象的、宏偉且逼真的環(huán)境，比如《流浪地球》中的地球表面景觀和《刺殺小說家》中的小說異世界。在《刺殺小說家》中，為了構建出獨特的小說異世界，電影采用了“面部捕捉”和“虛擬拍攝”的方式，這也是首部大規(guī)模使用“虛擬拍攝”的中國影片。第二，角色設計。虛幻引擎用于創(chuàng)建逼真的角色，如《刺殺小說家》中的赤發(fā)鬼和《大圣歸來》中的大圣。在《大圣歸來》中，導演田曉鵬師從好萊塢的背景，使得影視在角色設計上具有很高的水準。第三，特效制作。虛幻引擎創(chuàng)建出震撼的特效效果，如《流浪地球》中的爆炸、墜落、雪崩等特效，以及《刺殺小說家》中的火海、水流等特效。這些特效讓觀眾仿佛身臨其境，沉浸在影視的世界中。

2.2 虛幻引擎在動畫領域的應用

虛幻引擎在動畫領域的應用范圍廣泛，涵蓋了動畫片制作、虛擬演出和交互式動畫應用，為動畫創(chuàng)作者提供了一套強大的工具，可用于創(chuàng)建逼真的虛擬角色、場景和動態(tài)效果。虛幻引擎的實時渲染和物理模擬功能使動畫制作者能夠獲得高品質的視覺效果，并加快制作進程。它還支持交互式動畫，允許用戶與虛擬角色互動，創(chuàng)造沉浸式的虛擬體驗。這些功能使虛幻引擎成為動畫領域的強大工具，為動畫創(chuàng)作者提供了創(chuàng)新和創(chuàng)意的機會[4]。

國產(chǎn)動畫依托虛幻引擎在不斷提升制作水平。以國產(chǎn)三維動畫《春秋封神》為例，由靈犀文化動畫團隊完成劇情改編、美術設計、世界觀架構以及配音音樂制作等工作，是基于虛幻引擎4 制作完成的全流程技術及動畫捕捉的三維動畫。虛幻引擎應用于動畫制作的前期、中期、后期不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。通過資產(chǎn)數(shù)據(jù)的導入，創(chuàng)作團隊運用虛幻引擎4 完成場景搭建、材質編寫、燈光調試及實時渲染等工作，以非線性的編輯方式極大提升動畫制作的效率與質量。通過虛幻引擎4 與動作捕捉技術的結合，在分鏡、剪輯、動作設計、動畫表演等方面創(chuàng)作出畫質精美、細致、特效絢麗的畫面。如其中的打斗場景、御劍飛行場景、子彈鏡頭等，帶給觀眾沉浸式、超高清的三維動畫觀看體驗。國內首部由虛幻引擎5 制作完成的動畫番劇《遮天》由星閱辰石開發(fā)出品，國內頂尖動畫團隊原力動畫制作，編劇團隊由曾負責《仙劍奇?zhèn)b傳三》劇情改編的原班團隊組成，通過虛幻引擎，編輯、鏡頭構圖、光照和視效工作可以同時進行，基于虛幻引擎的實時管線建立一套風格指南，從光影與角色的交互到反射表面的外觀，確保風格的一致。國內公司基于虛幻引擎創(chuàng)作了一系列優(yōu)秀的動畫作品，如《凡人修仙傳》《無限世界》《神墓》《龍蛇演義》《陽神》《佛本是道》《一世之尊》《悟空傳》等。

2.3 虛幻引擎在視頻領域的應用

基于虛幻引擎的增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）、動態(tài)影像、視頻墻、插播內容及虛擬布景等功能，豐富了電視節(jié)目的內容與形式。如電視動畫，主要有預渲染的動畫和實時圖形。節(jié)目片頭、廣告轉場片花和宣傳片通常由預渲染的動畫構成，實時圖形是在新聞和體育節(jié)目中，根據(jù)節(jié)目的實際內容傳入的數(shù)據(jù)，最后實時更新圖形畫面。虛幻引擎的應用，既為電視動畫提供傳統(tǒng)低質量電視圖形應用程序實時編輯和渲染的能力，又具備離線渲染器先進的渲染功能。

以2022 年卡塔爾世界杯為例，紐約的Kéex Frame 工作室利用虛幻引擎為世界杯制作了一段實時開場動畫，憑借虛幻引擎實時光線追蹤、藍圖可視化腳本系統(tǒng)、實時全局光照和反射系統(tǒng)Lumen等，應用于實時開場動畫制作，制作流程包括提出概念和構思、制作情緒板、制作動態(tài)分鏡、添加細節(jié)、添加效果、交互性和藍圖開發(fā)、渲染設置、測試、預演和優(yōu)化等環(huán)節(jié)。在獎杯模型的制作環(huán)節(jié)，制作者從資產(chǎn)庫選擇模型，使用Substance Painter 從頭開始創(chuàng)建紋理，使用連接到材質自發(fā)光屬性的菲涅爾節(jié)點制作著色器，在獎杯的角落和細節(jié)特征處增添光芒[5]。在球員角色創(chuàng)作方面，首先創(chuàng)建頭部的模型。球員頭部形象具有希臘雕塑的特征，制作人員使用網(wǎng)格體轉工具，依據(jù)模型創(chuàng)建了MetaHuman[6]，使用Adobe Substance 3D 為身體和衣服添加了精細的陰影。這些美麗、閃亮的金色色調得益于虛幻引擎的實時硬件光線追蹤反射技術。通過虛幻引擎的應用，將球員形象描繪成現(xiàn)代版角斗士，以動畫角色和影視化敘事完美呈現(xiàn)。

3 結語

本文針對虛幻引擎在廣播電視領域的應用，深入探索了這一引擎的多重用途，從影視到動畫、視頻等。虛幻引擎所提供的強大工具和創(chuàng)新性能，正在為廣播電視行業(yè)帶來革命性的變化。這些技術的發(fā)展拓寬了虛擬體驗的邊界，為內容創(chuàng)作者提供了創(chuàng)新機會。希望本研究可以激發(fā)更多的創(chuàng)新思維，推動廣播電視領域不斷發(fā)展，為觀眾提供更加豐富、沉浸和創(chuàng)新的內容。