想象一下在不久的將來，我們玩的遊戲看起來就和皮克斯電影一樣棒，想象一下它們具有幾乎與真實世界相同的照明和場景細節表現。虛幻5引擎正在將這想象照進現實，讓我們能更早地體驗到未來的遊戲。更重要的，虛幻5引擎也讓製作遊戲的過程變得更加容易。虛幻引擎正在改變遊戲行業的方向並且走在時代前列。
什麼是虛幻5引擎？
簡單來說，虛幻5引擎是由Epic Games 公司開發的新一代遊戲編輯軟體。它於1998年首次亮相，此後一直用於遊戲開發，例如堡壘之夜、絕地求生、還有國產遊戲黑神話·悟空等。在今年早些時間，虛幻5引擎開放了試用版本，讓世界的開發者們使用，讓我們來看看它的強大之處。
從視覺上，我們可以直觀的感受到虛幻5引擎為遊戲畫質帶來的提升。注意畫面中的光線效果給場景帶來的沉浸式的感受；並且注意場景中的物品細節，草坪上的每顆小草、傢俱表面細微的褶皺、牆上的油畫等等。為什麼它看起來這麼好、這麼真實，因為虛幻5引擎提供了兩個關鍵的新元件。第一是 NANITE（ultra high detail textures），這允許遊戲中的超高質量的紋理而無需佔用大量的效能成本。第二是 Lumen 動態實時光照，遊戲中光照的新革命。
NANITE:消除遊戲中的面數限制
讓我們從Nanite開始。這是一段遊戲內的實機演示，根據官方的說法，現在演示中的畫面只需要3GB的系統記憶體和4GB的視訊記憶體。
看到這個演示，感覺就像是皮克斯或夢工廠的電影。想要了解新功能Nanite的強大之處，就需要具備一定的遊戲建模知識。
在計算機圖形中是沒有曲線的，只有兩點行成一條直線、三點行成一個三角形面。我們看到的曲線是由大量的直線組成，只要直線夠短夠多就能讓它看上去是一條曲線，曲面也是一樣。遊戲中我們看到的一切模型都是由多邊形組成，通常是使用傳統方法的三角形，所以建模說白了就是組合三角形的技術。
現在我們的遊戲常用的建模方式是模擬雕刻刀，直接在模型上雕刻出複雜的形狀特徵。市面上最流行的雕刻軟體叫ZBursh（簡稱ZB），在模型上雕刻出細緻的紋理，模型的多邊形面數就會非常多，比如人物盔甲上的一個個金屬配件、幻想生物身上精緻的鱗片、風格各異的建築物等等。
這種三角形用量極大，細節豐富的模型，叫做高模（High Poly）。透過在場景中放置高模並與光照效果等內容進行渲染，讓展現出的畫面更加精美更加真實。這種高模在影視中是普遍運用的，每一幀的畫面需要幾分鐘到數個小時來生成，影視作品會有充足的時間，但是遊戲則不同，遊戲畫面的最低標準是每秒30幀。為了減少算力的消耗，遊戲場景中的模型面數必須精準控制，因此遊戲當中使用的都是低模（Low Poly）。
古墓麗影遊戲主角勞拉的形態變遷
當然，技術在進步，遊戲所能使用的面數也在提高。早期遊戲，連勞拉這樣的美女的模型都彷彿是多個三稜錐的集合，人物模型面數大概在500面左右，到了2005年左右，遊戲裡一個角色允許5000到8000個三角形了；到了XBOX 360和PS3 時代，單個角色的面數已經到了5w個左右；到了PS4和XBOX one 時代，也就是我們說的次時代，一個角色可以有20w個面，一個場景可以使用幾百萬個三角形面。
星際公民遊戲中角色和真人演員的對比
20萬個面表現一個角色已經非常細緻了，看死亡擱淺裡的弩哥、生化裡的吉爾、星際公民中的遊戲角色，都已經非常接近真人。但是幾百萬三角形來製作整個場景，尤其是在森林、岩石較多的場景，還是不夠用的，畢竟大自然的形狀是很複雜的。因此出現了新的技術，法線貼圖。
法線貼圖效果展示
還是用角色來舉例，用 ZB 雕刻出來的高模，需要經過一個拓撲的步驟，把它變成一個擁有高模輪廓，但沒有細節的低模。再把高模的細節透過烘焙，將細節記錄在法線貼圖上，再與拓撲後的低模結合，讓模型達到出只有低模面數但是能夠體現出高模細節的效果。並且這些細節不是平面的，當轉動模型，光源產生變化後，這些細節都是立體的。
人們為了在遊戲中提高模型的質量，想盡了各種辦法，從最粗糙的凹凸貼圖，到改變光照的法線貼圖，配合上一直在提升的硬體效能，才有了現在美輪美奐的遊戲畫面。
國外網友的實驗，將1000只有1000萬面數的狗模型放入場景中，畫面仍然能保持流暢執行，這在之前是不可能的
讓我們回到Nanite，它可以將數10億甚萬億個三角形或多邊形放入一個場景之中，並且能讓遊戲仍然以每秒30幀的速度執行。這意味著，在遊戲開發階段，美術人員只需要做出高模之後，就可以直接放入遊戲中而不用擔心面數的限制。未來遊戲將受到的技術限制大大減少。對於複雜畫面的遊戲，遊戲開發人員可以不用再擔心乏味的部分而將更多的資源放在遊戲性和劇本等重要方面，遊戲會變得又好玩又好看。
