虚幻3引擎.docx

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1、百科名片Unreal Engine 3虚幻3引擎(Unreal Engine 3)又称虚幻引擎3,是一套为 DirectX 9/10 PC、Xbox 360PlayStation 3平台准备的完整的游戏开发构架，提供大量的核心技术阵列，内容编辑工具，支持高端开发团队的基础项H建设。虚幻3引擎的所有编写观念都是为了更加容易的内容制作和编程的开发，为了让所有的美术开发人员能够牵扯到最少程序开发内容的情况下使用抽象程序助手来自由创建虚拟环境，以及提供程序编写者高效率的模块和可扩展的开发构架用来创建，测试，和完成各种类型的游戏制作。开发背景当游戏进入3D时代之后，“引擎”这个概念越来越多的进入了我们的

2、视野。游戏引擎其实可以比作赛车引擎，它把游戏中的各种元素捆绑在一起，在后台指挥它们同步、有序地工作，不同游戏引擎就像不同的赛车引擎一样，会给玩家和驾车者以不一样的感受。在3D引擎的发展史中，为我们留卜.深刻印象的作品有很多。例如Quake 3引擎以其优秀的物理性能和出色的稳定性造就了一代经典，甚至为FPS游戏开创了一个新的玩法：Defrago玩家通过借助武器爆炸的冲力可以在空中自由的飞翔，那种感觉就像驾驶着法拉利跑车在路上自由的飞奔。随着硬件性能的不断提高，游戏性能也有了更加广阔的发展空间。处于“灵魂”地位的游戏引擎自然也在大跨步的前进，今天我们就来领略一些前卫的游戏引擎技术的风采，同时展望一

3、下与其相对应的硬件将如何发展。特性Seamless World Support可以根据先前的关卡景物设置通过记忆功能自动生成多变的景物，次时代游戏的开发也将依赖于这项技术；同时，功能强大的UnrealKismet系统提供脚本语言提供了对元数据的自动支持，支持十分灵活的文件格式向下兼容性，支持让关卡设计师使用脚本属性，关卡设计师可以随心所欲的设计和设置游戏的关卡和Al,程序员的工作效率也将大大提高。Epic称该引擎在角色、法线贴图、材质贴图、环境、光照等和先前的引擎相比将有质一般的飞跃。“虚幻引擎3”并整合了由AGEIA所提供的“NovodeX”物理模拟技术，让展示场景中的对象呈现出如同实际物体

4、般的反应，像是弯曲、抖动、晃动、碰撞、弹跳 等,并以常见的连锁机关方式来展示这些真实物理反应模拟所能做到的效果。使用技巧虚幻3引擎给人留下最深印象的就是其极端细腻的人物和物品模型。通常游戏的人物模型由几百至几千个多边形组成，“虚幻引擎3”画面演示效果图并在模型上直接进行贴图和渲染等工作从而得到最终的画面。 而虚幻3引擎的进步之处就在于在游戏的制作阶段，引擎可以支持制作人员创建一个数百万多边形组成的超精细模型（最上面的模型由200万多边形组成，而下面的模型仅有巧287个多边形）,并对模型进行细致的渲染，从而得到一张高品质的法线贴图，这张法线贴图中记录了高精度模型的所有光照信息和通道信息。 在游戏

5、最终运行的时候，游戏会自动将这张带有全部渲染信息的法线贴图应用到一个低多边形数量（通常在5000-15000多边形）的模型上。这样的效果就是游戏的模型虽然多边形数量比较少但是其渲染精度几乎和数百万多边形的模型一样，这样可以在保证效果的同时在最大程度上节省显卡的计算资源。解析在刚刚过去的E3大展上面，虚幻引擎3无疑最引人注目的焦点之一。这是一个集合了多项优秀引擎和技术为一体的“超级引擎”，它使用上文中提到的SpeedTree对树木进行处理，SpeedTree并且集成了 NovodeX物理引擎，还为游戏开发者提供了可视化交互式开发环境UnrealEd (Unreal Editor)。SpeedTr

6、eeSpeedTree为虚幻引擎3带来了无比真实的树木与森林效果，由于上文中已经有详细说明，这里就不再赘述。NovodeX NovodeX是虚幻引擎3中功能强大的新一代物理引擎，其性能决不输给Havok PhysiCSo NovodeX支持速度、加速度和弹性碰撞等物理概念，并且含有布娃娃系统令人物动作更加逼真。这是一张“布娃娃系统效果示意图，我们看到人物和管道的受力情况都非常接近真实生活，就好像是真的有人刚刚用手把它们放在那里一样。专业测评渲染效果 64位色高精度动态渲染管道。Gamma校正和线性颜色空间渲染器提供了完美的颜色精度，同时支持了各种后期特效例如光晕，镜头光环和景深等效果。在最新的

7、一代显示芯片发布的过程中，我们注意到了一个非常明显的特点，就是新一代的显示芯片己经不再满足于传统的32位色深，转而需要更加高精度的颜色范围，这一点在NV40和R420身上都能非常明显的看出来。在NV40上，这种技术被称为HPDR技术，而在R420身上，这种技术也有所体现。 支持当前所有的基于像素的光照和渲染技术，包括使用法线贴图技术的参数化的Phong光照；虚拟位移贴图；光线衰减函数；采用预计算的阴影遮罩技术以及使用球形harmonic贴图的预计算的凹凸自阴影 高级的动态阴影。 虚幻引擎3提供对下列3种阴影技术的完全支持： 采用动态模板缓冲的阴影体积技术，能够完整支持动态光源，这样就能在场景中

8、所有物体上精确地投射阴影。能够让动态的角色在场景中投射出动态的、柔和的模糊阴影，这个过程是通过使用16X超级取样的阴影缓冲实现的。 采用了拥有极高质量和极高性能的预先计算出的阴影遮罩，从而可以将静态光源的交互现象离线处理，同时保留了完整的动态高光和反射效果。 所有支持的阴影技术都是可视化的，并且可以按照美工的意愿自由混合。另外，同时可以与有颜色的衰减函数结合，从而实现具有合适阴影的平行光、聚光灯效果，以及投射光效果。NovodeX角色能够在虚幻引擎3中使用阴影技术产生动态的软阴影 强大的材质系统，使得美工可以在实时图形化界面中建立任意复杂的实时Shader,而这个界面的友好度可与Maya的非实

9、时Shader图形编辑界面媲美 材质框架是模块化的，所以程序员不仅可以加入新的Shader程序，还可以加入能够让美工随意与其他组件连接的Shader组件，从而可以实现Shader代码的动态合成。 完全支持室内和室外环境的无缝连接，在任何地方都支持的动态每象素光照和阴影。 美工可以通过一个可动态变形的基本高度图来建立地形，并使用多层混合材质，这其中包括位移贴图，法线贴图和任意复杂的材质，动态的基于LOD的细分，以及植被。 另外，地形系统还支持美工控制的自然效果，如平地上的植被，陡坡上的岩石和山顶上的雪。 体积环境效果，包括高度雾和物理上精确的距离雾。 刚体物理系统，支持游戏者和游戏中的物体，布娃

10、娃角色动画以及复杂碰撞等物体交互方式。 布娃娃（Ragdoll）系统，是目前最为流行的一种非常高级的物理引擎，能够付给物体以一定的质量，形状等特性，从而获得非常逼真的力学动态效果。 所有可渲染的材质都含有物理特性，例如摩擦系数等参数。在虚幻引擎3提供的编辑工具UnrealEd中，能够对物体的属性进行实时修改 符合物理原理的声音效果。 完全整合的基于物理原理的交通工具支持，包括游戏者控制，人工智能和网络。 UnrealEd内建的可视化物理建模工具，支持对于模型和骨骼动画网格的用于优化碰撞检测的图元的建立；约束编辑；在编辑器内可交互的物理模拟和调整。 在地图编辑方面，使用了利用高度图直接生成地表高

11、度的地图编辑器。（周诗超:这种游戏地图也称为“高度图”，是现在较为流行的地图编辑方式。优点是地形变化丰富,美术的制作效率高。象前一段时间的FARCRY“小岛惊魂”就在这个功能上非常的强大）。在编辑器里可以对不同的地面层进行柔和的材质融合,包括位移贴图，法线贴图或是更为复杂的材质类型,动态的LOD方格，及由程序自动在地表上生成大面积的植被等等强大的功能。引擎中还可以进行体积雾的设置，包括对雾的高度,雾的消失距离进行准确的设定。动画系统骨骼动画系统；支持每顶点可达4骨骼同时影响的效果以及复杂的骨骼结构。动画由一棵动画物体树驱动，包括： 混合控制器，进行对嵌套的动画物体之间的多路混合。 数据驱动的控

12、制器，封装动作捕捉或手动制作的动画数据。物理控制器，连接到刚体动态引擎，用来实现布娃娃系统的游戏者和NPC动画和对力的物理响应。过程动画控制器，以C+或UnrealScript实现，为了实现一些如使一个NPC的头部和眼睛跟踪一个在关卡中行走的游戏者，或使一个角色根据健康情况和疲劳度作出不同动作等特性。为3D Studio Max和Maya制作的导出工具，用于向引擎中导出赋予蒙皮权重的网格，骨骼和动画序列。游戏性系统提供了一个支持普通游戏对象（如游戏者，NPC,物品，武器和触发器）的面向对象的游戏框架。 丰富的多级别AI系统，支持寻路、复杂关卡游历、单独决策和组队AI对如触发器，门和升降机等普通

13、游戏对象敏感的寻路框架，允许复杂的游历设定，使得NPC可以按下开关，打开门，并绕过障碍物。游历框架带有短期战术战斗、掩护和撤退的路线网。基于小队的AI框架，适合第一人称射击、第三人称射击和战术战斗游戏。 AI路径在UnrealEd中可见并可由关卡编辑者编辑，允许自定义和提示可见的AI脚本工具，使设计者可以创建复杂的交互性游戏设定，例如游戏者目标，通用的游戏事件触发器和交互式过场动画 UnrealMatinee, 一个基于时间线的可视化序列、动画和曲线路径工具。设计者可以使用此工具建立游戏中的过场动画，可以是交互的或非交互的，通过动画序列化、移动包括摄像机在内的对象，控制声音和视觉特效，并触发游

14、戏和AI事件。 UnrealEd中的“Matinee”工具，能够编辑基于时间轴的事件序列支持各种平台的输出格式，包含5.1环绕立体声和高品质杜比数码音效。3维声源位置设置，多普勒效应。 多普勒效应：是指当发声物体在运动时，声音的音调会随着物体移动速度而改变其高低声音频率的变化，这个原理也被运用在声卡-3D发声原理之中。在UnrealEd中的可视化音效工具可以为声音设计者提供对音效的全面的控制，声音强度，顺序，循环，过滤，调制，变调和随机化。声音参数被从代码中分离开，使设计者可以控制所有的与游戏、过场动画和动画序列相关的声音。 支持所有平台的主要声音格式，包括PCM,ADPCM,游戏机对应的声音

15、压缩格式和Ogg VorbiSo 支持游戏机上的声音流。 Internet和局域网游戏已经成为Epic的竞赛游戏如Unreal Tournament 2004的一大特征。虚幻引擎长时间以来一直提供灵活的高级网络架构，适合于各种类型的游戏。Internet和局域网游戏在PC和所有游戏机平台上都被完全支持 UnrealTournament 2004的游戏中带的服务器浏览器虚幻引擎的网络游戏部分编程是高层的和数据驱动的，允许由Unreal脚本代码指定在客户端和服务器之间联系的变量和函数，来保留一个同步的对游戏状态的近似。底层游戏网络传输是基于UDP的并能够将可靠和不可靠传输方式结合，来对游戏感进行优化，即使在低带宽和高延迟的环境下。 客户端一服务器模式下最多支持64个游戏者同时游戏。同时支持非服务器模式（点对点模式）下的16游戏者同时游戏。支持不同平台间的网络互连（例如PC服务器和游戏机客户端；Windows, MacOS和Linux