虚幻引擎5为建筑可视化提供全新动力

2022-05-19 16:46:14 关典

虚幻引擎5为建筑可视化提供全新动力

对于游戏开发行业而言,虚幻引擎5的发布产生了深远的影响。它拥有许多极具突破性的新功能,非常适合用来制作次世代游戏和令人惊叹的精美大规模开放世界。虽然并非所有这些新工作流程都已在其他行业中进行过生产级测试,但是许多在非游戏应用领域使用虚幻引擎5的工作流程也确实提升了工作效率——其中就包括建筑领域。

凭借Lumen和Nanite等核心功能,同时辅以增强的整体性能、全新的现代用户界面、经过大幅扩充的建模工具集、最新的项目模板集,以及对现有工具集和工作流程(如路径追踪)的持续改进,UE5已经在建筑可视化世界中掀起了一场实质性的变革。此外,它还完全支持人们已熟悉的虚幻引擎4.27工作流程。要从UE4转移到UE5,通常只需迁移项目文件,然后调整一些设置即可充分体验UE5的绝佳性能。

Lumen

Lumen是虚幻引擎5的动态全局光照和反射系统。有了Lumen,用户无需再经历耗时、困难、乏味的光照贴图UV制作过程,也不必浪费时间等待光照贴图完成烘焙——只需在编辑器中放置光源,所有操作都是“所见即所得”的。更棒值得一提的是,在Lumen中,当直接光照或几何体发生变化时(例如,太阳照射角度随当日时间而改变,打开门,或拉开窗帘),间接光照会即时产生相应的反应。以营造实时的逼真感!

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Lumen提供了质量极高的光照效果,能够与实时应用完美搭配,也非常适合用在对静态图片和动画的预览和迭代中。事实上,如果使用其最高级别的质量设置,大多数人无法凭肉眼分辨动画是通过Lumen还是路径追踪器渲染的,然而,Lumen所需的时间只是后者的几分之一。

对于建筑行业而言,Lumen目前能够有效地应用在室内场景和室外特写中,但在一些具有植被的场景中仍需要一些改进。虚幻引擎开发团队已经计划在即将发布的版本中解决该问题。

增强的路径追踪器

路径追踪器在UE4.27中首次完全公开,路径追踪器是一种由DXR加速、在物理上精确的渐进式渲染模式,它无需额外设置,允许用户直接通过虚幻引擎生成拥有离线渲染质量的图像。在UE5中对路径追踪器作出了一系列重大更新,其中最重要的一项就是将路径追踪器平均性能提升到了原来的两倍。

在UE5中还新支持了具备吸光性质的有色厚玻璃,对建筑领域来说,这有着关键意义,当然这种玻璃设置起来也非常容易。目前该功能不支持实时渲染,所以开发团队新添加了一个路径追踪器质量切换节点,用户可以为路径追踪器设置一种材料,然后为实时渲染设置另一种材料。

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路径追踪的玻璃(左侧,折射率为1.52)对比光栅化的玻璃(右侧,折射率为1.0)。

使用半透明材质制作真实可信的渲染时,路径追踪的景深是必不可少的,同时,还需遵守能量守恒定律,可以为粗糙度值较高的玻璃和金属等材质创造更加精确的效果。

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路径追踪的景深(左侧)对比经过后期处理的景深(右侧)。

在MetaHuman中,UE5的新功能包括启用路径追踪的眼睛着色器和头发。虽然大多数建筑可视化项目不需要逼真的人类,但对头发的支持意味着建筑设计中的毯子和披巾可以更加真实地呈现出毛绒感!

路径追踪未来还将开发指数高度雾和天空大气,并添加对贴花的支持。

通过目前已提供和计划提供的路径追踪器增强功能,用户不需要在90fps的实时性能和离线渲染的最终像素保真度之间进行抉择,也无需在两个应用程序中展开重复的工作——只要在虚幻引擎中直接切换模式即可。这带来了无与伦比的灵活性。

建模扩充与UV工具集

UE5提供了一套经过大幅扩充的工具集,可用于编辑模型,创建和编辑UV,如此一来,即使无法访问源建模应用程序,也能对模型做出调整。

这套全面的新工具集包含:网格体重构工具、细分工具和简化工具;雕刻工具和倒角工具;烘焙工具和投影工具;UV自动创建工具、UV解包工具和UV编辑工具。

此外,还有一个面向几何体的全新可视化脚本工作流程,它提供了超过125个新的蓝图节点,允许用户在不编写任何C++代码的前提下创建复杂的脚本,例如,让楼梯自动调整阶梯数量,适应给定的距离。

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在接下来的版本中,开发团队将继续扩充和完善这些工具集,使它们能够广泛地应用于所有行业。

虚幻编辑器中的Datasmith Direct Link

UE5中的虚幻编辑器添加了对Datasmith Direct Link的支持。之前,只有在运行Twinmotion等基于虚幻引擎的封装应用程序时,才能够使用这项功能。Datasmith Direct Link可将外部设计应用程序对场景所做的修改即时更新到虚幻编辑器中。这项功能简化了工作流程,避免了耗时的导出和重新导入操作,让用户能够轻松采纳修改,并迭代到最佳的设计版本。

目前,UE5为Archicad、Revit、Rhino和SketchUp Pro提供了具有Direct Link功能的Datasmith插件;而BricsCAD和Vectorworks已内置了这项功能。用户甚至可以同时链接到来自不同应用程序的多个文件。例如,地形可能源于Rhino,而建筑物则来自Revit。在即将发布的版本中,也将为适用于3ds Max的Datasmith插件添加Direct Link功能。

Nanite

Nanite是一个虚拟化微多边形几何体系统,能够在保持实时帧率的同时导入和处理拥有数百万个多边形的文件。它非常适合用来导入巨型摄影测量资产或点云资产(可以转换为Nanite网格体),在执行场地评估或将设计放入现有地形、建筑和/或基础设施的背景中时,它也非常有用。Nanite甚至可以支持导入城市规模的扫描数据。

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启用Nanite(左侧)对比未启用Nanite(右侧)

经过扫描的资产与Nanite是绝配。在UE5中,Quixel Bridge被内置到了经重新设计的虚幻编辑器中,整个Quixel Megascans库中成千上万的高质量扫描资产任现在全部可用。但是,如果在Bridge中找不到自己需要的东西,现在也可以轻松地自行扫描了。RealityScan是一款新推出的免费3D扫描应用,由CapturingReality(最近加入Epic Games家族的新成员)和Quixel开发。RealityScan目前处于限量测试阶段,今年晚些时候会发布抢先体验版。

Nanite是一项革命性技术,仍处在不断完善的过程中。在UE5.0中,Nanite尚未针对所有建筑工作流程进行优化,因为它目前还无法与透明材质或光线追踪阴影兼容。但是,开发团队正在不断地努力,改善它与所有虚幻引擎系统的集成程度。

另外开发团队还将不断完善Nanite和Lumen等具有颠覆性力量的系统,进而提升UE5的能力,以照片级质量标准描绘复杂的真实世界。

那些乍一看可能纯粹是为游戏开发而设计的功能实际上也为城市规模的都市重新规划和数字孪生提供了新的可能性。例如:UE5已经在大型世界坐标(LWC)中初步实现了对双精度值的支持,这为创建大规模世界奠定了基础,同时,UE5还引入了世界分区系统,可自动将世界划分为网格,并只流送必要的单元。

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最近的疫情让我们了解到,商品和服务无论其规模大小,都具备向数字化方式转型的价值,这样才能更加无缝地应对项目中断等状况。这种更具灵活性的工作流程能够帮助各种形式和规模的公司使用新方法与客户展开互动。无论是新房屋的交互式销售配置器,还是体育场或机场的数字孪生,UE5都能够提供满足当今消费者和利益相关方需求的保真度和性能。

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