呂建國(guó)

（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(shí)時(shí)渲染技術(shù)和交互式創(chuàng)作工具，正日益在廣播電視領(lǐng)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(dòng)畫和電視等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。通過(guò)詳細(xì)分析虛幻引擎的優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新，揭示它如何推動(dòng)廣播電視領(lǐng)域的變革，為創(chuàng)作者提供前所未有的創(chuàng)意和技術(shù)工具，使虛擬體驗(yàn)和內(nèi)容制作達(dá)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(shí)時(shí)三維渲染技術(shù)，可進(jìn)行交互式內(nèi)容創(chuàng)作。它提供了一個(gè)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(yīng)用程序。虛幻引擎的核心特征包括高質(zhì)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(yīng)用于游戲制作、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、影視制作、動(dòng)畫及培訓(xùn)模擬等領(lǐng)域。虛幻引擎以其卓越的性能和可擴(kuò)展性而聞名，使開發(fā)者能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的視覺效果和交互性，為虛擬體驗(yàn)的創(chuàng)造者和用戶提供了強(qiáng)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?yàn)橛螒蜷_發(fā)者和各行業(yè)的創(chuàng)作者提供起步、交付、成長(zhǎng)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(chǎng)景構(gòu)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(nèi)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(dòng)畫功能，包括動(dòng)畫藍(lán)圖、機(jī)器學(xué)習(xí)變形器、角色動(dòng)畫編輯、live link 數(shù)據(jù)流動(dòng)、角色重定向、非線性編輯與動(dòng)畫以及運(yùn)行時(shí)動(dòng)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(dòng)態(tài)全局光照，照片級(jí)逼真的實(shí)時(shí)光線追逐，時(shí)序超級(jí)分辨率，靈活的材質(zhì)編輯器，路徑追蹤器以及精細(xì)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(jìn)的人工智能，變體管理器，藍(lán)圖可視化腳本編制系統(tǒng)，虛幻示意圖形設(shè)計(jì)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(jī)內(nèi)視效編輯器，遠(yuǎn)程控制協(xié)議和網(wǎng)頁(yè)生成器，高效的多屏渲染，虛擬攝像機(jī)系統(tǒng)，關(guān)卡快照以及面向影視人的虛擬勘景[1]。

1.3 虛幻引擎的應(yīng)用場(chǎng)景

虛幻引擎的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括游戲、影視、建筑、汽車與運(yùn)輸、廣播與實(shí)況活動(dòng)、模擬及其他應(yīng)用等。以游戲行業(yè)為例，虛幻引擎為游戲打造了一個(gè)充滿無(wú)限可能的世界，代表游戲有《Fortnite》《糖豆人》《Rocket League》等。在其他應(yīng)用領(lǐng)域，虛幻引擎是面向所有人的實(shí)時(shí)技術(shù)，支持來(lái)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(shù)支持[2]。

2 虛幻引擎在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 虛幻引擎在影視領(lǐng)域的應(yīng)用

虛幻引擎在影視領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛涵蓋了特效制作、預(yù)覽、和虛擬拍攝，使影視制作者能夠?qū)崟r(shí)預(yù)覽和調(diào)整虛擬場(chǎng)景，從而提高制作效率、降低成本。虛幻引擎的高級(jí)渲染和物理模擬功能包括精細(xì)的特效、逼真的環(huán)境和角色設(shè)計(jì)，使得創(chuàng)造引人入勝的視覺效果成為可能。這一技術(shù)還在虛擬拍攝中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過(guò)使用虛擬攝像機(jī)、虛擬角色和實(shí)時(shí)渲染來(lái)實(shí)現(xiàn)新的拍攝技術(shù)和創(chuàng)意效果，為影視行業(yè)帶來(lái)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(nèi)艙等，都可以通過(guò)虛幻引擎構(gòu)建[3]。

虛幻引擎在國(guó)產(chǎn)影視領(lǐng)域的應(yīng)用，提升了國(guó)產(chǎn)影視的制作水平，表現(xiàn)在以下方面。第一，場(chǎng)景構(gòu)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(shuō)家》中的小說(shuō)異世界。在《刺殺小說(shuō)家》中，為了構(gòu)建出獨(dú)特的小說(shuō)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(guó)影片。第二，角色設(shè)計(jì)。虛幻引擎用于創(chuàng)建逼真的角色，如《刺殺小說(shuō)家》中的赤發(fā)鬼和《大圣歸來(lái)》中的大圣。在《大圣歸來(lái)》中，導(dǎo)演田曉鵬師從好萊塢的背景，使得影視在角色設(shè)計(jì)上具有很高的水準(zhǔn)。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(shuō)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(dòng)畫領(lǐng)域的應(yīng)用

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

國(guó)產(chǎn)動(dòng)畫依托虛幻引擎在不斷提升制作水平。以國(guó)產(chǎn)三維動(dòng)畫《春秋封神》為例，由靈犀文化動(dòng)畫團(tuán)隊(duì)完成劇情改編、美術(shù)設(shè)計(jì)、世界觀架構(gòu)以及配音音樂(lè)制作等工作，是基于虛幻引擎4 制作完成的全流程技術(shù)及動(dòng)畫捕捉的三維動(dòng)畫。虛幻引擎應(yīng)用于動(dòng)畫制作的前期、中期、后期不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。通過(guò)資產(chǎn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)運(yùn)用虛幻引擎4 完成場(chǎng)景搭建、材質(zhì)編寫、燈光調(diào)試及實(shí)時(shí)渲染等工作，以非線性的編輯方式極大提升動(dòng)畫制作的效率與質(zhì)量。通過(guò)虛幻引擎4 與動(dòng)作捕捉技術(shù)的結(jié)合，在分鏡、剪輯、動(dòng)作設(shè)計(jì)、動(dòng)畫表演等方面創(chuàng)作出畫質(zhì)精美、細(xì)致、特效絢麗的畫面。如其中的打斗場(chǎng)景、御劍飛行場(chǎng)景、子彈鏡頭等，帶給觀眾沉浸式、超高清的三維動(dòng)畫觀看體驗(yàn)。國(guó)內(nèi)首部由虛幻引擎5 制作完成的動(dòng)畫番劇《遮天》由星閱辰石開發(fā)出品，國(guó)內(nèi)頂尖動(dòng)畫團(tuán)隊(duì)原力動(dòng)畫制作，編劇團(tuán)隊(duì)由曾負(fù)責(zé)《仙劍奇?zhèn)b傳三》劇情改編的原班團(tuán)隊(duì)組成，通過(guò)虛幻引擎，編輯、鏡頭構(gòu)圖、光照和視效工作可以同時(shí)進(jìn)行，基于虛幻引擎的實(shí)時(shí)管線建立一套風(fēng)格指南，從光影與角色的交互到反射表面的外觀，確保風(fēng)格的一致。國(guó)內(nèi)公司基于虛幻引擎創(chuàng)作了一系列優(yōu)秀的動(dòng)畫作品，如《凡人修仙傳》《無(wú)限世界》《神墓》《龍蛇演義》《陽(yáng)神》《佛本是道》《一世之尊》《悟空傳》等。

2.3 虛幻引擎在視頻領(lǐng)域的應(yīng)用

基于虛幻引擎的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）、動(dòng)態(tài)影像、視頻墻、插播內(nèi)容及虛擬布景等功能，豐富了電視節(jié)目的內(nèi)容與形式。如電視動(dòng)畫，主要有預(yù)渲染的動(dòng)畫和實(shí)時(shí)圖形。節(jié)目片頭、廣告轉(zhuǎn)場(chǎng)片花和宣傳片通常由預(yù)渲染的動(dòng)畫構(gòu)成，實(shí)時(shí)圖形是在新聞和體育節(jié)目中，根據(jù)節(jié)目的實(shí)際內(nèi)容傳入的數(shù)據(jù)，最后實(shí)時(shí)更新圖形畫面。虛幻引擎的應(yīng)用，既為電視動(dòng)畫提供傳統(tǒng)低質(zhì)量電視圖形應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)編輯和渲染的能力，又具備離線渲染器先進(jìn)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(shí)時(shí)開場(chǎng)動(dòng)畫，憑借虛幻引擎實(shí)時(shí)光線追蹤、藍(lán)圖可視化腳本系統(tǒng)、實(shí)時(shí)全局光照和反射系統(tǒng)Lumen等，應(yīng)用于實(shí)時(shí)開場(chǎng)動(dòng)畫制作，制作流程包括提出概念和構(gòu)思、制作情緒板、制作動(dòng)態(tài)分鏡、添加細(xì)節(jié)、添加效果、交互性和藍(lán)圖開發(fā)、渲染設(shè)置、測(cè)試、預(yù)演和優(yōu)化等環(huán)節(jié)。在獎(jiǎng)杯模型的制作環(huán)節(jié)，制作者從資產(chǎn)庫(kù)選擇模型，使用Substance Painter 從頭開始創(chuàng)建紋理，使用連接到材質(zhì)自發(fā)光屬性的菲涅爾節(jié)點(diǎn)制作著色器，在獎(jiǎng)杯的角落和細(xì)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(zhuǎn)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(xì)的陰影。這些美麗、閃亮的金色色調(diào)得益于虛幻引擎的實(shí)時(shí)硬件光線追蹤反射技術(shù)。通過(guò)虛幻引擎的應(yīng)用，將球員形象描繪成現(xiàn)代版角斗士，以動(dòng)畫角色和影視化敘事完美呈現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

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