虛幻3引擎

當遊戲進入3D時代之後，“引擎”這個概念越來越多的進入了我們的視野。遊戲引擎其實可以比作賽車引擎，它把遊戲中的各種元素捆綁在一起，在後台指揮它們同步、有序地工作，不同遊戲引擎就像不同的賽車引擎一樣，會給玩家和駕車者以不一樣的感受。

在3D引擎的發展史中，為我們留下深刻印象的作品有很多。例如Quake 3引擎以其優秀的物理性能和出色的穩定性造就了一代經典，甚至為FPS遊戲開創了一個新的玩法：Defrag。玩家通過藉助武器爆炸的衝力可以在空中自由的飛翔，那種感覺就像駕駛著法拉利跑車在路上自由的飛奔。

Seamless World Support 可以根據先前的關卡景物設置通過記憶功能自動生成多變的景物，次時代遊戲的開發也將依賴於這項技術；同時，功能強大的UnrealKismet系統提供腳本語言提供了對元數據的自動支持，支持十分靈活的文件格式向下兼容性，支持讓關卡設計師使用腳本屬性，關卡設計師可以隨心所欲的設計和設置遊戲的關卡和AI，程序員的工作效率也將大大提高。Epic稱該引擎在角色、法線貼圖、材質貼圖、環境、光照等和先前的引擎相比將有質一般的飛躍。

“Unreal Engine 3”並整合了由 Ageia 所提供的“NovodeX”物理模擬技術，讓展示場景中的對象呈現出如同實際物體般的反應，像是彎曲、抖動、晃動、碰撞、彈跳 等，並以常見的連鎖機關方式來展示這些真實物理反應模擬所能做到的效果。

虛幻3引擎給人留下最深印象的就是其極端細膩的人物和物品模型。通常遊戲的人物模型由幾百至幾千個多邊形組成，並在模型上直接進行貼圖和渲染等工作從而得到最終的畫面。

而虛幻3引擎的進步之處就在於在遊戲的製作階段，引擎可以支持製作人員創建一個數百萬多邊形組成的超精細模型，並對模型進行細緻的渲染，從而得到一張高品質的法線貼圖，這張法線貼圖中記錄了高精度模型的所有光照信息和通道信息。

在遊戲最終運行的時候，遊戲會自動將這張帶有全部渲染信息的法線貼圖應用到一個低多邊形數量(通常在5000-15000多邊形)的模型上。這樣的效果就是遊戲的模型雖然多邊形數量比較少但是其渲染精度幾乎和數百萬多邊形的模型一樣，這樣可以在保證效果的同時在最大程度上節省顯卡的計算資源。

在剛剛過去的E3大展上面，虛幻引擎3無疑最引人注目的焦點之一。這是一個集合了多項優秀引擎和技術為一體的“超級引擎”，它使用上文中提到的SpeedTree對樹木進行處理，並且集成了NovodeX物理引擎，還為遊戲開發者提供了可視化互動式開發環境UnrealEd（Unreal Editor）。

SpeedTree

SpeedTree為虛幻引擎3帶來了無比真實的樹木與森林效果，由於上文中已經有詳細說明，這裡就不再贅述。

NovodeX

NovodeX是虛幻引擎3中功能強大的新一代物理引擎，其性能決不輸給Havok PhysiCS。NovodeX支持速度、加速度和彈性碰撞等物理概念，並且含有布娃娃系統令人物動作更加逼真。

在虛幻的引擎中為了遊戲開發的程序員們能夠更好地進行編寫，提供了3個非常具體的編寫實例和百分之百開放的源代碼，編輯器，Max/Maya的輸出插件，以及一些公司內部開發遊戲所使用到的遊戲代碼。

虛幻的遊戲播放腳本語言還提供了許多自動化的原數據供遊戲開發人員參考和使用。引擎不僅可以兼容多種文件格式，還允許遊戲的關卡，任務編輯人員在編輯器中直接察看遊戲腳本的內容，屬性並直接進行修改。

引擎中將材質編輯的這部分界面拆成了許多獨立的模塊，方便那些在進行製作的美術人員以後以後可以直接在界面中根據需要加入新的可視化工具或是新的明暗生成器。

擁有操作便捷高效的軟體結構，可以快速地升級到大型的團隊開發項目或是多平台開發項目。

虛幻3引擎還提供了統一化的編碼標準，適用於PC機的彙編及可以支持的下一代控制平台里。所有遊戲開發時所需要的內容和數據文件都能在這些可以支持的控制平台中兼容，可以極快地增強開發的內容和數據在轉化和測試工作中的效率。

在引擎中使用了經過優化后的DVD光碟機載入系統，這種系統可以將DVD光碟機的實際傳輸效率充分發揮到百分比八十以上。

虛幻3引擎提供了一個較為簡易便捷的代碼架構，方便不同國家的程序員在編寫遊戲文字、音效、圖象和視頻時不同的要求和習慣。虛幻3是基於“Unicode　character　set”(統一編碼標準的字符集)所開發的，可以支持16位的Unicode字體和文本輸入，包括可以將TrueType字體導入成可渲染的點陣圖格式(周詩超:TrueType是一種微軟和Apple公司共同研製的字型標準)，在共有9種語言版本可供使用，包括日文，中文和韓文。

◎ 64位色高精度動態渲染管道。

Gamma校正和線性顏色空間渲染器提供了完美的顏色精度，同時支持了各種後期特效例如光暈，鏡頭光環和景深等效果。

在最新的一代顯示晶元發布的過程中，我們注意到了一個非常明顯的特點，就是新一代的顯示晶元已經不再滿足於傳統的32位色深，轉而需要更加高精度的顏色範圍，這一點在NV40和R420身上都能非常明顯的看出來。在NV40上，這種技術被稱為HPDR技術，而在R420身上，這種技術也有所體現。

◎ 支持當前所有的基於像素的光照和渲染技術，包括使用法線貼圖技術的參數化的Phong光照；虛擬位移貼圖；光線衰減函數；採用預計算的陰影遮罩技術以及使用球形harmonic貼圖的預計算的凹凸自陰影

◎ 高級的動態陰影。

虛幻引擎3提供對下列3種陰影技術的完全支持：

· 採用動態模板緩衝的陰影體積技術，能夠完整支持動態光源，這樣就能在場景中所有物體上精確地投射陰影。

· 能夠讓動態的角色在場景中投射出動態的、柔和的模糊陰影，這個過程是通過使用16X超級取樣的陰影緩衝實現的。

· 採用了擁有極高質量和極高性能的預先計算出的陰影遮罩，從而可以將靜態光源的交互現象離線處理，同時保留了完整的動態高光和反射效果。

◎ 所有支持的陰影技術都是可視化的，並且可以按照美工的意願自由混合。另外，同時可以與有顏色的衰減函數結合，從而實現具有合適陰影的平行光、聚光燈效果，以及投射光效果。角色能夠在虛幻引擎3中使用陰影技術產生動態的軟陰影

◎ 強大的材質系統，使得美工可以在實時圖形化界面中建立任意複雜的實時Shader，而這個界面的友好度可與Maya的非實時Shader圖形編輯界面媲美

◎ 材質框架是模塊化的，所以程序員不僅可以加入新的Shader程序，還可以加入能夠讓美工隨意與其他組件連接的Shader組件，從而可以實現Shader代碼的動態合成。

◎ 完全支持室內和室外環境的無縫連接，在任何地方都支持的動態每象素光照和陰影。

◎ 美工可以通過一個可動態變形的基本高度圖來建立地形，並使用多層混合材質，這其中包括位移貼圖，法線貼圖和任意複雜的材質，動態的基於LOD的細分，以及植被。

另外，地形系統還支持美工控制的自然效果，如平地上的植被，陡坡上的岩石和山頂上的雪。

◎ 體積環境效果，包括高度霧和物理上精確的距離霧。

◎ 剛體物理系統，支持遊戲者和遊戲中的物體，布娃娃角色動畫以及複雜碰撞等物體交互方式。

布娃娃（Ragdoll）系統，是目前最為流行的一種非常高級的物理引擎，能夠付給物體以一定的質量，形狀等特性，從而獲得非常逼真的力學動態效果。

◎ 所有可渲染的材質都含有物理特性，例如摩擦係數等參數。

在虛幻引擎3提供的編輯工具UnrealEd中，能夠對物體的屬性進行實時修改

◎ 符合物理原理的聲音效果。

◎ 完全整合的基於物理原理的交通工具支持，包括遊戲者控制，人工智慧和網路。

◎ UnrealEd內建的可視化物理建模工具，支持對於模型和骨骼動畫網格的用於優化碰撞檢測的圖元的建立；約束編輯；在編輯器內可交互的物理模擬和調整。

◎ 在地圖編輯方面，使用了利用高度圖直接生成地表高度的地圖編輯器。(周詩超：這種遊戲地圖也稱為“高度圖”,是在較為流行的地圖編輯方式。優點是地形變化豐富，美術的製作效率高。象前一段時間的《farcry》——“孤島驚魂”就在這個功能上非常的強大)。

在編輯器里可以對不同的地面層進行柔和的材質融合，包括位移貼圖，法線貼圖或是更為複雜的材質類型，動態的LOD方格，及由程序自動在地表上生成大面積的植被等等強大的功能。引擎中還可以進行體積霧的設置，包括對霧的高度，霧的消失距離進行準確的設定。

◎ 骨骼動畫系統；支持每頂點可達4骨骼同時影響的效果以及複雜的骨骼結構。

◎ 動畫由一棵動畫物體樹驅動，包括：

· 混合控制器，進行對嵌套的動畫物體之間的多路混合。

· 數據驅動的控制器，封裝動作捕捉或手動製作的動畫數據。

· 物理控制器，連接到剛體動態引擎，用來實現布娃娃系統的遊戲者和NPC動畫和對力的物理響應。

· 過程動畫控制器，以C++或UnrealScript實現，為了實現一些如使一個NPC的頭部和眼睛跟蹤一個在關卡中行走的遊戲者，或使一個角色根據健康情況和疲勞度作出不同動作等特性。

◎ 為3D Studio Max和Maya製作的導出工具，用於向引擎中導出賦予蒙皮權重的網格，骨骼和動畫序列。

◎ 提供了一個支持普通遊戲對象（如遊戲者，NPC，物品，武器和觸發器）的面向對象的遊戲框架。

◎ 豐富的多級別AI系統，支持尋路、複雜關卡遊歷、單獨決策和組隊AI

· 對如觸發器，門和升降機等普通遊戲對象敏感的尋路框架，允許複雜的遊歷設定，使得NPC可以按下開關，打開門，並繞過障礙物。

· 遊歷框架帶有短期戰術戰鬥、掩護和撤退的路線網。

· 基於小隊的AI框架，適合第一人稱射擊、第三人稱射擊和戰術戰鬥遊戲。

◎ AI路徑在UnrealEd中可見並可由關卡編輯者編輯，允許自定義和提示

◎ 可見的AI腳本工具，使設計者可以創建複雜的交互性遊戲設定，例如遊戲者目標，通用的遊戲事件觸發器和互動式過場動畫

◎ UnrealMatinee，一個基於時間線的可視化序列、動畫和曲線路徑工具。設計者可以使用此工具建立遊戲中的過場動畫，可以是交互的或非交互的，通過動畫序列化、移動包括攝像機在內的對象，控制聲音和視覺特效，並觸發遊戲和AI事件。

UnrealEd中的“Matinee”工具，能夠編輯基於時間軸的事件序列

◎ 支持各種平台的輸出格式，包含5.1環繞立體聲和高品質杜比數碼音效。

◎ 3維聲源位置設置，多普勒效應。

多普勒效應：是指當發聲物體在運動時，聲音的音調會隨著物體移動速度而改變其高低——聲音頻率的變化，這個原理也被運用在音效卡3D發聲原理之中。

◎ 在UnrealEd中的可視化音效工具可以為聲音設計者提供對音效的全面的控制，聲音強度，順序，循環，過濾，調製，變調和隨機化。聲音參數被從代碼中分離開，使設計者可以控制所有的與遊戲、過場動畫和動畫序列相關的聲音。

◎ 支持所有平台的主要聲音格式，包括PCM,ADPCM,遊戲機對應的聲音壓縮格式和Ogg Vorbis。

◎ 支持遊戲機上的聲音流。

◎ Internet和區域網遊戲已經成為Epic的競賽遊戲如Unreal Tournament 2004的一大特徵。虛幻引擎長時間以來一直提供靈活的高級網路架構，適合於各種類型的遊戲。

◎ Internet和區域網遊戲在PC和所有遊戲機平台上都被完全支持

Unreal Tournament 2004的遊戲中帶的伺服器瀏覽器

◎ 虛幻引擎的網路遊戲部分編程是高層的和數據驅動的，允許由Unreal腳本代碼指定在客戶端和伺服器之間聯繫的變數和函數，來保留一個同步的對遊戲狀態的近似。底層遊戲網路傳輸是基於UDP的並能夠將可靠和不可靠傳輸方式結合，來對遊戲感進行優化，即使在低帶寬和高延遲的環境下。

◎ 客戶端－伺服器模式下最多支持64個遊戲者同時遊戲。同時支持非伺服器模式（點對點模式）下的16遊戲者同時遊戲。

◎ 支持不同平台間的網路互連（例如PC伺服器和遊戲機客戶端；Windows,MacOS和Linux客戶端共同進行遊戲）。

◎ 所有遊戲特性在網路遊戲模式下都被支持，包括基於交通工具的多人遊戲，帶有NPC和機器人的組隊競技，單人模式下的協同遊戲等等。支持自動下載，包括跨平台的一致的Unreal腳本代碼。這項特性使得從用戶自己創建的地圖到獎勵包，到完整的遊戲mod都可以隨意獲得

全局光照技術“Unreal Lightmass”，可生成高質量的靜態照明和帶精確半影的軟陰影、相互漫射與反射、色彩釋放(color bleeding)等下一代技術，同時還有新的分散式計算框架“Swarm”，生成光照的速度可提高最多十倍。

◎ “Unreal Content Browser”(虛幻內容瀏覽器)基於後端資料庫，支持縮略圖預覽、內容標籤、內容收集管理，能讓開發人員在海量內容里迅速找到所需資源，不必再逐個手動打開文件查看。

◎ 可擴展統計和數據管理後端“Unreal Master Control Program”(虛幻主控程序)，作為一種高可靠性在線服務架構，支持新聞宣布、設定管理、在線玩家追蹤，以及硬體、配置、遊戲狀態數據搜集，並且包含一系列視覺化遊戲狀態工具，比如玩家活躍性區域熱圖

剛性物體碰撞系統可以讓操作的玩家充分利用遊戲里的物體碰撞，角色動畫碰撞，複雜真實的交通工具和物體爆炸進行娛樂。所有的渲染物體和模型都可以進行動力學屬性的設置，包括摩擦力。

提供了許多和動力學有關的功能和設置，包括玩家的操作，人工智慧及網路功能。在虛幻的編輯器中可以直接進行物體，模型的動力學設置，並支持簡單的碰撞優化及調整；運動約束編輯；互動式的物理模擬及編輯器中的tweak快速調節。

引擎的網際網路架構和區域網架構可以很好地支持PC機及各種操作平台。

虛幻引擎的網路架構擁有高級別的安全性能和數據傳輸能力。通過提供的腳本遊戲代碼可以在客戶端和伺服器端進行快速穩定的複製，傳輸，並且十分精確。另外還有了一個低級別的網路傳輸系統，它基於UDP協議，適用於那些速率較低的窄帶和特殊場景的遊戲。

在網路架構中，如果是“專業伺服器”的話可以支持的聯機上限為64個玩家。如果是“非專業伺服器”的話則可以支持到16個玩家。

支持不同操作平台之間的聯機對戰(例如：拿一台PC機作為伺服器端，可以讓Windows用戶,MacOS　用戶和Linux用戶一起進行聯機遊戲)

引擎中的大部分功能可以支持網路聯機功能，包括玩家間的多人遊戲隊戰，和電腦提供的NPC或是機器人進行對戰，或是單人模式下的協作任務對戰等等。還支持自動的遊戲內容下載和更新功能，包括跨平台的通用性虛幻腳本代碼。玩家可以在自己製作的遊戲地圖中進行遊戲，並放到網際網路上供其他玩家下載。在遊戲伺服器登陸界面里還可以伺服器的快速檢索和查找，伺服器收藏夾功能，及聊天功能等等。

可以通過設置一台“總控制伺服器”對全球範圍內的其他遊戲伺服器進行追蹤，將某些玩家進行過濾和封IP,稱之為“全球遊戲狀態跟蹤系統”。(主要針對的是那些作弊的玩家)

虛幻的編輯器(簡稱為“UnrealEd”)是一個以“所見即所得”為設計理念的操作工具，它可以很好地彌補一些在3D　Studio　Max和Maya中無法實現的不足，並很好地運用到遊戲開發里去。

在可視化的編輯窗口中遊戲開發人員可以直接對遊戲中角色,NPC,物品道具,AI的路點及光源進行自由的擺放和屬性的控制，並且全部是實時渲染的。(並且這種實時渲染還有動態的光影效果。)

並且還有完整的數據屬性編輯功能，可以讓關卡設計人員自由地對遊戲中的物件進行設置或是由程序人員通過腳本編寫的形式直接進行優化設置。

實時的地圖編輯工具可以讓遊戲的美術開發人員自由地對地形進行升降的高度調節，或是通過帶有alpha通過的筆刷直接對地圖層進行融合和修飾。並可以在地圖編輯中直接生成碰撞數據和位移貼圖。

圖形化的材質編輯工具。開發人員可以對材質中的色彩,alpha通道及貼圖坐標進行自由的調解並由程序人員來定義所需要的材質內容。(周詩超：我看了虛幻的材質編輯器，採用的是和Maya,Darktree一樣的“材質節點編輯”方式，操作的時候，無論是脫拽或是關聯線的操作都十分的方便，至少比我經常在用的Max中的“材質層級編輯”方式好用多了)而美術製作人員則可以在材質編輯工具中利用多個簡單的材質類型融合出一個複雜漂亮的高級材質類型，並可以實時地參照場景中的燈光影響。

編輯器的資源管理器功能也非常的強大，可以進行快速準確的查找，觀看並對遊戲開發中的各種資源進行整理組織。

虛幻編輯器中還為美術製作人員提供了完整的模型，骨骼和動畫數據導出工具，並將它們連同編輯遊戲事件所需要的聲音文件，劇情腳本進行統一的編輯。

在編輯器中還為開發人員提供了一個“遊戲測試”的按鈕，只要用滑鼠點擊后就可以對編輯好的遊戲內容進行測試。這樣的話，可以一邊在“測試窗口”中觀看遊戲畫面，一邊在另一個窗口中進行實時的調整和修改，十分方便。

為那些使用3ds Max和Maya進行製作的美術人員，提供了完善的導入導出插件。可以把模型導入虛幻引擎當中，包括模型的拓鋪，貼圖坐標，光滑組，材質名稱，骨骼結構和相關的骨骼動畫數據。

由於引擎開發較早，對多核CPU支持不佳，往往出現其中一個核心利用率100%，其他核心卻利用率很低的情況，導致遊戲運行不流暢。

部分數據參考:17173,52PK 網站數據

老牌遊戲《雷神之錘》的開發商id Software有這樣的傳統，在一款遊戲引擎產品使用數年後即會向公眾開放源代碼。虛幻引擎開發商Epic Games也加入了這一行列，宣布開放鼎鼎大名的虛幻引擎3（Unreal Engine 3）。雖然沒有公開引擎源代碼，但任何遊戲開發團隊都可以採用這部免費的Unreal引擎Unreal Development Kit（UDK）開發包，開發製作獨立的UE3引擎遊戲。授權方面，僅僅在非商業和教學使用完全免費，但是如要將開發出的遊戲上市銷售則需聯絡Epic付費授權。授權費用是：利潤的前5萬美元免費，5萬美元以上的部分則須向Epicjij交納利潤的25%

2009年11月，遊戲開發商EPIC攜手NVIDIA聯合推出虛幻引擎3免費版(Unreal Development Kit)。此舉動為NVIDIA想進一步拓展CUDA通用計算市場影響力，而採取的贊助授權策略。

虛幻引擎3是近幾年流行的遊戲引擎，基於它開發的大作無數。開發包“UDK”包含完整的虛幻引擎3開發功能，除基本的關卡編輯工具Unreal Editor外，組件還包括：

Unreal Content Browser素材瀏覽器

UnrealScript面向對象編程語言

Unreal Kismet可視化腳本系統

Unreal Matinee電影化場景控制系統

Unreal Cascade粒子物理效果和環境效果編輯器

支持NVIDIA PhysX物理引擎的Unreal PhAT建模工具

Unreal Lightmass光照編輯器

AnimSet Viewer和AnimTree Editor骨骼、肌肉動作模擬

UDK僅面向PC遊戲，但Epic稱他們也在考慮未來開放Xbox 360和PS3遊戲的開發功能。

UDK開發包安裝程序容量為562MB，未來更新也將免費提供。

UDK開發包安裝程序容量為562MB，未來更新也將免費提供。其最低系統需求為：

· Windows XP SP2或Windows Vista

· 2.0GHz以上處理器

· 2GB內存

· 支持Shader model 3顯卡

· 3GB硬碟空間

· Windows Vista 64 SP2

· 2.0GHz以上多核處理器

· 8GB內存

· NVIDIA GTX600系列以上顯卡

· 大量硬碟空間

英偉達（NVIDIA）和Epic Games公司成功地將虛幻引擎3的PC完整版移植到Windows 8操作系統和Windows RT系統上。他們通過一台採用Teg ra 3的華碩Vivo Tab RT平板電腦展示了一段該引擎的《Epic Citadel》片段，暗示著PC和Xbox遊戲開發商都可以輕鬆地將虛幻引擎3遊戲帶到新的操作系統上。視頻還順帶提到了《戰爭機器》和《質量效應》都是採用虛幻引擎3打造的，屆時在2012年10月26日Windows 8操作系統和Windows RT系統發布時，或有可能看到這兩款遊戲登陸新系統。