虚幻4之父出品盘点革新性MOBA《虚幻争霸》中的黑科技

 与其说Epic Games是一家游戏工作室，不如说是一家引擎提供商。毕竟从历史上看，它的大多数看家大作，都可以被视作自家引擎的“官方吹逼指南”。从《虚幻竞技场》到《战争机器》，无不在游戏叫好又叫座的基础上，同时担负着推销虚幻引擎的重任。

 

而最近一些关于虚幻4的宣传视频，你越来越能发现一个新游戏的身影。它拥有着足以令人侧目的画面：细致入微的纹理、自然扎实的物理表现、炫酷的粒子特效、栩栩如生的动作与过场动画……甚至今年GDC上，“虚幻之父”Tim Sweeney获得终身成就奖时，播放的宣传片里都有它的存在。

预告片里吊炸天的画质截图

经过深扒，笔者发现其实它正是Epic Games自家旗下的最新大作——《虚幻争霸（Paragon）》。Epic Games究竟有何种魔力，竟能把这样一款3D动作类MOBA网游，打造成一场令人大快朵颐的视觉盛宴？

 

Photometric Modeling：照片级的3D扫描，让人物栩栩如生

在游玩《虚幻争霸》的过程中，玩家很容易会被角色真实、细致的纹理所吸引——无论是女性角色Sparrow细腻的肌肤，还是老爷爷Feng Mao饱经沧桑的面颊，他们逼真得好像是从现实中刻出来一样。

 

实际上，《虚幻争霸》用到了目前颇为新潮的一种技术，称为Photometric Modeling，简单解释一下其实就是3D扫描，只不过其精度非常之高，堪称照片级。

如果各位较为关注科技新闻，或许曾经听说过它。和照相类似，Photometric Modeling也是抓取物体的画面——只不过普通的相机抓取的是平面图；而3D扫描，顾名思义，最后呈现出来的则是一个物体的完整3D建模。

 

通常来说，3D扫描分为接触和非接触式两种，而大多数情况下我们提及的都是后者，《虚幻争霸》也不例外。非接触式的扫描看起来就像是用众多相机组成的环形阵列，把需要被建模的物体围在中间。扫描仪会发射出激光投射到物体表面，通过表面反射光的信息测量出扫描仪与物体表面点阵的距离，进而建立出物体的渲染模型。Photometric Modeling中的“Photometric”（测量光）描述的就是这样一个过程。

3D扫描阵列

在美国，其实已经有相当一部分公司利用3D扫描来创业，比如将你家的宠物扫描成模型，再用3D打印技术做成小玩偶等等。当然，作为追求极致画面的3A级游戏，《虚幻争霸》需要的精度显然比这些要高的多。

衣服上的褶皱、手臂上裸露的青筋、面部的皱纹和纹理……这些东西几乎都要和现实中如出一辙才行。而利用了超高精度3D扫描仪的《虚幻争霸》很好地完成了这样的任务，游戏内高模的面数甚至达上亿级。Twin Blast、Sparrow等人物都是通过这样的技术被制作出来的，令人印象深刻。

 

 

小鲜肉Twin Blast也是用这种方法制作出来的

事实上，除了人物之外，游戏中的道具、枪械、兵器、乃至场景，都或多或少利用了这项技术，而最终所呈现出来的效果也非常喜人。

3D扫描有诸多好处，除了更加真实的视觉效果与建模精度之外，它的便利性也大大增强。在大多数时候，电脑会自动为建模师生成复杂的褶皱与凹凸感，只需要后期微调就可以为人所用。今后随着这种技术的日渐流行，可以想见游戏业界也会出现越来越多的特型化妆师与造型师——以前他们的工作往往由建模师来完成；而现在，只需要在现实中打造出精密的原型，就可以在游戏里完美地进行还原了。

 

不过当然，3D扫描目前也有一些短板。除却价格昂贵等因素不谈，科幻系的设计可能也更适合通过电脑来建模而不是手工打造；而且它对毛发等精细物体的扫描较为无力也是问题。然而 “可怕”的是，Epic Games对《虚幻争霸》英雄毛发方面的把控也有惊人的精致度。

毛发与眼球着色技术，解决游戏制作过程中的最大难题

游戏中人物的毛发该如何呈现，向来是制作流程中的老大难问题。因为现实中的发丝都是非常细的圆筒形，表面也并非完全光滑而有凹凸，自然光在照射过去的时候不仅会向外反射，更会向发丝之间的空隙中渗透，生成所谓的“光泽感”，所以很难去模拟。

现实中的头发质感对于游戏来说非常难实现

以前的游戏，除去多边形较低不谈，人物的头发看起来总是非常不真实，就是因为它们缺少光泽，像是一张披在头上的破布。因此，想呈现出头发自然的光泽度，实际上就要用不同部分的着色（Shader），模拟出发丝高低有别的质感。

 

当头发失去光泽时，就不再真实了

对于《虚幻争霸》的制作人员来说，以Sparrow这个角色为例，在制作她漂亮的头发时，最早需要用到真人模特进行设计与比对。为此他们专门找到了工作室里和她头型相似的女员工，为她编织了一个同样的发型，并在不同位置打光，拍摄了非常多的高分辨率照片作为参考对象，分析出了发丝的走向、光的散射、头发的光泽等等细节的内容，为后期制作头发特效打下了基础。

 

左边为模特，右边为游戏画面，已经非常真实

在确定了大致的制作方向之后，他们运用了一整套基于物理的着色模型，它取经自曾制作过《指环王》特效的知名影视公司维塔数码。Epic Games将一套用来制作电影特效的解决方案，用到了自己的游戏里，效果可以说非常显著。

 

这些出色的特效均由维塔制作

首先，对于那些直接照射在头发上然后反射回镜头的部分，着色就非常少，看起来就好像是白色一样，属于头发中比较偏亮的部分。

 

而从正面观察，Sparrow头顶处的发丝会产生偏黄的光晕，这则是从脑后照出来的灯光所产生的效果。这部分灯光从较稀疏的头发间穿过，渗透到另外一边，也会让这一部分的头发颜色不那么深，但相比直接反射的部分，还是会偏黄一些。

 

而第三部分属于在发丝之间经过多次反射的次级高光，这一部分虽然看起来不那么明显，但正是这些细节使得整个毛发看起来变得活了起来。这些次高光位于毛发反射最强烈部分的旁边，会有一些微微偏红，并和旁边较暗的黄色部分完美地融在了一起。

 

这三部分着色高度统一，用接近真实的表现让Sparrow的头发充满了光泽，并且会随着光源的移动而自然变幻。事实上，在去年夺得多项大奖的主机游戏《神秘海域4》也运用到了类似的毛发着色技术，然而在表现力上仍然和《虚幻争霸》相比差了一截。

除了毛发的着色之外，人物眼球的反射同样也有一些黑科技。和之前相同，制作人员为了研究现实中眼球的形态，也拍摄了一系列不同灯光照射下的真人眼球——当然这部分就“惊悚”得多了。在仔细地参考之后，制作人员不断测试眼球的高光与透光部分，眼球水晶体与虹膜也都有不同的着色表现，经过多次调整，才有了我们现在能够看到的《虚幻争霸》里那些会用眼睛说话的英雄。

 

PBR材质，更加真实的实时渲染

PBR，全称Physically Based Rendering，也就是基于物理的渲染。与之相对应的，则是贴图式的高光：金属、皮革等质感的表现都由美工的主观调整来控制，不仅不能真实还原，而且制作效率还非常低。而PBR仅通过调整参数，就能表现出物体的真实感，它也可以说是未来主流的材质选择，同样也被运用到了《虚幻争霸》的画面中。

PBR材质与非PBR材质的对比

PBR主要分为三个部分，即光、物体的表面材质，以及光和材质是怎样交互的。光一般分为主光、辅光和装饰光。自身发光的，可以被视为直接光源，如太阳和路灯等；而自身不发光，只是反射光线的物体，则是非直射光源。

 

不同光源下物体的效果

而材质，则分为金属和非金属。金属反射率很高，一般能达到70%以上，相反非金属这一数值甚至不到10%。因而体现在光照上去的效果，也就不尽相同。至于物体表面的粗糙程度，不同的物体也不一样，比如石头就比金属要粗糙很多，这在光照的效果上也会有不一样的体现。

通过PBR的技术，可以非常好地模拟出不同材质接触到不同光源所产生的视觉效果。比如金属大多会以镜面反射的方式将光线反弹回来，小部分光线折射后被吸收，由于不同金属吸收的波长不同，因此反射出的光线也会有不同的颜色，这就使得金属之间也会变得有所区分。

 

不同的金属材质

而绝缘体反射率很低，大部分光线都会被粗糙的表面所折射，漫反射出的光线颜色则取决于物体表面的颜色是什么样的。

 

拿《虚幻争霸》中的英雄Gideon举例，他的兜帽部分以布料的材质为主，表面较为粗糙，基本不反射光源的光线，只经过漫反射与折射呈现出布料特有的质感；相反一个科幻风的机器人Crunch，它全身用金属制成，也就相对于来说更能反射自然光也更有光泽。

 

以不同风格的英雄乱斗为卖点之一的《虚幻争霸》里，使用PBR这种能够明显区分不同材质之间特色的方法，可以让这些不同“画风”的英雄各具特色地站在一起。而PBR对于制作流程的优化，也让制作人员省心了不少。

革新性MOBA《虚幻争霸》，不止只有“黑科技”

除去上文提到的画面“黑科技”之外，《虚幻争霸》还有许多值得一提的新技术、新特性。比如虚幻4新的动画系统，可以简单地插入关键帧，调节人物的关节部分，就能自动渲染出顺畅的运动轨迹，大幅减轻了制作人员的工作量。而自动生成的动作完全没有不自然的感觉，再加上实时的渲染，这对于动画制作流程而言可以说是革命性的进步。事实上，在《虚幻争霸》中，人物的打斗、跳跃乃至嘲讽等动作，都可以通过这样简单的方法来实现。

全新的动画编辑界面

而与上个动画技术息息相关的，则是新的布料模拟系统。在人物进行幅度比较大的打斗动作时，衣服随动作进行的摆动，也能通过简单易用的编辑器进行编辑，更可以交给系统进行自动生成。游戏里御姐Aurora和Shinbi她们打斗时飘逸的裙摆也是这样实现的。

Shinbi飘逸的舞姿展现了这个技术的强大实力（点击图片）

除此以外，动作捕捉让英雄们的动作变得更真实、更飘逸；即时的模型物理模拟，能让大范围的招式攻击变得更有视觉冲击力，也更符合现实中的冲撞模型；新的蓝图系统大大增强了虚幻4引擎的易用性；新的物理交互系统能让画面呈现出来的打击感变得更加坚实，等等等等。正是这些数不清的“黑科技”加在一起，才造就了《虚幻争霸》让人印象深刻的画面表现。

结语

《虚幻争霸》拥有世界上最为出色的画面水平之一，众多的黑科技让它从普遍画质低劣的MOBA网游里脱颖而出，甚至横扫了一众主机上的3A大作。而这样出色的画面也让3D化的战场与以动作为主的战斗形式有了最好的展现舞台。

由真·虚幻4引擎制作的高品质游戏，让它无愧于原厂出品的大名。堪称革命性的《虚幻争霸》，值得我们去期待。