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虚幻引擎


虚幻引擎英文名是Unreal Engine,开发公司是美国Epic公司。虚幻引擎经过几代发展,在UE4版本上已经非常成熟,使游戏开发非常方便,UE5更是引入了类似所见即所得的特性,是超越时代的创新。正因为功能强大,虚幻引擎广泛用于游戏、建筑、VR和机械等行业,2021年虚幻引擎需求人才大增,比较热门,如果在就业市场上有能量,学习虚幻引擎是个不错的选择。

 

虚幻引擎环境介绍

在线安装Epic Games Launcher后把它当做桌面上的门户,在Epic Games Launcher的库页面里安装不同的虚幻引擎进行使用,不同的虚幻引擎使用不同的操作界面。我在网站上找到survive游戏的例子,用虚幻引擎4.26打开例子,加载着色用了很长时间,我机器的GPU显卡还是比较高档的,将近2000元的GPU,加载还是很慢,不着色,运行出来的人是黑块的,着色完成就颜色正常。不过只要打开一次,着色第一次完成,后面就不用再重新着色了,加载很快。survive游戏加载后,虚幻引擎开发界面如下:

虚幻引擎survive

虚幻引擎的历史

在解释这个惊人的强大游戏引擎可以做什么以及它是如何工作的之前,让我们先回顾一下过去,看看 UE 是如何产生的,以及它是如何演变成我们今天所拥有的。

对于游戏玩家来说,你可能对虚幻游戏系列很熟悉。你知道第一款虚幻游戏是如何制作的吗?Epic Games 的工程师构建了一个引擎来帮助他们创建第一个虚幻游戏。多年来,随着每一代虚幻游戏系列的发展,越来越多的功能被添加到引擎中以帮助游戏的开发。多年来,这也反过来增加了 UE 的功能并快速改进了游戏引擎。

1998 年,UE 的第一个版本使第一人称射击游戏的改装成为可能。您可以使用自己的内容替换 Unreal 内容,并使用 UnrealScript调整非玩家角色NPC ) 也称为机器人(由计算机通过人工智能控制的玩家)的行为。然后通过开发Unreal Tournament将多人在线功能添加到 UE,这是一款在线游戏。除了PC和Mac之外,该游戏还将PlayStation 2添加到平台兼容性列表中。

到2002年,UE 得到了突飞猛进的改进,随着粒子系统(一种生成雾和烟雾等效果的系统)、静态网格工具(操纵对象的工具)、物理的发展,将它们带入了下一代引擎(允许对象之间的交互,例如碰撞)和 Matinee(创建过场动画的工具,这是一个简短的非交互式电影)。这一改进促进了Unreal ChampionshipUnreal Tournament 2003 的发展虚幻锦标赛的发布也将 Xbox 游戏机加入了具有 Xbox live 多人游戏功能的列表中。

Epic 的下一款游戏Unreal II: The Awakening的开发推动了UE 的动画系统和现有引擎的整体改进。2000 年代初期更快的互联网速度的发展,也增加了多人在线游戏的需求。Unreal Tournament 2004允许玩家相互进行在线战斗。这见证了车辆和大型战场的创建以及在线网络功能的改进。2005 年,在 Xbox 游戏机上发布的Unreal Champion 2增强了 Xbox 游戏机上的 UE 功能。它还见证了新的第三人称相机的一个非常重要的功能的创建。这为您可以使用引擎创建的游戏类型开辟了更大的可能性。

2006年,电子游戏行业最著名的特许经营权之一《战争机器》推动 Epic Games 创建并发布了其游戏引擎Unreal Engine 3的第三个版本。

图形引擎的改进使用 DirectX 9/10 来制作更逼真的角色和对象。Kismet的引入是一种可视化脚本系统,它允许游戏和关卡设计师创建游戏逻辑,以实现更具吸引力的战斗玩法,而无需深入编写代码。UE3 的平台能力包括 Xbox360 和 PlayStation 3 被添加。灯光控制和材料进行了改造。UE3 也有一个新的物理引擎。2008 年发布的战争机器 2见证了对 UE3 的逐步改进。2013年,战争机器审判发布。

PC 在线游戏也受到 Epic Game 开发人员的关注。2009年,Atlas Technology发布,与UE结合使用,可以创建大型网络游戏MMOG)。

移动游戏日益增长的需求也促使 UE3 朝着增加其对各种移动平台的支持性的方向努力。所有这些进步和技术能力使 UE3 成为最流行的 UE 引擎版本,并且至今仍被广泛使用。

在 UE4 出现之前,UE3 已经统治了市场 8 年。UE4 于 2014 年推出,引入了最大的变化,即移除 Kismet 和Blueprint的新概念。我们将在本文后面详细讨论 UE4 的特性。

游戏开发

每个游戏工作室都有自己的一套流程来确保他们的游戏成功发布。游戏制作在发布之前通常会经历几个阶段。一般来说,有前期制作/计划阶段、制作和后期制作。大部分时间通常花在生产阶段。

游戏开发是一个迭代过程。一个想法的诞生是这个过程的开始。必须首先测试游戏的想法,看看它对目标受众是否真的很有趣。这是通过快速制作关卡原型来完成的。将此原型迭代为完整的游戏可能需要数周、数月乃至数年。

开发团队负责这个迭代过程。每个人在整个开发周期中对游戏的贡献直接影响游戏及其成功。

开发团队松散地由几个专业组组成:艺术家(2D/3D 建模师、动画师)、电影创作者、声音设计师、游戏设计师和程序员。

艺术家

他们创建了游戏中从菜单按钮到游戏关卡中树木的所有可见对象。一些艺术家专注于 3D 建模,而其他艺术家则专注于动画。艺术家使游戏看起来美丽而逼真。艺术家必须学习如何将他们创建的图像/模型导入 UE4,这些图像/模型通常首先使用其他软件(例如 3DMax、Maya 和 MODO)创建。他们很可能需要利用蓝图为游戏创建某些自定义行为。

电影创作者

许多电影专家也是训练有素的艺术家。他们有特殊的眼光和创作技巧来创作短片场景/剪辑场景。UE4 中的 Matinee 工具将是他们大部分时间使用的工具。

声音设计师

声音设计师有敏锐的听觉,他们大多受过音乐训练。他们在声音实验室工作,为游戏创建自定义声音/音乐。他们负责将声音文件导入到 UE4 中,以便在游戏中的适当情况下播放。使用 UE4 时,他们大部分时间都在使用 Sound Cue Editor。

游戏设计师

设计师决定游戏中发生的事情、游戏中发生的事情以及游戏将要讲述的内容。在计划阶段,大部分时间将花在讨论、演示和文档上。在制作阶段,他们将监督游戏原型制作过程,以确保游戏关卡按设计创建。设计师经常花时间在虚幻编辑器中自定义和微调关卡。

程序员

他们是研究团队创建游戏所需的技术和软件的团队。在前期制作中,他们负责决定需要哪些软件程序并能够创建游戏。他们还必须确保使用的不同软件彼此兼容。程序员还根据设计师提出的想法编写代码,使艺术家创建的对象变得生动起来。他们对游戏的规则和功能进行编程。一些程序员还参与为游戏创建工具和研究。他们不直接参与创建游戏,但支持制作管道。具有极端图形的游戏通常有一组研究人员优化图形并为游戏创建更逼真的图形。他们大部分时间都花在使用 C++ 的 Visual Studio 中的代码上。他们还能够修改和扩展 UE4 的功能,以支持他们正在开发的游戏的需求。

虚幻引擎4的组件

虚幻引擎是一款帮助您制作游戏的游戏引擎。虚幻引擎由多个组件组成,这些组件协同工作以驱动游戏。其庞大的工具和编辑器系统允许您组织资产并操纵它们为您的游戏创建游戏玩法。

虚幻引擎组件包括声音引擎、物理引擎、图形引擎、输入和游戏框架以及在线模块。

声音引擎

声音引擎负责在游戏中播放音乐和声音。它与 Unreal 的集成允许您播放各种声音文件来设置情绪并为游戏增添真实感。游戏中的声音有很多用途。环境声音总是在背景中。音效可以在需要时或一次性重复,并由游戏中的特定事件触发。

在森林环境中,您可以将鸟声、风声、树木和树叶沙沙作响作为环境声音的组合。这些单独的声音可以组合为森林环境声音,并在游戏角色在森林中时在背景中不断轻柔地播放。足迹声音文件等重复出现的声音可以连接到步行运动的动画。一次性音效,例如城市中特定建筑物的爆炸,可以与游戏中的事件触发器相关联。在 Unreal 中,声音的触发是通过称为Sound Cue 的提示实现的

物理引擎

在现实世界中,物体受物理定律支配。物体碰撞并根据牛顿运动定律运动。物体之间的吸引力也遵循万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论。在游戏世界中,要使物体做出与现实生活相似的反应,它必须具有通过编程构建的相同系统。虚幻物理引擎利用 NVIDIA 开发的 PhysX 引擎来执行逼真的物理交互计算,例如碰撞和流体动力学。这种先进的物理引擎的存在使我们能够专注于制作游戏,而不是花时间使对象与游戏世界正确交互。

图形引擎

要在屏幕上显示图像,必须将其渲染到您的显示监视器(例如您的 PC/TV 或移动设备)上 图形引擎负责通过获取有关整个场景的信息(例如颜色、纹理、几何形状、单个物体的阴影和照明、场景的视点,并考虑影响物体整体颜色、光线、阴影和遮挡的因素的交叉相互作用。

然后,图形引擎在后台使用所有这些信息进行大量计算,然后才能将最终像素信息输出到屏幕。图形引擎的强大功能会影响场景的逼真程度。虚幻图形引擎能够为您的游戏输出逼真的品质。其优化场景和处理大量实时光照计算的能力使用户能够在游戏中创建逼真的对象。

该引擎可用于为所有平台(PC、Xbox、PlayStation 和移动设备)创建游戏。它支持 DirectX 11、OpenGL 和 JavaScript/WebGL 渲染。

输入和游戏框架

虚幻引擎由一个输入系统组成,该系统将玩家的按键和按钮按下转换为游戏中角色执行的动作。这个输入系统可以通过 Gameplay 框架进行配置。Gameplay 框架包含跟踪游戏进度和控制游戏规则的功能。平视显示器HUD )/用户界面UI ) 是游戏框架的一部分,用于在游戏过程中向玩家提供反馈。游戏类(例如GameModeGameStatePlayerState )设置规则并控制游戏状态。游戏中的角色由玩家控制(使用PlayerController类)或 AI(使用AIController类)。游戏中的角色,无论是由玩家还是 AI 控制,都是称为Pawn类的基类的一部分。的字符类是的一个子集类,它是专为垂直定向的播放机表示制成,例如,人。

使用 Unreal Gameplay 框架和控制器,它允许完全自定义玩家的行为和灵活性,如下图所示:

光与影

光是游戏创作中的强大工具。它可以以多种方式使用,例如创建场景的情绪或将玩家的注意力集中在游戏中的物体上。虚幻引擎 4 提供了一组可以轻松放置在您的游戏关卡中的基本灯光。它们是定向光点光源聚光灯天光

Directional Light 发出平行光束,Point Light 像灯泡一样发出光(从一个点向所有方向径向向外),Spot Light 向外发出圆锥形的光,Sky Light 模拟从天空向下照射在物体上的光在级别:

有效的灯光设计还能为您的游戏创造逼真的阴影。通过选择关卡中的灯光类型,您可以影响渲染场景所需的情绪和时间,进而影响游戏的每秒帧数。在游戏世界中,您可以拥有两种类型的阴影:静态和动态。静态阴影可以预先烘焙到场景中,因此可以快速渲染。动态阴影在运行时会改变,渲染成本更高。

后期处理效果

后期处理效果是在最后添加以提高场景质量的效果。虚幻引擎 4 提供了非常好的后期处理效果选择,您可以将它们添加到关卡中以突出整体场景。

它提供全场景高动态范围渲染HDRR )。这允许明亮的物体非常明亮,黑暗的物体非常暗,但我们仍然能够看到其中的细节。(这是 NVDIA 对 HDR 的动机)。

UE4 后期处理效果包括使用时间抗锯齿TXAA )的抗锯齿、Bloom、颜色分级、景深、眼睛适应、镜头光晕、后期处理材质、场景边缘、屏幕空间反射和晕影。尽管游戏的设计通常考虑到后期处理效果,但如果需要,用户通常可以选择关闭它们。这是因为它们通常会消耗合理数量的额外资源以换取更好的视觉效果。

人工智能

如果您对人工智能AI )的概念完全陌生,则可以将其视为人类为模仿现实生活而创造的智能。人类创造了 AI 来赋予物体大脑、自主思考和做出决定的能力。

从根本上说,人工智能由复杂的规则集组成,可帮助对象做出决策并执行其设计的功能/行为。在游戏中,NPC 被赋予某种形式的人工智能,以便玩家可以与他们互动。例如,让 NPC 能够找到最佳攻击点。如果受到攻击,他们会逃跑、躲藏并找到更好的位置进行反击)

虚幻引擎 4 为 NPC 提供了良好的基础 AI,并为您在游戏中自定义和改进 NPC 的 AI 奠定了基础。

在线和多平台功能

虚幻引擎 4 提供了为许多平台创建游戏的能力。如果您使用虚幻引擎 4 创建游戏,它可以移植到不同的平台,例如 Web、iOS 和 Android。这可以帮助游戏工作室节省开发成本,因为需要一个工具来为多个平台制作游戏。

它还具有一个在线子系统,为游戏提供集成 Xbox Live、Facebook、Steam 等功能的能力。

虚幻引擎及其强大的编辑器

在了解了虚幻引擎的不同组件之后,是时候了解更多有关各种编辑器的信息以及它如何赋予我们创建游戏的实际功能。

虚幻编辑器

虚幻引擎有许多编辑器可以帮助创建游戏。默认情况下,虚幻编辑器是虚幻引擎的启动编辑器。它可以被视为允许访问其他子系统(例如材质和蓝图子系统)的主编辑器。

虚幻编辑器提供了一个由视口和窗口组成的可视化界面,使您能够导入、组织、编辑和向游戏资产添加行为/交互。其他子编辑器/子系统具有非常专业的功能,可让您控制资产的详细信息(外观、行为方式)。

虚幻编辑器与所有子系统一起,是特别适合设计师的绝佳工具。它允许资产的物理放置,并使用户能够控制游戏变量而无需更改代码。

材质编辑器

着色器和材质赋予对象独特的颜色和纹理。虚幻引擎 4 使用基于物理的着色。这种新的材质管道使艺术家可以更好地控制对象的外观和感觉。基于物理的着色具有更详细的光与其表面的关系。该理论结合了两个物理属性(微表面细节和反射率)来实现物体的最终外观。

过去,大部分最终外观是通过调整着色器/材质算法中的值来实现的。在虚幻引擎 4 中,我们现在能够通过调整光照和着色算法的值来获得高质量的内容,从而产生更加一致和可预测的结果。以下屏幕截图显示了 UE4 中的材质编辑器。

级联粒子系统

Cascade 粒子系统提供了广泛的功能来设计和创建粒子效果。通过设计每个粒子的大小、颜色和纹理以及这些粒子组如何相互作用以模拟现实生活中的粒子效果行为,可以创建烟雾、火花和火等物体的效果。以下屏幕截图显示了 UE4 中的 Cascade 粒子系统。

Persona 骨骼网格动画

Persona 动画系统可让您设计和控制角色的骨架、骨架网格和插槽的动画。此工具可用于预览角色的动画并在关键帧之间设置混合动画。物理和碰撞属性也可以通过物理资产工具PhAT )进行调整。以下屏幕截图显示了 UE4 中的 Persona 动画系统:

景观 - 建造大型户外世界和树叶

为了使用编辑器创建大型户外空间,虚幻引擎通过景观系统提供了雕刻和绘画工具来帮助我们。高效的细节层次LOD ) 系统和内存利用率允许大规模地形塑造。还有一个 Foliage 编辑器可以将草、雪和沙子应用到室外环境中。

声音提示编辑器

声音和音乐的控制是通过 Sound Cue Editor 完成的。声音和音乐通过称为Sound Cues 的提示触发播放。使用此编辑器可以实现开始/停止/重复/淡入或淡出的能力。以下屏幕截图显示了 UE4 中的 Sound Cue Editor。

Matinee 编辑器

Matinee 编辑器工具集支持创建游戏过场动画和电影。这些创建的短片可用于介绍游戏关卡的开始,在游戏开始前讲述一个故事,甚至可以用作游戏的宣传视频。以下屏幕截图显示了 UE4 中的 Matinee 编辑器:

蓝图可视化脚本系统

蓝图系统是虚幻引擎中的一项新功能。虚幻引擎4是第一个利用这一革命性系统的引擎。对于熟悉 Unreal Engine 3 的人来说,它可以被认为是 Unreal 脚本系统、Kismet 和 Prefab 功能的增强和改进组合版本。Blueprint 可视化脚本系统使您能够使用可视化脚本语言(与线连接的盒状流程图)扩展代码功能。此功能意味着您无需编写或编译代码即可创建、排列和自定义游戏内对象的行为/交互。这也为非程序员(艺术家/设计师)提供了快速原型或创建关卡和操纵游戏玩法的能力,而无需解决游戏编程的挑战。创建变量。这开辟了开发人员可以在不处理复杂编码的情况下做的事情。

为了帮助开发人员调试 Blueprint 脚本逻辑,您可以在流程图上直观地看到正在执行的事件序列和属性值。与编码中的故障排除类似,也可以设置断点来暂停蓝图序列。

虚幻编程

对虚幻引擎源代码的访问使用户可以自由地创建几乎任何他们梦寐以求的东西。基本代码的功能可以扩展和定制,以创建游戏所需的任何内容。从内部了解虚幻引擎的工作原理可以充分发挥其在游戏创作中的潜力。

虚幻引擎还为编码人员整合了非常有用的调试功能。其中之一是热重载功能。此工具使 C++ 代码中的更改能够立即反映在游戏中。为了方便代码的快速更改,虚幻引擎还包含了代码视图。通过单击对象的代码视图类别,它会直接向您显示 Visual Studio 中的相关代码,您可以在其中对对象进行代码更改。

可以为包含代码更改的游戏项目设置版本控制和源代码控制。

虚幻物体

Actor 是 Unreal 中所有游戏性对象的基类。为了让 Actor 具有更多的属性和功能,Actor 类被扩展为各种更复杂的类。在编程方面,Actor 类充当容器类来保存称为组件的专门对象。组件功能的组合赋予 Actor 其独特的属性。

虚幻编辑器初学者指南

这是我们可以使用虚幻编辑器执行的操作的快速概述。我们将简要介绍如何使用编辑器中的各种窗口来创建游戏。

开始菜单

启动虚幻引擎时,默认情况下您将首先进入菜单窗口。这个新的开始菜单简单且易于导航。它具有一个大选项卡,允许您选择要启动的游戏引擎版本,并清楚地表示您创建的项目。它还提供对 Marketplace 的访问,这是一个由其他人创建的游戏示例库,您可以下载(一些免费,一些付费)。该菜单还提供来自 Epic 的最新更新和新闻,以确保开发人员及时了解最新的发展和变化。以下屏幕截图显示了开始菜单:

项目浏览器

启动所需版本的虚幻引擎后,会弹出虚幻项目浏览器。该浏览器为您提供了创建预先定制的游戏关卡的选项。这意味着您有一个通用关卡列表,您可以用它来开始构建您的游戏关卡。对于那些刚接触游戏制作的人来说,此功能可让您直接快速地制作各种类型的游戏。您可以直接在蓝图或 C++ 中将第一人称射击关卡、第三人称游戏设置或 2D/3D 横向卷轴平台关卡作为基本模板。新项目有什么了不起选项卡还允许您选择目标设备(PC/移动设备)、图像质量目标以及启动项目中是否包含虚幻内容。以下屏幕截图显示了项目浏览器:

内容浏览器

虚幻编辑器启动时,有各种窗口和面板的默认布局。其中之一是内容浏览器。顾名思义,内容浏览器是一个窗口,您可以在其中找到您拥有的所有内容(游戏资产)。它将您的资产分类到不同的文件夹中,例如AudioMaterialAnimationParticle Effects等。该窗口还有导入按钮,可让您将使用其他软件创建的游戏资产导入游戏。以下屏幕截图显示了内容浏览器的默认位置(以绿色标出):

工具栏

工具栏是一个自定义功能区,可提供快速访问工具和编辑器。默认布局包括快速访问 Blueprint 和 Matinee 编辑器。快速播放和启动游戏功能也是标准功能区布局的一部分。这些按钮可让您在游戏中快速查看您的创作。以下屏幕截图显示了默认工具栏

视口

视口是窗口游戏世界,让你看到的是什么,是在游戏中。如果您使用“新建项目”菜单中提供的选项之一创建了关卡,您会注意到相机已根据该预自定义关卡的设置进行了相应调整。这是您将用来放置对象并移动它们的窗口。当您单击工具栏中的“播放”按钮时,此视口窗口会活跃起来并允许您与游戏关卡进行交互。以下屏幕截图显示了在编辑器中突出显示的视口窗口。

场景大纲

场景大纲包含了放置在场景中的对象的列表。它只是场景中当前加载的内容。您可以创建文件夹并为对象自定义名称(以帮助您轻松识别对象)。这也是一种对项目进行分组的快速方法,以便您可以选择它们并进行批量更改。以下屏幕截图显示了在编辑器中突出显示的场景大纲视图

模式

模式窗口,使您能够创建电源和放置物体的游戏世界。您可以选择要执行的活动类型。从地点、绘画、景观、植物和几何体编辑中进行选择。Place是将物体放入游戏世界。Paint 允许您绘制对象的顶点和纹理。Landscape 和 Foliage 是在游戏中制作大型自然地形的有用工具。几何编辑提供了修改和编辑对象的工具。以下屏幕截图中突出显示的区域显示了“模式”窗口:

 

概括

在本文中,我们介绍了什么是游戏引擎,特别是虚幻引擎4及其历史。我们还谈到了游戏的开发方式以及游戏公司中的一些角色来创建游戏的不同组件。然后,我们介绍了虚幻引擎的不同组件以及如何使用这些不同的功能来帮助我们制作游戏。最后,我们介绍了可用的不同编辑器来帮助我们自定义游戏的每个组件。

虚幻引擎社区

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