虚幻3引擎
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虛幻3引擎（Unreal Engine 3）又稱虛幻引擎3，是一套為DirectX 9/10 PC、Xbox 360、PlayStation 3平臺準備的完整的游戲開發構架，提供大量的核心技術陣列，內容編輯工具，支持高端開發團隊的基礎項目建設。 虛幻3引擎的所有編寫觀念都是為了更加容易的內容制作和編程的開發，為了讓所有的美術開發人員能夠牽扯到最少程序開發內容的情況下使用抽象程序助手來自由創建虛擬環境，以及提供程序編寫者高效率的模塊和可擴展的開發構架用來創建，測試，和完成各種類型的游戲制作。
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開發背景
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當游戲進入3D時代之后，“引擎”這個概念越來越多的進入了我們的視野。游戲引擎其實可以比作賽車引擎，它把游戲中的各種元素捆綁在一起，在后臺指揮它們同步、 有序地工作，不同游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游戲開創了一個新的玩法：Defrag。玩家通過借助武器爆炸的沖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。
隨著硬件性能的不斷提高，游戲性能也有了更加廣闊的發展空間。處于“靈魂”地位的游戲引擎自然也在大跨步的前進，今天我們就來領略一些前衛的游戲引擎技術的風采，同時展望一下與其相對應的硬件將如何發展。
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??????????????????????????????????????????????????????????? 虛幻引擎3+Speedtree引擎創造的出奇跡
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特性
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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，次時代游戲的開發也將依賴于這項技術；同時，功能強大的UnrealKismet系
?? 同一人物在兩代《半條命》中的表現
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游戲的關卡和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。
“虛幻引擎3”并整合了由 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，并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。
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使用技巧
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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。通常游戲的人物模型由幾百至幾千個多邊形組成，
并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于在游戲的制作階段，引擎可以支持制作人員創建一個數百萬多邊形組成的超精細模型(最上面的模型由200萬多邊形組成，而下面的模型僅有5287個多邊形)，并對模型進行細致的渲染，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。
在游戲最終運行的時候，游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。這樣的效果就是游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。
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???????????????????????????????????????????????????????????????????? ?“虛幻引擎3”畫面演示效果圖
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解析
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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，
并且集成了NovodeX物理引擎，還為游戲開發者提供了可視化交互式開發環境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，由于上文中已經有詳細說明，這里就不再贅述。
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，并且含有布娃娃系統令人物動作更加逼真。
這是一張“布娃娃”系統效果示意圖，我們看到人物和管道的受力情況都非常接近真實生活，就好像是真的有人剛剛用手把它們放在那里一樣。
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專業測評
渲染效果
◎ 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，同時支持了各種后期特效例如光暈，鏡頭光環和景深等效果。
在最新的一代顯示芯片發布的過程中，我們注意到了一個非常明顯的特點，就是新一代的顯示芯片已經不再滿足于傳統的32位色深，轉而需要更加高精度的顏色范圍，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。
◎ 支持當前所有的基于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；采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：
· 采用動態模板緩沖的陰影體積技術，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超級取樣的陰影緩沖實現的。
· 采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，并且可以按照美工的意愿自由混合。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復雜的實時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，并使用多層混合材質，這其中包括位移貼圖，法線貼圖和任意復雜的材質，動態的基于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，陡坡上的巖石和山頂上的雪。
◎ 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，支持游戲者和游戲中的物體，布娃娃角色動畫以及復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，例如摩擦系數等參數。
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。
◎ 完全整合的基于物理原理的交通工具支持，包括游戲者控制，人工智能和網絡。
◎ UnrealEd內建的可視化物理建模工具，支持對于模型和骨骼動畫網格的用于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。
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?????????????????????????????????????????????????????????????????? NovodeX
動畫系統
◎ 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復雜的骨骼結構。
◎ 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制作的動畫數據。
· 物理控制器，連接到剛體動態引擎，用來實現布娃娃系統的游戲者和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游戲者，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制作的導出工具，用于向引擎中導出賦予蒙皮權重的網格，骨骼和動畫序列。
游戲性系統
◎ 提供了一個支持普通游戲對象（如游戲者，NPC，物品，武器和觸發器）的面向對象的游戲框架。
◎ 豐富的多級別AI系統，支持尋路、復雜關卡游歷、單獨決策和組隊AI
· 對如觸發器，門和升降機等普通游戲對象敏感的尋路框架，允許復雜的游歷設定，使得NPC可以按下開關，打開門，并繞過障礙物。
· 游歷框架帶有短期戰術戰斗、掩護和撤退的路線網。
· 基于小隊的AI框架，適合第一人稱射擊、第三人稱射擊和戰術戰斗游戲。
◎ AI路徑在UnrealEd中可見并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，使設計者可以創建復雜的交互性游戲設定，例如游戲者目標，通用的游戲事件觸發器和交互式過場動畫
◎ UnrealMatinee，一個基于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游戲中的過場動畫，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，并觸發游戲和AI事件。
UnrealEd中的“Matinee”工具，能夠編輯基于時間軸的事件序列
◎ 支持各種平臺的輸出格式，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聲卡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，調制，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游戲、過場動畫和動畫序列相關的聲音。
◎ 支持所有平臺的主要聲音格式，包括PCM,ADPCM,游戲機對應的聲音壓縮格式和Ogg Vorbis。
◎ 支持游戲機上的聲音流。
◎ Internet和局域網游戲已經成為Epic的競賽游戲如Unreal Tournament 2004的一大特征。虛幻引擎長時間以來一直提供靈活的高級網絡架構，適合于各種類型的游戲。
◎ Internet和局域網游戲在PC和所有游戲機平臺上都被完全支持
Unreal Tournament 2004的游戲中帶的服務器瀏覽器
◎ 虛幻引擎的網絡游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服務器之間聯系的變量和函數，來保留一個同步的對游戲狀態的近似。底層游戲網絡傳輸是基于UDP的并能夠將可靠和不可靠傳輸方式結合，來對游戲感進行優化，即使在低帶寬和高延遲的環境下。
◎ 客戶端－服務器模式下最多支持64個游戲者同時游戲。同時支持非服務器模式（點對點模式）下的16游戲者同時游戲。
◎ 支持不同平臺間的網絡互連（例如PC服務器和游戲機客戶端；Windows, MacOS和Linux客戶端共同進行游戲）。
◎ 所有游戲特性在網絡游戲模式下都被支持，包括基于交通工具的多人游戲，帶有NPC和機器人的組隊競技，單人模式下的協同游戲等等。支持自動下載，包括跨平臺的一致的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，到完整的游戲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，同時還有新的分布式計算框架“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)基于后端數據庫，支持縮略圖預覽、內容標簽、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后端“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，以及硬件、配置、游戲狀態數據搜集，并且包含一系列視覺化游戲狀態工具，比如玩家活躍性區域熱圖。
缺點
由于引擎開發較早，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，導致游戲運行不流暢。
應用游戲
以下內容格式：《游戲名 中文》（游戲名 英文）（開發公司）（發行時間） 或 《游戲名》（開發公司）（發行時間）
《戰爭機器》(Gears of War)(歐美-Epic Games)（2006）
《帕拉貝倫》(Parabellum)(德國-Acony)（2006）
《彩虹六號：維加斯》(Rainbow Six Vegas)(法國-Ubi Soft Entertainment育碧)(2007)
《生化奇兵》(Bioshock)(歐美-Irrational Games)（2007）
《槍神》(Stranglehold)(歐美-Tiger Hill Entertainment)（2007）
《虛幻競技場3》(Unreal Tournament 3)(歐美-Epic Games)（2007）
《榮譽勛章：空降神兵》 (Medal of Honor: Airbone) (美國-Electronic Arts藝電)（2007）
《彩虹六號：維加斯2》(Rainbow Six: Vegas 2 )(法國-Ubi Soft Entertainment育碧)（2008）
《前線：戰火之源》(Frontlines: Fuel of War)(歐美-THQ / Kaos)（2008）
《恐龍獵人》(Turok) (美國-Acclaim)（2008）
《轉折點:自由的隕落》(Turning Point: Fall of Liberty ) (美國-Spark Unlimited)（2008）
《格林童話驚魂記》(American McGee's Grimm)(歐美-GameTap)（2008）
《戰火兄弟連：地獄高速》(Brothers in Arms: Hell's Highway) (美國-Gearbox)（2008）
《潘多拉的魔盒》(Legendary) (美國-Microsoft微軟)（2008）
《鏡之邊緣》(Mirror's Edge) (美國藝電旗下公司-瑞典-EA DICE)（2008）
《質量效應》(Mass Effect)(加拿大-BioWare) （2008）
《阿爾戈英雄的崛起》( Rise of the Argonauts )(2008)
《戰地之王》(Alliance of Valiant Arms) (韓國-Redduck)（2007）（雖然多國公測、內測時間為07，實際上AVA是06年主體完工，比歐美不少UE3游戲還要早出來。AVA完工后才有COD4等神作。初期AA與HDR不能同開、這是早期UE3的毛病。后期UE3.5修正了該問題）
《戰爭機器2》(Gears of War2)(歐美-Epic Games)（2008）
《美國陸軍3》(America's Army3) (美國-America's Army國家陸軍部隊)（2008）
《致命車手》(Wheelman) (歐美-Tigon)（2009）
《終結戰爭》(Tom Clancy's EndWar) (法國-Ubi Soft Entertainment育碧)（2009）
《最后的神跡》(The Last Remnants) (歐美-Square-Enix)（2009）
《邊境之地》(Borderlands )(美國-GearBox Software)（2009）
《詛咒》(Damnation)(歐美-Blue Omega)（2009）
《異形:殖民軍》(Aliens: Colonial Marines) (日本-Sega世嘉)（2009）
《X戰警前傳：金剛狼》(X-Men Origins: Wolverine) (美國-Raven Studios / Amaze Entertainment)（2009）
《蝙蝠俠：阿卡姆瘋人院》(Batman: Arkham Asylum) (美國-Rocksteady Stud)（2009）
《一舞成名》(Star Tales)(中國-麥格特爾)（2009）
《神兵傳奇》(中國-久游)（2009）
《Hessian》(韓國-GSP)（2010）
《流星蝴蝶劍OL》(Butterfly Sword Online)(中國-久游)（2010）
《聊齋OL》 （中國-798GAME）（2010）
《BERKANIX》(韓國-Sonov)（2010）
《犯罪藝術》(Crime Craft)(歐美-VogsterEntertainment)（2010）
《全球計劃》(Global Agenda)(美國-Hi-Rez)（2010）
《無雙OL》（中國-成都逸海情天）（2010）
《質量效應2》(Mass effect2)(加拿大-BioWare 美國-EA)（2010）
《中華英雄》（中國-搜狐暢游）（2010）
《細胞分裂5》 （法國-育碧）（2010）
《奇點》（Singularity）（Activision）（2010）
《絕對火力》（Absolute Force）（現在狀態未知，初期測試配置與畫面嚴重不成正比）（中國大陸-網龍）（2010）
《全球使命》（中國-上海臻游2010）
《榮譽勛章》（medal of honor）（美國EA DICE）（2010）
《風暴戰區》(Tornado force)(韓國-Dragonfly)（待定）
《Huxley》(中國-Webzen)（待定）
《阿爾法協議》(Alpha Protocol) (美國-Obsidian)（待定)
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?引擎下載
老牌游戲《雷神之錘》的開發商Id Software有這樣的傳統，在一款游戲引擎產品使用數年后即會向公眾開放源代碼。現在，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，但任何游戲開發團隊都可以采用這部免費的Unreal引擎Unreal Development Kit（UDK）開發包，開發制作獨立的UE3引擎游戲。
2009年11月，游戲開發商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，而采取的贊助授權策略。
虛幻引擎3是近幾年流行的游戲引擎，基于它開發的大作無數。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目前僅面向PC游戲，但Epic稱他們也在考慮未來開放Xbox 360和PS3游戲的開發功能。授權方面，除商業和教學外使用完全免費，如要將開發出的游戲上市銷售則需聯絡Epic付費授權。
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硬盤空間
推薦配置
· Windows Vista 64 SP2
· 2.0GHz以上多核處理器
· 8GB內存
· NVIDIA 8000系列以上顯卡
· 大量硬盤空間
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???????????????????????????????????????????????? 虛幻引擎3開發包UDK界面
配置要求
最低需求
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硬盤空間
推薦配置
· Windows Vista 64 SP2
· 2.0GHz以上多核處理器
· 8GB內存
· NVIDIA 8000系列以上顯卡
· 大量硬盤空間
影響
引擎在發布前夕就受到開發商和出版商的極度關注，出席發布會和新聞發布會的開發商和出版商必須事先通過郵件預約，經過篩選得到批準才能進入會場，可見業內人事對這款引擎的重視程度了。
Epic 在游戲開發者大會舉行了針對“虛幻引擎3”在程序設計、視覺藝術和游戲設計上非凡表現的3場記者招待會。Epic稱“虛幻引擎3”是迄今為止最好的游戲引擎并且該引擎獲被計算機前沿雜志《游戲開發者》（Game Developer）評為年度最佳引擎，該引擎在保留了原有的特性之外加入了許多新的元素，如world support、多處理工具，包括次時代主機的優化。
“虛幻引擎3”的工具欄簡潔明了，方便開發者作復雜的設計。據悉，這款引擎目前還沒有一款真正的游戲能夠駕馭它，采用這個引擎的《虛幻3》將于2006年上市。
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擴展閱讀：
1
虛幻技術官方網站：http://www.unrealtechnology.com/html/technology/ue30.shtml
2
虛幻引擎3開發包UDK官方下載:http://www.udk.com/download.html
3
NVIDIA"英偉達"提供的UDK官方下載:http://developer.nvidia.com/object/udk.html
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轉載于:https://my.oschina.net/u/1026061/blog/271598
總結
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