游戏引擎出圈，正在影视和工业领域构建虚拟世界

记者|于浩

取代了真实布景与大幅绿幕，一个高6米、直径24米的LED摄影棚正在越来越频繁地出现在影视作品的拍摄现场。转动旋钮，拍摄场景便可从广袤无垠的大海切换为飞沙走石的戈壁，从日出转为日落，变换成导演想要的光影效果。

这项名为虚拟制片的技术正在改变影视制作的传统流程，高精度画面的实时渲染使得后期特效制作被前置完成。

相较于搭建实景的方式，虚拟制片的复用性更强；而相较于绿幕而言，虚拟制片能够在拍摄现场实现实时渲染，演员能够感知到所处场景，导演也可以一目了然地看到最终效果。

这项技术的关键在于对游戏引擎的应用。

2020年8月，博采传媒对外发布了其虚拟制片技术，以开源的UE引擎为底层基础做二次开发，解决了高质量图像实时渲染的难题。

渲染是制造光影效果必不可少的环节之一。通过摄影机获取需要渲染的范围之后，还要计算光源对物体的影响、根据物体的材质来计算物体表面的颜色等等。经过渲染之后，在原始画面上叠加的特效才能够真正符合3D场景。

据博采传媒CEO李炼介绍，在没有引擎工具时，影视行业内普遍使用一些商用渲染软件来制作，这一过程对算力的要求很高。2013年，博采传媒制作其第一部动画长片时，使用阿里云6700台机器、花了3个月的时间才让渲染质量达到了好莱坞的标准。

当时由于计算机在算力与图形图像能力方面的限制，实时渲染是一件不切实际的事，但是随着GPU算力的提升与游戏引擎的发展，这一情况发生了变化。

“游戏最重要的是流畅，在流畅基础上要求画面尽可能真实，影视的目标则是在画面真实的基础上尽可能快，因为快意味着更短的制作周期，更低的成本。”动作物理引擎公司Motphys联合创始人王怡然表示。

但是自2015年左右光线追踪技术开始应用于游戏领域，游戏引擎所渲染出的画面越发接近影视标准，最终能同时满足游戏与影视对“快”和“真”的需求。在王怡然看来，2021年Epic Games所开发的UE5（Unreal Engine 5：虚幻引擎5）就很好地做到了一点。

在UE迭代至4.2版本时，博采传媒已经对这一趋势有所感知，开始进行引擎的研发。2020年末发布的4.26版本则被李炼称作“质的飞跃”。“由于GPU的迭代，算力的增幅是几何级的。游戏引擎的实时性越来越好了吧，算力有很大的富裕，未来是可以把提升画质作为发展路径的。”李炼回忆说。

除影视行业之外，游戏引擎实时渲染虚拟世界的能力也在被其他行业所应用，如民用航空、自动驾驶等行业都会将工业仿真作为节约试错成本、提升效率的方式。

云锋基金、美团龙珠、IDG等多家知名机构投资的自动驾驶公司轻舟智航便选择搭建智能仿真系统，基于现有数据生成大量模拟真实场景的数据，在仿真场景中自主学习各类复杂场景。

但相较于影视与游戏追求视觉效果上的真实，工业场景在“真”这一方面，会要求更贴合物理世界的规律。

王怡然以海水的模拟举例，之前的游戏水体模拟只能模拟表面一层，贴上一些预制好的波浪形态，后期可能会有些专门计算水面的方程，“但也只是为了看起来真实，并不一定符合流体力学。”

工业场景会要求模拟海洋内部海水的作用力。如果需要建造一座海洋石油钻井平台，那么设计方必然要考虑其在海水中的受力情况，对精度的要求更高。

据王怡然介绍，混合拉格朗日欧拉法是目前影视领域所用到的技术，其核心思想是将水抽象作粒子，每个粒子携带着表示水的物理信息，以此为基础去解流体的方程，从而模拟出比较接近真实波浪的效果。但对于比较大规模的水域，这一方法暂时还做不到实时计算。

这种对“真”的极致要求增加了游戏引擎应用于工业场景的难度。同时，除算法与软件层面的困难之外，专业用于物理计算的芯片仍然有所缺位。

另外一点阻碍因素则是不确定的商业化前景。在王怡然仍关注于足球游戏研发时，曾接到一家民用航天公司的订单，希望借由其物理引擎技术对卫星上天过程进行物理仿真。在技术评估之后，团队认为这一需求在技术上是可实现的。此前Space X也曾向足球游戏FIFA的开发商EA寻求技术支持。

而由于研发成本过大、民用航天的商业回报周期过长等因素限制，这一订单最终被放弃。即便是重新创业成立Motphys之后，现金流较好的游戏行业仍然是Motphys的重要业务来源。“一方面创业公司需要持续经营，另一方面也可以为后续研发做技术积累。”王怡然直言。

但整体来看，对于物理引擎等游戏领域的技术能否运用到工业等其他领域的仿真，王怡然则持乐观态度。在他看来，各领域内对于“真”和“快”的追求都是一致的，其他领域与游戏在未来必然会有重合。

责任编辑：李墨轩