虚幻引擎4

定义

虚幻引擎4是Epic Games开发的第四代游戏引擎，属于一套集渲染、物理、音频、输入、网络与人工智能支持于一体的实时三维内容开发工具^[2]。它既包含供开发者搭建场景与游戏逻辑的编辑器，也包含可直接修改的引擎源代码^[1]。

与只提供二进制工具包的商业引擎不同，虚幻引擎4在发布时把全部功能、工具和C++源代码一并交给使用者，并通过GitHub进行协作开发与代码共享^[1]。据Epic Games方面说明，该引擎的引擎代码与游戏代码均以C++编写，可配合微软Visual Studio或苹果Xcode编译^[1]。

原理

虚幻引擎4采用组件化的对象模型：场景中的角色、摄像机、光照等都以可组合的组件挂接在对象上，开发者通过编辑器或代码设置其属性与行为^[1]。渲染部分围绕基于物理的着色模型组织，材质的金属度、粗糙度等参数按物理规律参与光照计算^[3]。

在逻辑编写层面，引擎提供名为蓝图(Blueprints)的可视化脚本系统，开发者把节点连成图即可描述游戏行为，无需书写代码；需要更高性能或更底层控制时，则用C++扩展节点与类^[1]。这一系统取代了前三代引擎使用的UnrealScript脚本语言与Kismet可视化脚本方案^[4]。

物理模拟由集成于引擎的PhysX等物理模块承担，可处理刚体碰撞、破碎、布料与角色关节等效果。动画方面，Persona动画系统用于编辑骨骼动画、混合与状态机，Matinee则以时间轴方式编排过场动画与镜头^[1]。

发展历程

虚幻引擎4的开发始于2003年，Epic Games在2012年6月首次对外展示该引擎^[3][5]。2012年的游戏开发者大会上，Epic宣布新引擎不再提供UnrealScript，改为以C++配合蓝图作为主要开发方式^[4]。2013年2月，Epic在PlayStation 4发布会上用“Elemental”实时演示展示了该引擎的运行效果^[6]。

2014年3月19日，Epic Games在游戏开发者大会上正式发布虚幻引擎4，采用每月19美元订阅加商业产品总收入5%分成的授权方式，并公开完整C++源代码^[1]。同年4月，首款使用该引擎的游戏上市^[3]。2014年9月，Epic开设虚幻商城，供开发者购买和出售美术资源、模型、音效与代码片段^[7]。

2015年3月，Epic取消订阅费，改为免费提供引擎及后续更新，仅对每季度收入超过3000美元的产品收取约5%分成^[8]。此后版本持续迭代，如2015年12月的4.10版加强了移动平台折射效果与虚拟现实渲染优化，2018年7月的4.20版加入影视级景深与Niagara特效编辑器测试版。2020年5月，Epic公布下一代虚幻引擎5，并宣布项目管理收入100万美元以下免收分成，该政策同样适用于虚幻引擎4^[9]。

应用

虚幻引擎4最主要的用途是游戏开发，覆盖PC、PlayStation 4、Xbox One、iOS与Android等平台，任天堂Switch亦在其支持范围内。使用该引擎的作品包括《绝地求生》《堡垒之夜》等。

除游戏之外，该引擎也被用于影视虚拟制片与建筑可视化等需要实时三维渲染的场合，并支持虚拟现实设备的内容开发^[2]。国内厂商也曾取得该引擎授权用于单机角色扮演游戏开发，例如大宇资讯宣布《轩辕剑》与《仙剑奇侠传》系列新作导入虚幻引擎4^[10]。

局限

虚幻引擎4以C++为唯一底层开发语言，2014年发布时不再提供UnrealScript，也没有C#或JavaScript接口，熟悉其他脚本语言的团队需要重新适应^[11]。其代码库规模庞大、类结构复杂，缺少高级检索工具时阅读和定位功能较为费力^[12]。

版本兼容性存在方向性限制：在较新版本引擎中保存的资产无法在旧版本中打开，项目升级后也不能回退到旧版本继续使用^[13]。此外，引擎在第五代中改用Chaos物理系统替代默认的PhysX，两者的模拟行为不同，涉及大量物理效果的项目迁移时需要逐项调整^[13]。

参见

• Epic Games —— 虚幻引擎4的开发与发行方。

• 虚幻引擎5 —— 该引擎的下一代版本，在几何与全局光照方案上有较大改动。

• GitHub —— 虚幻引擎4完整C++源代码的托管与协作平台。

• 游戏引擎 —— 虚幻引擎4所属的软件类别。

• 虚拟现实 —— 虚幻引擎4重点支持的运行与内容形态之一。