虚幻引擎

虚幻引擎（英文:Unreal Engine）是Epic Games推出的游戏开发引擎，其第一代于1998年推出。虚幻引擎的口号是“世界上最开放、最先进的实时3D创作工具”。该产品已广泛应用于游戏行业，创造了《战争机器》质量效应和《无主之城》等3A大作，它也越来越多地用于满足建筑、汽车、电影和电视等行业的实时3D技术需求。

截至2023年10月13日，虚幻引擎的最新版本为虚幻引擎5.3。2020年5月13日，虚幻引擎5发布。2022年4月5日，《虚幻引擎5》正式版正式开放下载。2023年9月6日，虚幻引擎5.3正式发布。虚幻引擎5不仅支持以PlayStation 5和Xbox为代表的次世代主机，还支持当前世代主机（PS4、Xbox One、Switch）、PC、Mac、Android和iOS。

到2023年，虚幻引擎已从一个游戏引擎转变为全球领先的互动娱乐和实时3D创作工具集，并将先进的实时技术广泛应用于建筑、动画、电影、培训模拟、医疗保健等各个行业，创造了全新的一代。

发展背景

1991年，蒂姆·斯维尼开发了ZZT系列游戏作品，以独特的三部曲形式发行。它还包括一个编辑器，允许玩家创建自己的游戏关卡。受斯科特·米勒的影响，蒂姆·斯维尼将名为“ZZT”的编辑游戏以共享战争的方式放在BBS上试销。

从1991年中期开始，蒂姆·斯维尼用他的个人小公司为ZZT的创作者提供服务，包括定期的电子邮件交流、创作比赛等，形成了最早的创作者社区文化。蒂姆·斯维尼尝试了一种类似于F2P的商业模式，并建立了一个真正的创作者社区。

1991年10月，蒂姆·斯维尼将自己的公司名称改为Epic Mega Games（后改为Epic Games）。Epic成立后，蒂姆·斯维尼拿出了ZZT赚的钱，并邀请id Software的创始人之一马克·雷小山加入Epic，担任负责营销和销售的联合创始人。Mark Rein在加入Epic后不久就进行了几次重要的招聘，并招募了一位热爱游戏的年轻人Cliff Bleszinski。他是克里夫布。

直到1993年12月10日，《毁灭战士》诞生，这是世界上第一款3D游戏。不久后，全球首款基于3D引擎的游戏《雷神之锤》发布。直到1994年下半年，蒂姆·斯维尼开始看到比赛中的问题。虽然他当时拥有一流的游戏引擎，但《毁灭战士》和《雷神之锤》的编辑器非常普通，游戏引擎和编辑器被设计为两个完全独立的部分。蒂姆·斯维尼认为游戏创作的关键是内容，这不同于传统的软件代码。必须有一个更方便的工具平台来支持内容创作。即编辑器是游戏开发的核心，编辑器通过底层引擎的支持实现游戏内容的实时编辑和观看。

虚幻引擎1

第一代虚幻游戏引擎（英文名为Unreal Engine，缩写为UE）由Epic Games于1998年发布。虚幻引擎是专门为制作3D射击游戏而诞生的，其表现力远超同时期的引擎，这使其成为当时业界的宠儿。

Epic团队于1995年启动了虚幻项目。蒂姆·斯维尼选择了游戏和引擎并行开发的路线。他本人负责开发核心3D引擎和编辑器，CliffB是游戏的主要创作者，Mark Rein负责营销和项目控制。经过三年的开发，1998年5月22日，科幻射击游戏《虚幻》终于发布。《虚幻》在当时被视为与《雷神之锤》系列比肩的作品。玩家将扮演一艘犯罪运输船的幸存者，与纳帕利星球上的Skaarj外星种族作战，解放李娜人民。

1999年，Epic发布了虚幻锦标赛，这是幻想系列的第二款游戏。虚幻竞技场系列首次进入第一人称射击领域。虽然它有很多缺点，但它仍然凭借华丽的游戏画面和出色的计算机AI赢得了游戏迷的喜爱。

虚幻编辑器直接调用虚幻引擎渲染场景，让创作者可以预览和测试自己的创作，所有关卡布局都可以实时调整，这是其他游戏编辑器无法同时进行的。

虚幻引擎1在颜色光照和纹理过滤方面的软件渲染性能接近硬件级别的加速，并且虚幻引擎1还支持当时CPU刚刚集成的单指令和多数据指令，这进一步增强了其性能。

随着虚幻引擎的发布，由虚幻引擎创作的十几款第三方游戏已经发布并取得了商业成功。让蒂姆·斯维尼高兴的是，他的偶像约翰·卡马克，同时也是他的商业同事，称赞了虚幻引擎的重大技术突破。约翰·卡马克的支持使虚幻引擎迅速成为游戏开发行业中非常受欢迎的工具。

虚幻引擎2

2002年，Epic发布了虚幻引擎2。与第一代虚幻引擎相比，虚幻引擎2的所有代码几乎都被重写并集成到最新的编辑器中。而且支持虚幻引擎II的游戏也变得更加丰富。《细胞分裂2》、《一把美元》、《彩虹六号:雅典娜之剑》和《虚幻竞技场》都是基于虚幻引擎II的作品。在虚幻2之后，Epic对虚幻引擎2进行了小规模升级以提高其渲染性能，这通常被称为虚幻2.5时代，但它很快被虚幻引擎3取代。

虚幻引擎2运行时是一个跨平台和桌面实时3D渲染解决方案。随着硬件的进步，运行时使用了最新的3D增强功能，并为交互式演练提供了稳定的平台和模拟。

虚幻引擎2是为虚幻锦标赛2003开发的。这个版本的虚幻引擎被虚幻ED3编码完全重写。同时，集成了用于改进虚幻竞技场2004中车辆模拟的Karma physics SDK，并增强了许多元素。随着游戏发展的需要，游戏引擎的内涵也在不断扩展。虚幻引擎2引擎集成了Karma物理加速技术开发包，引擎中的物理效果得到了增强，并开始支持PlayStation 2、XBOX和GameCube等主机平台。

虚幻引擎3

第三代虚幻引擎于2004年首次出现。这款发动机不仅继承了前两代的优点，还在之前的基础上有所升华。逐像素照明取代了逐顶点照明，并引入了伽马校正HDR渲染等功能。一切都变得更容易使用，游戏屏幕在本质上得到了很大的改善。

2006年，Epic Games正式推出虚幻引擎3.0版本。值得一提的是，Epic Games还在2009年免费开放了虚幻引擎3中的开发者工具包，这为小规模开发者或个人开发者提供了极大的便利。为了鼓励小团队和个人开发者，Epic甚至举办“开发者竞赛”，每年提供高达100万美元的奖金。

在2011年游戏开发者大会上，Epic发布了全新的虚幻引擎3实时演示“Samaritan”，该演示利用了DirectX 11支持、高端渲染功能、NVIDIA APEX物理技术等引擎升级功能。

起初，虚幻引擎3在大型主机（PS3、XBOX360等）上广泛使用。），如战争机器、荣誉勋章、空降法宝等。后来PC上出现了很多优秀的作品。在搭载Unreal3引擎的游戏中，《生化危机》、《阿尔法协议》、《战争机器》、《荣誉勋章:空降魔法》、《枪神》和《质量效应之镜之边缘》都是知名大作，尤其是《战争机器》一度创下了PC游戏的品质神话。

虚幻引擎3是一个适用于DirectX 9/10 PC、Xbox 360和PlayStation 3平台的完整游戏开发框架，它提供了大量的核心技术阵列和内容编辑工具，以支持高端开发团队的基本项目建设。

虚幻引擎3支持64位HDRR高精度动态渲染、各种照明和高级动态阴影特效，并且可以在多边形数量较少（通常为5，000-15，000个多边形）的模型中实现较高的渲染精度，这通常出现在数百万个多边形模型中，因此可以用最低的计算资源实现极高的图像质量。虚幻引擎3还提供了强大的编辑工具，允许开发人员随意调用游戏对象，真正实现所见即所得。

集成在虚幻引擎3中的Scaleform GFx使使用Adobe Flash Professional中内置的运动图像作为游戏中的HUD和UI成为可能。它由一组表示视频、视频播放器和视频中包含的单个对象的类组成。可以在HUD中创建视频播放器，这样就可以完全控制游戏中显示的视频。

虚幻引擎3的虚幻Kismet工具允许非程序员在关卡中编写复杂的类似游戏的流程脚本，并允许用户将简单的功能序列对象连接在一起以形成复杂的序列。

虚幻引擎3的游戏内光照和材质的渲染方式从顶点着色改为像素着色，并加入了大量实时光照效果，大大提高了画面的真实感。再加上硬件升级带来的模型多边形面数量的急剧增加，辅以光影法线贴图，玩家可以看到具有真实时代感的画面。

虚幻引擎3还集成了许多现成的游戏技术，包括PhysX物理引擎、SpeedTree植被引擎、EAX5.0声音引擎、AI引擎等。其中PhysX物理加速技术由NVIDIA推广，在PhysX游戏中会有更好的效果。

虚幻引擎4

2005年8月，Epic Games副总裁Mark Rein透露，虚幻引擎4自2003年以来一直在开发中。直到2008年，Epic Games的首席执行官兼创始人蒂姆·斯维尼表示，该引擎“基本上”已经开发完成。2014年2月22日，Epic发布了虚幻引擎4。虚幻引擎4在渲染方面取得了巨大的进步，并创建了新的物理引擎混沌。目标是实现照片级的真实感，希望让它看起来像一个真实的场景。虚幻引擎4的渲染速度将比以前提高很多。该函数不仅可用于光线跟踪，还可用于其他性能GPU。

与此同时，虚幻引擎4的跨平台特性可以支持Xbox One、PlayStation 4（包括索尼的Project Morpheus虚拟现实设备）、Windows PC、Linux、Mac OSX、HTML 5、iOS和Android。

Epic在2014年初以每月19美元的价格向开发人员提供虚幻4引擎。在2015年3月3日宣布免费后，Epic官方表示将提供一定比例的退款，每个支付虚幻4引擎订阅费的用户将获得虚幻商城30美元的支付限额。

2014年9月4日，Epic Games正式宣布学生、大学和其他教育机构可以免费使用虚幻引擎4服务和工具，包括之后的定期更新。此外，Epic公司创造性地提出了开源共享方案:即免费向外界提供游戏引擎。当开发者使用虚幻引擎开发的游戏，每个季度的收入超过3000美元（约2万元人民币）时，他们将支付5%的利润。如果是一些免费的游戏或者内部项目，是不会收费的。2020年以来，为了照顾小型游戏开发团队，提高了分成门槛。只有当总收入达到100万美元（约700万人民币）时，才需要提供5%的份额。

2016年11月15日，虚幻引擎于4月14日正式发布。该版本包括一个针对VR优化的新正向着色渲染器，该渲染器可以在游戏中实现清晰的多采样抗锯齿。新的接触阴影功能可以渲染复杂物体的美丽阴影细节。在这个版本中，增加了静态网格的自动LOD生成的新功能，该功能不需要第三方库。您也可以在兼容的Android设备上使用Vulkan，并且仍然支持Visual Studio 2015。

2019年4月2日，虚幻引擎于4月22日正式发布。除了正式加入实时光线追踪技术以准确呈现实时光照和阴影效果外，我们还加入了实时编码并加快了构建时间，并开始支持微软最新的Visual Studio 2019作为源代码开发工具。

2021年8月19日，虚幻引擎于4月27日正式发布。该版本极大地改进了GPU Lightmass的功能。在新推出的3D配置编辑器的帮助下，可以更轻松地为LED音量或其他多显示器渲染应用程序设计nDisplay设置。虚幻引擎4.26中引入的虚拟相机系统得到了显著改进，将支持更多功能，包括多用户编辑、重新设计的用户体验和可扩展的核心架构。还有一个新的iOS应用程序Live Link Vcam，它是专门为虚拟相机功能设计的。该系统允许用户使用iPad等设备在虚幻引擎中驱动电影摄像机。

在该系统中，编辑器支持多用户操作，用户体验可以重新设计。虚拟相机的输出可以传输到合成、媒体框架、编辑器视口或任何运行虚幻远程应用程序的设备。支持用户在输出（屏幕）上覆盖自定义UMG控件，并在编辑器或设备上与它们进行交互。您还可以为触摸屏以外的硬件输入设备提供内置支持，例如控制手柄。

虚幻引擎4摄影特效系统可以在现实中模拟相机和镜头，以创建像电影一样的视觉效果，包括光学失真、色差、动态模糊、景深等。虚幻引擎4创建的数字人渲染算法已经支持包括皮肤、面部、眼睛、头发甚至人物在内的情感表达和呈现。

在实时光线追踪方面，虚幻引擎4可以非常仔细和严谨地提供光线的一些技术效果。以前的效果主要是折射、光影等。现在它可以反射水中的光线，同时它还支持柔和阴影等效果，并且它还可以实时调整光线从眩光到柔和。此外，您还可以看到实时折射和软阴影，这些都可以实时呈现。

除了光线跟踪器之外，虚幻引擎4还添加了一个无偏路径跟踪器，以提供间接照明路径来实现完整的全局照明效果，从而在引擎中实现真正的真实效果参考渲染。它可以改进unreal engine场景中的工作流内容，而无需将其导出到第三方离线路径跟踪器进行比较。

在虚幻引擎4中，Epic在C++语言中加入了实时编码开发的迭代功能。现在迭代编译的响应速度更快，性能更好，大大减少了编译次数，编译速度比以前快30%，增量编译快350%。此外，还增加了代码的实时编辑功能，可以在编辑过程中更改代码而不影响游戏。

虚幻引擎5

2020年5月13日，虚幻引擎5正式发布。2022年4月5日，《虚幻引擎5》正式版发布下载。虚幻引擎5保留了虚幻引擎4编辑器的所有功能，同时在工作流程和用户体验方面进行了大量改进。通过《堡垒之夜》和《黑客帝国觉醒:虚幻引擎5》的演示体验，虚幻引擎5的高保真模拟能力实现了一个全新的过程:通过模拟制作电影。

虚幻引擎5允许用户在Windows PC、PlayStation 5、PlayStation 4、Xbox Series X、Xbox Series S、Xbox One、任天堂Switch、macOS、iOS、Android、ARKit、ARCore、OpenXR、SteamVR、Oculus、Linux和SteamDeck上部署项目。你也可以在Windows、macOS和Linux上运行幻觉编辑器。对于已经注册了PlayStation 5、PlayStation 4、Xbox Series X、Xbox Series S、Xbox One和任天堂Switch的开发者来说，无需为平台主机工具和代码支付额外费用。

2022年11月16日，虚幻引擎5.1正式上线。在该版本中，基于虚幻引擎5推出的开创性功能集，该引擎的健壮性和效率已提升到一个新的高度，使其被各行各业的创作者广泛使用。虚幻引擎5.1为动态全局照明和反射系统Lumen、虚拟微多边形几何系统Nanite和VSM奠定了坚实的基础，并支持游戏和体验在具有足够处理能力的下一代大型机和PC上以60fps的速度运行。同时，Nanite也进行了更新，提供了可编程的光栅化程序，可以通过全局位置偏移实现由材质和不透明遮罩驱动的动画和变形。

虚幻引擎

2023年5月11日，虚幻引擎5.2正式上线。其亮点之一是首次对苹果Apple Silicon芯片的原生支持，这意味着虚幻引擎可以在不依赖Rosetta技术的情况下充分发挥M1和M2系列苹果芯片的性能。

2023年9月6日，虚幻引擎5.3正式发布，它带来了很多全方位的改进。除了增强核心渲染、开发人员迭代和虚拟制作的工具集外，新版本还引入了用于渲染、动画和模拟的实验性新功能，这使您有机会在UE5中测试扩展的创意工作流程，并减少了反复切换到外部应用程序的需要。

虚幻引擎5中的音频播放行为在声音提示中定义，可以使用声音提示编辑器编辑声音提示。在这个编辑器中，您可以组合多个声音资源并混合它们，以便生成单个混合输出并将其存储为声音提示。

在原版的基础上，虚幻引擎5主要有两个突破——Nanite和Lumen。这两者的出现可以大大提高屏幕性能和开发效率，更轻松地为玩家带来视频级的视觉体验。

Lumen是一种全动态全局照明和反射解决方案，可以实时响应场景变化和光源变化，间接照明和照明反射都会实时变化。该系统可以渲染间接漫反射，支持无限反弹和间接镜面反射。

Nanite是一个虚拟的微多边形几何系统，用户可以直接导入具有电影质量的源艺术资产，并且可以保证帧率稳定而没有任何明显的失真。Nanite非常智能，它只能流式处理您可以感知的细节，并且可以在很大程度上消除对多边形数量和绘制调用的限制。

蓝图：Blueprint是一种以C++为编译目标的可视化编程语言。它最早出现在虚幻引擎4中，本质上是为了跟上低代码的时代潮流，用图论取代文本，使开发人员不必拘泥于语法导致的基本问题。图形语言最大的优点是可以在代码中显示各种树形逻辑，大大提高了开发效率。

渲染能力：虚幻引擎的渲染系统是其行业领先的图像质量和出色的交互实时体验的关键。虚幻引擎可以实现快速的处理速度，并且还可以实时预览，具有超强的渲染能力，使虚拟人物更加立体和真实。虚幻引擎5引入了一系列开创性的功能，以惊人的高保真细节渲染实时场景。在虚幻引擎中，实时渲染使导演能够纵观全局，所见即所得。

非线性工作流：与传统工作流程相比，虚幻引擎的主要步骤分为在DCC中创建资产、导入虚幻引擎、构建场景、编写素材照明、序列、编辑素材和输出。在EPIC官方给出的虚幻引擎的使用过程中，它允许用户在任何环节进行任何修改，这不仅节省了时间，消除了因为一个小bug而严重影响整个作品的可能性，而且给了创作者更大的自由发挥空间。

非真实脚本：UnrealScript是EPIC GAMES为虚幻系列引擎创建的各种C/JAVA语言，以满足游戏编程的自然需求和细微差别。而且，在21世纪初，UnrealScript已经支持时间、状态和网络复制等功能，从而大大简化了游戏编程的难度，并为3D游戏程序员提供了一种同样清晰、简洁和可靠的编程语言。但是，虚幻引擎4发布后，新版本不再支持它。

虚幻购物中心：虚幻商城旨在为虚幻引擎开发者提供高质量的内容平台，并帮助用户开发商业项目或教育应用。在商城中，用户可以根据自己的需求购买教程和学习路径，还可以出售相关物品。买家购买相应的物品后，可以参与商品的评论并给商品打分。商城中的一些内容是永久免费或限时免费的，用户可以免费使用。

Epic：Epic多年来一直在开发一种新的编程语言。新的编程语言被称为“Verse”，就像元宇宙本身一样，它将公开开发。Epic承诺无限制地公开所有描述、规范和工具。客观地说，不需要新的编程语言，现有的所有编程语言都是图灵完备的。但是在可扩展性（数百万程序员为数十亿用户开发应用程序）、事务和互操作性方面，Verse可以提供比现有编程语言更多的功能。

游戏场：虚幻引擎支持移动平台、主机和PC等平台，XR（AR、VR和MR）也可以使用。使用unreal engine基于物理的光栅化和光线跟踪渲染，您可以通过使用动态阴影选项、屏幕空间和真正的3D反射、各种照明工具和基于节点的灵活材质编辑器来创建实时内容。凭借其多年的游戏产品开发和积累，Magic Engine提供了稳定的引擎技术支持，并且在许多游戏平台中都有爆款产品，使其受到更多开发者的信赖。在虚幻引擎用户中，中国占据全球第二位，腾讯持有虚幻引擎48.2%的股份。

建筑领域：在建筑领域，数据的显示非常重要。虚幻引擎5允许创作者在其建筑可视化中包含更多信息和数据，并为场景提供高视觉保真度。虚幻引擎可以从各种3D、CAD和BIM应用程序中高保真导入数据；您可以使用远程协作工具让其他人参与其中，这便于实时交流。同时，可以使用VR/AR展示三维城市。

影视领域：Epic Games与奥斯卡奖、艾美奖奖和英国电影学院奖得主的电影制作人和软件工程师一起，正在使用虚幻引擎的实时技术突破电影和电视制作的界限。实时渲染可以提供即时反馈，从概念图的第一个版本到最终图像使用相同的资产，消除制作过程中的浪费，并在营销、互动和场馆娱乐体验中重用这些资产。用户可以使用MetaHuman创建高度逼真的数字人类角色，为他们制作动画并在虚幻引擎项目中使用它们。

广播和直播活动领域：虚拟生产以其“灵活性”和“降本增效”的优势成为备受追捧的“商业蓝海”。虚幻引擎可以将现场表演与CG混合在一起，并与disco、Pixotope、Ross Video、stYpe等主流工具直接连接。作为一个可预测的平台，虚幻引擎可以继续工作。

动画领域：随着科技的进步和渲染技术的成熟，虚幻引擎的动画制作方法获得了许多制作人的好评。实时渲染在创作时带来了高效率和直观的可视化效果。当导演需要查看镜头修改时，他不必等到第二天早上才能立即看到镜头修改的结果。虚幻引擎功能齐全，内置动画工具，并为制作环境提供了地形系统。它有一个粒子系统，一个物理系统和一个多轨道非线性编辑器，支持基于头发的头发，并可以与性能捕获工具连接。通过虚幻引擎，可以创建一个跨媒体管道，让IP跨越线性动画内容的边界，进入游戏、移动和VR等平台。

汽车和运输领域：您可以使用虚幻引擎让客户体验VR试驾，或者在高保真设计上进行迭代。我们还可以设计各种HMI、信息娱乐系统或数字座舱体验，为客户提供时尚的驾驶体验。所有数字参考模型都存储在一个地方，用于快速原型制作、协作设计审查、HMI测试、人体工程学研究和配置器开发。

模拟场：虚幻引擎可以提供高保真图像和必要的控制功能，并且具有价格优势。虚幻引擎为非程序员提供对源代码、C++ API接口和基于节点的脚本的免费访问。根据用户的需求，我们可以导入资产来定制模拟应用程序，也可以使用虚幻商城中的资产来快速构建概念原型。

人机接口：虚幻引擎是一个丰富的工具集。使用蓝图可视化脚本可以实现快速创建和迭代、具有完整版本控制支持的协作、桌面计算机上的即时预览设计和直接访问源代码。使用可缩放渲染器，可以创建漂亮的3D交互式视觉效果。使用粒子系统尼亚加拉VFX使设计更加生动，并允许用户通过可下载的内容立即更改用户界面的外观和功能，从而实现定制体验。

虚幻引擎目前支持多种硬件平台，包括高通技术公司的高通骁龙汽车平台。Siili Auto定制的信息娱乐系统和Vectorform的数字产品和用户体验平台也已支持虚幻引擎。此外，它正在开发对微内核实时操作系统QNX中微子RTOS和黑莓QNX地图导航的支持。

其他应用领域：虚幻引擎可以为用户提供开箱即用的高质量实时渲染、免费源代码、健壮的C++ API接口、Python和blueprint脚本-所有这些都可以帮助用户定制虚幻引擎并制作他们喜欢的内容。并且Epic的专家团队专注于服务用户，甚至安排定制的现场培训和支持。