UE5数字孪生新特性

虚幻引擎 5的发布正在许多行业掀起波澜。它改变下一代游戏开发面貌的潜力是显而易见的，而电影和电视、现场活动、建筑、汽车等领域的创作者都有很多值得庆祝的地方。但用于生成高度逼真、高精度、大规模开放世界的开创性新工具集同样适用于模拟行业。在这里，我们将只看一些亮点，并研究它们对这个社区的意义。

1、更大、更准确的开放世界

使用 UE5，天空不再是极限。一个新的世界分区系统改变了关卡的管理和流式传输方式，使得处理更大的世界成为可能，即使这些世界本来是没法放入内存，或者需要很长的加载时间。使用 World Partition，世界以单个持久关卡存在，该关卡自动划分为网格。在 Unreal Editor 中，你可以在新的 World Partition Editor 窗口中选择要处理的感兴趣区域。在运行时，仅根据距离传输必要的单元格。

与 World Partition 携手合作，一个新的每个Actor一个文件(OFPA) 系统意味着多个开发人员可以同时在同一级别上工作，而不会互相干扰，从而实现更快、更具协作性的工作流程。同时，数据层使你能够将同一级别的多个变体（例如白天和夜间版本，或完整和已损坏的资产）作为存在于同一空间中的层，并且可以在运行时通过蓝图启用或禁用。

在虚幻引擎 4 中，你可以创建的世界大小的限制之一是精度。虚幻引擎 5 引入了对大世界坐标的支持(LWC)，它为各种系统提供双精度浮点数据。这极大地提高了 Actor 放置精度和方向精度，并为创建绝对庞大的世界奠定了基础，而无需变基或其他技巧。除了核心数据类型之外，HLSL、Niagara 视觉效果和混沌物理还启用了 64 位精度。后者现在也能够以固定的滴答间隔在自己的单独线程中运行，以进行更可预测、可联网的模拟。

这些新工具集增强了现有的虚幻引擎功能，可将真实世界的数据带入你的实时应用程序，例如地理配准插件，可让你将虚幻引擎关卡中的位置与物理空间中的位置相关联。此外，虚幻引擎生态系统也提供了惊人的支持，包括Cesium for Unreal及其 3D Tiles 集成、ArcGIS Maps SDK for Unreal Engine和SimBlocks.io CDB Datasmith Exporter。

未来更有希望。当我们开始看到 AI 解决方案增强捕获的地理数据时，例如Blackshark，他们的使命是提供整个星球的语义、逼真的 3D 数字孪生，作为 Unreal Engine 的插件，AVES Reality创建了世界各地的专用 VR 孪生作为虚拟测试环境，以及其他几个 - 未来看起来令人兴奋。社区中同样重要的工作正在由语义非常大的世界开放标准（如3D Tiles Next ）完成，这些标准不仅包含基本信息，还包含使模拟能够更智能地与其环境交互的属性。

2、实时照片写实

一个很大但不可信的世界有什么用？在虚幻引擎 5 中，许多新系统结合在一起，使你能够创建令人惊叹的细节沉浸式世界，这些世界很难与现实区分开来。

借助UE5 新的虚拟化微多边形几何系统Nanite，你可以直接导入源资产，例如设备、车辆或建筑物的高度详细的 CAD 模型，以及地形和环境的数百万多边形摄影测量扫描，而无需对其进行降级。Nanite 让你可以创建非常详细的场景，而无需将细节烘焙到法线贴图或担心绘制调用约束。它通过智能流式传输和仅处理你可以感知的细节来工作。

要以最佳状态显示非常详细的几何图形，你需要非常详细的阴影。这就是虚拟阴影贴图(VSM) 的作用。本质上非常高分辨率的阴影贴图，VSM 将阴影贴图分割成图块，这些图块仅在需要时根据深度缓冲区的分析来分配和渲染以对屏幕上的像素进行着色——很像Nanite。

许多场景的真实感来自于它的照明方式。长期以来，我们一直可以通过大量的繁琐工作来创建可接受的实时照明和反射——例如，创作光照贴图 UV、烘焙光照贴图和放置反射捕捉。在虚幻引擎 5 中，Lumen改变了这一切。借助完全动态的全局照明和反射系统，间接照明会立即对直接照明或几何形状的变化做出反应——例如，随着一天中的时间改变太阳的角度、打开手电筒或打开外门。该系统在从千米到毫米的尺度范围内，在巨大、详细的环境中渲染具有无限反弹和间接镜面反射的漫反射。甚至还支持发射材料。

自 Quixel 于 2019 年加入 Epic Games 大家庭以来，整个Quixel Megascans库—世界上最大的基于真实扫描数据的 AAA 级电影级资源库——已免费供所有人使用虚幻引擎。在 UE5 中，我们更进一步。Quixel Bridge现在直接内置于虚幻编辑器中，让数千种极高质量的资产——包括材质、建筑、环境、道具、植物和最近的树木——触手可及。这只是一个拖放的问题。

在库中找不到你要查找的确切内容？现在你可以自己扫描任何你想要的东西。RealityScan 是一款新的免费 3D 扫描应用程序，由 CapturingReality（Epic Games 系列的另一个新成员）和 Quixel 开发。RealityScan目前处于有限测试阶段，抢先体验将于今年晚些时候推出。

当 Lumen、Nanite、VSM 和从现实中捕获的数据结合起来，并与Volumetric Clouds和Water System等现有功能一起使用时，你就有可能创造出令人惊叹的真实世界，让你的最终用户完全沉浸其中。

3、语义丰富的体验

所以现在它很大，很漂亮。但它聪明吗？毕竟，游戏引擎需要有多智能？

是时候把误解留在门口了。虚幻引擎 5 发布时提供了一系列出色的 Beta 和实验性功能，这些功能为你构建下一代场景生成器或训练配置器以训练人类和机器铺平了道路。

4、人工智能 (AI) 和逻辑

以人工智能为例。UE5 中的新功能使你能够创建比以往更可信的 AI 代理。MassEntity为面向数据的计算提供了一个框架，可以在性能至关重要的地方使用，包括在场景中模拟数以万计的 AI 代理。此外，还有智能对象——放置在 AI 代理和玩家可以交互的关卡中的对象集合。该系统易于配置，可以为你的场景添加前所未有的交互性。

AI 代理导航也有重大改进，具有Mass Avoidance和Zone Graph等功能。Mass Avoidance 为使用 MassEntity 系统的任何实体提供高性能回避，而 Zone Graph 通过特定导航流程提供高效的长距离导航。

然后是State Tree，这是 Unreal Engine 的可扩展且通用的分层状态机，它将行为树中的选择器与状态机中的状态和转换相结合。有了它，你可以创建保持灵活和有条理的高性能逻辑。

5、机器学习 (ML)

使用虚幻引擎创建基本事实的自治系统通常连接到它们自己的神经网络。UE5 引入了神经网络推理(NNI)，这是一个用于在虚幻引擎中实时评估神经网络的原生插件，使开发人员能够直接集成标准的 ML 训练框架。

该插件提供了基于机器学习的 ML Deformer 系统等功能，该系统可以通过 ML 网络压缩非常高分辨率的顶点偏移数据并实时回放。该系统是许多基于 ML 的解决开发挑战的方法的基础，包括动画、基于 ML 的 AI、相机跟踪等等。

NNI 支持行业标准的 ONNX 模型格式，并且可以运行从标准 ML 训练框架（PyTorch、TensorFlow、MXNet 等）导出为 ONNX 的任何模型。这使用户能够从任何地方获取他们的 ML 模型并直接在引擎中运行它们。该团队与 Microsoft 密切合作，使用他们的ONNX Runtime项目作为 NNI 插件推理系统的核心。

原文链接：Unreal Engine 5 offers significant new potential for the simulation industry

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