从设计角度深度揭秘《黑神话：悟空》精美画面是怎么做的？UE5引擎+Lumen 全局光照，你真能分清虚拟和现实吗？

《黑神话·悟空》上线三天，简直火得一塌糊涂，8月20日上午10点，国内外都是火出圈，游戏科学放出了《黑神话：悟空》全新12分钟UE5实机测试集锦，长达12分钟的实机演示再次点燃了玩家的热情，《黑神话：悟空》直接冲到了B站热搜第一的位置。在YouTube上，视频放出5小时后就突破了五十万的播放量。

据悉，该视频内容基于 EPIC GAMES 研发的虚幻引擎 5（Unreal Engine 5）实机录制，使用了 NVIDIA 的 DLSS 技术，支持 4K 分辨率与杜比全景声。

上手深度玩了两天，现在小编的天命人进度卡在第三章，有没有自愿带飞小编的大佬，一把送走天命人的那种。好了，不开悟空的玩笑了。那废话不多说，进入正题和小编好好聊一聊黑神话悟空了，作为国内3D设计行业的一员，不禁想要探究游戏当中如此多的毛发，雪花，焦散，粒子…….特效是如何实现的，并且上手打斗过程也完全感觉不出明显的卡顿。

小编要聊的切入点和游戏博主会不太一样，我们主要来看看黑神话的技术和所用到的虚幻5引擎的各种图形技术，下面就跟随小编及《黑神话：悟空》游戏科学联合创始人、《黑神话：悟空》技术总监在知乎上的互动，一探这款3A大作背后的黑科技的秘密吧。还有他的性能优化做的怎么样。

《黑神话：悟空》呈现的极致精美的3A视觉效果，小编觉得是相当震撼的，整个游戏给人的感觉就是一部西游大片，从视觉角度上完全是不负3A大作之名。其实要归功于这几个方面原因：

一方面是精美的美术资产，素材质量非常高，很多资产都是制作组去国内的历史古迹实地高清扫描，精心制作的。游戏里各种妖怪也是栩栩如生，配合很棒的毛发效果，看着很逼真，这就是小编记忆中西游记应有的妖怪形象；

另一方面开发组也很好地运用了虚幻5的Niagara粒子系统，大量使用GPU计算的粒子效果和体积雾，来实现游戏中逼真的风沙、大雪、云气等天气效果，非常真实！

游戏中还有很多彩蛋，小细节，会让你会心一笑，觉得开发者很用心的，比如你在雪地上走 不仅会留下脚印，就连你的大棒子都会在雪地上划出痕迹。这个痕迹是用位移贴图做出来的，就特别精细，同时也几乎不耗费资源。

黑神话的分镜设计做的也非常棒，以大片的标准画分镜，再加上动捕上下的功夫，和优秀的配乐，配合下来就使得游戏的过场动画演出堪称一绝，小编经常打着打着就陷进去了，完全分不清是现实还是虚幻。有好多次在BOSS战前后的过场，小编都有被爽到。

说了《黑神话：悟空》这么惊艳的地方，回过头来看，其实还是有值得改进的地方，比如开篇二郎神的人物及游戏中所有人物表情都比较僵硬，二郎神飞的过程中，面部还崩坏了一下，有些人物神态缺少表现力，好在黑神话中长相拟人的角色并不多，妖怪们的神态倒是不至于让人产生恐怖谷效应。

从技术方面来说，黑神话是目前为数不多的使用虚幻5引擎 + C++语言打造的3A游戏，自然而然 它也用到了不少虚幻5的技术，除了我刚才讲到的Niagara粒子系统外，其实对黑神话来说最重要的，小编认为是Nanite。

UE5 & Nanite 技术加持

Nanite是虚幻5的几何解决方案，他的理念是把几何“虚拟化”，目的是为了优化复杂模型的渲染性能，具体来说 以往游戏的几何模型处理，都需要把模型数据完整加载进显存，才能渲染。

而Nanite的处理方式是按需加载，它会把完整的几何数据分割成很多个小单元，然后基于摄像机视角和物体的可见度，只加载当前需要的模型部分，且动态地调整每个“小单元”的精细度，这就可以节省资源。所以你会发现，黑神话悟空的显存消耗是显著低于很多同体量游戏的。

UE5 发布时展示了非常惊艳的 Nanite 技术，使用 Nanite 之后可以高性能渲染出面数以亿计的超高精度场景。这意味着我们可以使用精度非常高的模型去制作我们的场景。

结合 UE5 的新阴影渲染技术 virtual shadow map（虚拟阴影），还可以渲染非常高细节度的阴影。

Nanite 带来那么高精度的画面，是不是我的电脑更加带不动了？@招招 称，事实上刚好相反。Nanite 本身的作用是优化性能，实际上 Nanite 才是拯救显卡的神器。

我们非常多的场景在 Nanite 的加持下获得 50% 以上的帧率提升。以视频中这个大殿为例，是一个复杂度非常高的场景，里头的亭台楼阁都是非常精细的、可以放大作为场景建筑使用的高面数模型，在 RTX2060@1080p 下，开启 Nanite 可以轻松达到接近 70fps，而关闭后大概是 38fps 左右。提升非常明显。

自动调整的LoD

你要知道在以往的游戏里，开发者必须手动制作高模低模多套模型，来适应不同的LoD，离得远用低模，离得近用高模，这个都需要开发者自己慢慢去调，并且开发者必须定义严格的几何预算，包括你用多少面数、drawcall数、存储消耗，要考虑非常非常多东西。比如说超高精度的模型，开发者是不敢轻易去使用的，因为做LoD你要一点点手动减面优化模型，这个实在太费事了。

所以为了效率可能一开始就不会把模型做得特别精细，这其实就限制了开发者的创作自由，而引入Nanite之后，开发者就可以放心使用影视级资产，Nanite会帮你搞定LoD的问题，可以在保证质量的情况下提高开发效率。

游戏科学的主美杨奇就曾经透露：一开始黑神话的建模普遍在60-200万面，高精度的大型资产可能要达到500-600万面，很高精度的模型了。在传统管线里只能缩水才能跑得动，所以当时UE5 Nanite技术的登场对他们来说真的是雪中送炭，最后他们扫描制作完很多场景，比如大足石刻，达到了2000-5000万面，这样逆天精细度的资产，却依然可以用在游戏里面，而不影响性能，除了开发者省事之外，Nanite的动态调节还可以避免。

LoD在高低模之间切换过于突兀的问题，就不会有这种pop-in pop-out，现在你可以理解为什么虚幻5当时官宣之后，游科会这么快决定换用虚幻5来开发了吧

UE5 & Lumen 全局光照

UE5 另一个非常强大的功能是 Lumen 全局光照。使用了 Nvidia 在 RTX 平台下的性能优化神器 DLSS 后，基本不变的画面，帧率从 44.72 提升到 71.42（RTX2060@1080p，DLSS 开启 Balanced 模式）。

全局光照大家可能都听过，是一系列用来模拟光源对物体的直接光照以外，再次反弹而产生的间接光照的技术，而曾经的绝大多数全局光照技术，都只能模拟1次间接光的反弹，而 Lumen 的划时代意义在于，它模拟了光线无限次反弹的效果，所以也在业内有着“小光追”的称号。

游戏里的全局光照选项，就是对应了Lumen，他其实是多种光照技术的组合，Lumen的理念是牺牲尽可能少的性能，来实现接近光追的效果，所以它做的很多事情，其实都是效率优先的，比如Lumen会把复杂的三维模型简化成二维平面，来实现更高效的全局光照计算，比如Lumen会把前一帧光照信息储存到表面缓存里，供后一帧复用，来计算间接光照。

这样来模拟光的无限次反弹，就比你每一帧都需要去做计算，性能要好很多，就兼顾了效果与性能，黑神话悟空其实默认就是开启Lumen的，不过低档全局光照基本没有用到多少Lumen的特性，而当我们开启比较高档的全局光照之后，你可以看到这个Lumen的效果还是非常不错的，至少光线的氛围挺对的。

不过Lumen并不是十全十美的，比如他的反射为了提高效率，是优先使用屏幕空间反射，还有立方体贴图这些非光追的传统光栅化方案，最后再结合一些光追反射来做的，这意味着很多传统方案的缺点也被保留了，比如屏幕空间反射顾名思义，它直接反射屏幕上有的东西，那他毕竟不像光追那样基于真实的物理，处理不好就会变成这样。

完全错误的一个反射效果，包括复用表面缓存中的光照信息会带来不小的误差，以及它会让光照质量受到帧率影响，毕竟要复用前一帧的信息，如果你的帧率太低，那两帧间的光照差距会非常大，就会出现欠采样导致的噪点啊、模糊啊，各种各样的问题 你可以看到就这种效果，所以Lumen还得在高帧下才能发挥出来。

还有一点，就是Lumen本身其实是支持硬件光追加速的，但不知道是不是出于兼容性和性能的考虑，游科还是用了纯软件的Lumen，完全没有调用光追单元，这就导致Lumen下的阴影部分是没法使用光追方案的，黑神话依然用了比较传统的光栅化阴影，它的植被用的是级联阴影贴图（CSM），其他部分用了虚拟阴影贴图（VSM）。

级联阴影的问题就是，它会有很明显的这种精度切换导致的pop-in pop-out，低精和高精切换的变化感知很强，我相信跑过测试，仔细看过植被阴影的同学应该都有发现，不过黑神话悟空是同时支持Lumen和ReSTIR GI，也就是我们常说的路径追踪，两种全局光照方案的，或者说得再详细一点，它是基于Lumen开发的，但在后来加入了对路径追踪的支持，显然是跟NV有关系。

那Lumen和路径追踪是两种完全不同的方案，他们是有点互斥的，不应该同时开，但黑神话的画质菜单做得有点不太好，他没有引导你去二选一，所以你要想开光追，我就建议你最好把全局光照降到最低，阴影和反射这两项也要开最低，这样光追才能有正确的效果，路径追踪是真正完全基于物理的光追，他就没有像刚刚Lumen的那种水面反射问题，都是真实的反射，阴影也不会有硬切精度的感觉，毕竟它是真实的光追阴影。

据称，其目标依然是瞄准主流玩家的 PC 配置。所以目前广泛使用的显卡（当然是指独立显卡 XD），是会全力支持适配的，各位担心显卡会燃烧的玩家请放心。