从“小诤”漫步火星说开去，探讨游戏引擎助力实体经济发展

脱胎于游戏，不止于游戏

1976年7月20日，火星探测器“维京1号”着陆器正式着陆火星。它是人类首颗成功着陆火星的卫星，开辟了人类探索外太空的新纪元。人类第一张火星地表影像由它按下快门。从球形山、大黄云到“人面石”金字塔，人类对火星逐步加深印象。时间條忽而逝。45年间，人类无数次地想过拜访火星，试图拨云开雾来次亲密地接触。借助计算机图形、云计算、芯片等技术，11月7日，在数字航天员小诤带领下，我们得以欣赏火星上的陨石坑奇观、水手峡谷，站上太阳系最高山脉—奥林匹斯山。蜉蝣天地，浩瀚星空莫不是如此。

“大型、超写实、高沉浸“的火星场景

“大家好，我是小诤，新华社数字记者、全球首位数字航天员。这里是新华社火星分社。今天，我们将开启一次火星之旅、也是一次未来之旅。”

推开舱门漫步火星前，小诤在火星测试站对地球人发起旅行邀约。 作为超写实数字人，她拥有5000种不同微表情，将近10万根发丝，40根骨骼驱动的手指。难怪有网友看完视频后会调侃：“完了，我成替身了。”这从侧面证明了小诤的高逼真度。 11月7号当天，她跟“祝融号”探测器沿着天问一号降落地乌托邦平原，展开星际冒险旅行。

她们在直径3200公里的乌托邦平原漫步，途径阿拉伯台地，边走边欣赏陨石坑奇观，来到水手峡谷。后者全长4500公里，相当于从沈阳到曾母暗沙的距离。 一路上，天空偶尔被陨石划破，呼啸声震碎了片刻的宁静。地面上也会刮起龙卷风，让小诤的冒险旅程更为真实刺激。 基于火星真实的地理环境，新华社媒体融合生产技术与系统国家重点实验室和腾讯互娱NExT Studios精心策划了本次冒险攻略。 客观来讲，跟前几期空间站播报场景相比，本次的火星探秘场景无疑要复杂得多。 据悉，这是NExT Studios首次使用UE5 实时出片，主要探索的是大场景、海量高解析度模型在 UE5 中的极限表现。 角色资产制作流程上，NExT依靠自研 xFaceBuilder®（人脸制作管线） 和 xMoCap®（基于光学动捕的动画生产管线）两套管线。 场景制作上，引入了 Houdini 过程化资产生成（PCG）能力。这些大大加速了场景资产的生产效率。 笔者了解到，整套场景和角色资产前前后后耗时不到3个月。由于大量资产可复用，未来可复用至实时互动场景。 “这次火星之旅，是在多场景数字人资产运用取得了一定积累后，面向大规模可交互数字场景开展地关键尝试。”接受媒体采访时，NExT Studios 新技术研发中心副总监葛诚说。“你可以说它面向全真互联网的超级数字场景雏形。”

技术是基石，也是动力

技术是践行超级数字场景的基石。 聚焦至本期小诤火星漫步探险，充分利用了游戏引擎虚幻5两大最新技术：Nanite（虚拟几何体系统）、Lumen（动态全局光照）。 展开来讲，Nanite可实现无限制地直接导入高精度模型，无需额外处理。这意味着由数以亿计多边形组成的场景可灵活应用在虚拟引擎中。 当小诤踏上乌托邦平原时，她脚下任何一块石头都拥有十万多个多边形。整座平原拥有超过数十亿乃至百亿个多边形。 不止大家有没有发现，太阳移动时，小诤跟祝融号阴影会随着直射角度实时变化。这主要得益于虚幻5 Lumen技术。它能够对场景和光照变化做出实时反应，无需专门的光线追踪硬件。 开发者再不需要编辑光照贴图、等候光照预烘焙、设置反射捕捉……所见即所得，你在引擎里看到的，就是最终的光影效果。 UE5里火星上的一切，极度贴合物理世界规律。

虚幻5 PS5实机演示

水滴石穿非一日之功。虚幻5能成功推出Nanite、Lumen两大技术，离不开30年来，数千工程师打磨几十款产品积淀下来的经验。 上述两大技术确实是软件算法层面的集大成者。换个视角来观察，会发现在硬件层面实现实时光线追踪功能要早得多。 变革首先发生桌面芯片上。2008年英伟达发布RTX GPU、微软推出DXR API，从硬件层面真正实现了实时光线追踪功能。 该功能升级至移动芯片前后耗时接近13年。从软件算法到硬件芯片，双方实现光线追踪功能路径不一。共同点在于，核心诉求都是为极致还原物理世界，提升玩家游戏体验。 

如今，实时光线追踪功能正在成为开发者的一项常规武器。

不止于游戏，数字经济的卡脖子技术

倘若回溯虚幻引擎进化史，不难发现迭代路线一直围绕极致还原物理世界，可视化提升易用性，降低开发门槛上。 以虚幻4举例，核心代码从脚本语言UnrealScript改成了C++，同时还为编程小白提供了更容易上手和学习以及高效率的Blueprint蓝图系统。 鉴于上述强大的性能，虚幻引擎吸引了越来越多跨圈开发者，如影视从业者、汽车甚至港口机场首席信息官。叠加新特性的虚幻5无疑加速了这一跨界应用趋势。

《西部世界》 

以影视行业举例，利用虚幻引擎的虚拟制片早已大行其道。在第三季《西部世界》中，西班牙巴伦西亚标志性的综合建筑体—艺术科学城成为了Delos财团的总部。 室外镜头采取实地拍摄，可《西部世界》创意团队设想的室内镜头—从Charlotte Hale办公室窗口能看到外面精美的综合建筑，却要受到摄影棚场地限制。 鉴于此，Epic Games、Fuse Technical Group跟西班牙视觉特效工作室强强联手，帮助HBO在洛杉矶一个摄影棚里宽50英尺、高22英尺的LED幕墙上创造了所需的环境。 通过使用LED幕墙和虚幻引擎实现实时摄像机内视觉效果，《西部世界》团队得以拍摄到与实景一致的透过玻璃照进来的环境光，以及室内光滑家具上的准确反光。 需要指出的是，当摄像机在场景中移动时，它们全都呈现出正确的视差。这大幅节省了外场实景拍摄成本，且能实时替换迭代场景。 如今众多影视剧已经采取虚拟制片模式，如《权力的游戏》《曼洛达人》等。 无独有偶，汽车厂商宝马集团亦在使用虚拟制片公布下一代车辆。 今年年初，宝马使用虚幻引擎创作了全新宝马iX的公布影片和展示。此外，还深度展现MINI Vision Urbanaut设计的AR视觉效果。 以游戏引擎为基石的虚拟制片仅是一次小尝试。在汽车领域，游戏引擎还深入自动驾驶仿真测试领域。 通过开发图形界面的情景编辑器，大幅简化了功能测试、验证的流程。开发者可经由界面建立、可视化上千种模拟情景，如通行车辆的数量、类型、行人、交通信号、车行道分界线等。 借助这种仿真测试可提高汽车自动驾驶功能的成熟度和完成度。 某种程度上，自动驾驶仿真测试场景正式是数字孪生技术的典型应用之一。类似的场景还有机场、高铁、水电站等等。

 焕然一新的妈弯港

像深圳妈湾港从传统码头华丽变身为智慧港。通过利用数字孪生技术，对妈湾港10万余个集装箱进行了超大规模箱体动态生成与同步，为保障港口吞吐效率提供模拟模仿基础。 总体而言，以游戏引擎为核心的数字孪生技术能在拍摄、建造、施工、运维等方面降本增效。 某种程度上，它正成为传统基建与新基建的关键纽带。 政策层面早有苗头。2020 年 11 月，工信部牵头编写了《2020 年数字孪生应用白皮书》；“十四五”规划中强调，推动数字经济和实体经济深度结合。 三天前，也就是11月12日，国家主席习近平在北京以视频方式出席亚太经合组织第二十八次领导人非正式会议。习近平指出，要加强数字基础设施建设，加快数字转型，努力弥合“数字鸿沟”，推动数字经济全面发展。 结合我国数字化转型大趋势，笔者认为游戏引擎的重要性不亚于国产芯片，它是数字化转型的关键卡脖子技术。不难发现，服务于游戏的关键技术，正跳脱出原有范畴，助力实体经济发展。