从0到1:开启虚幻引擎游戏开发之旅

目录

一、虚幻引擎:游戏开发的魔法殿堂

二、入门准备:踏上征程前的装备

(一)了解虚幻引擎

(二)安装与设置

三、基础核心:搭建游戏世界的基石

(一)项目结构与资源管理

(二)视口操作与关卡构建

(三)材质与纹理基础

(四)光照与阴影设置

四、蓝图系统:可视化编程的奥秘

(一)蓝图基础概念

(二)蓝图创建与编辑

(三)蓝图变量与函数

五、进阶探索:提升游戏品质的关键

(一)动画系统

(二)物理模拟

(三)特效与粒子系统

六、项目实践:将知识转化为成果

(一)小型游戏开发实例

(二)遇到问题及解决方法

七、持续学习:在游戏开发道路上不断前行


一、虚幻引擎:游戏开发的魔法殿堂

在当今游戏开发领域,虚幻引擎无疑是一颗耀眼的明星,占据着举足轻重的地位。它就像是一座充满无限可能的魔法殿堂,赋予了游戏开发者们创造梦幻世界的神奇力量。从令人惊叹的 3A 大作,到创意十足的独立游戏,虚幻引擎凭借其强大的功能和卓越的性能,为玩家们带来了无数震撼心灵的游戏体验。

虚幻引擎的强大功能体现在多个方面。首先,它拥有顶尖的图形渲染能力,能够呈现出极其逼真的光影效果和细腻的材质质感。无论是阳光透过树叶的斑驳光影,还是水面波光粼粼的动态效果,虚幻引擎都能做到栩栩如生,让玩家仿佛身临其境。其次,虚幻引擎具备高度的开放性和灵活性,开发者可以根据自己的创意和需求,对引擎进行深度定制和扩展,实现各种独特的游戏玩法和机制。此外,虚幻引擎还提供了丰富的工具和资源,大大降低了游戏开发的门槛和成本,使得更多有创意的开发者能够投身于游戏创作的热潮中。

众多热门游戏都借助虚幻引擎的力量,创造了游戏界的传奇。比如风靡全球的《绝地求生》,以其真实的战场环境、丰富的武器装备和紧张刺激的对战模式,吸引了无数玩家。虚幻引擎强大的图形渲染能力,将游戏中的每一处场景都打造得栩栩如生,从茂密的丛林到废弃的城市,每一个角落都充满了细节和真实感,让玩家在游戏中仿佛置身于真实的战场之中,感受着生死较量的紧张与刺激。还有以精美画质和开放世界闻名的《赛博朋克 2077》,在游戏中构建了一个未来感十足的夜之城,霓虹灯闪烁的街道、充满科技感的建筑以及复杂多样的角色,都给玩家带来了前所未有的视觉冲击和沉浸式体验。这背后离不开虚幻引擎的支持,它使得游戏开发者能够将脑海中的未来世界完美地呈现在玩家面前,让玩家在夜之城中自由探索,体验赛博朋克风格的独特魅力。

这些成功的游戏案例,不仅展示了虚幻引擎的强大实力,也让我们看到了它在游戏开发领域的无限潜力。如果你也怀揣着一个游戏开发的梦想,渴望创造出属于自己的游戏世界,那么虚幻引擎绝对是你的最佳选择。接下来,就让我们一起走进虚幻引擎的世界,揭开它神秘的面纱,学习如何使用这个强大的工具,开启属于我们的游戏开发之旅吧!

二、入门准备:踏上征程前的装备

(一)了解虚幻引擎

虚幻引擎由 Epic Games 公司开发,自 1998 年问世以来,历经多次重大更新,不断引领游戏开发技术的潮流,在这二十多年的发展历程中,虚幻引擎不断进化,从最初的版本逐渐发展成为如今功能强大、应用广泛的游戏开发平台。

虚幻 1 引擎在 1998 年随着《虚幻》游戏的发布而诞生,它以精美的画面和出色的特效,在当时的游戏界引起了轰动。游戏中精致的建筑物、荡漾的水波、美丽的天空以及逼真的火焰、烟雾和力场等特效,让玩家们眼前一亮。而且,虚幻 1 引擎在彩色光照和纹理过滤上的软件渲染性能接近硬件级加速,还支持当时 CPU 刚刚集成的 SIMD 指令,进一步提升了性能。凭借这些优势,虚幻 1 引擎很快得到了 18 款游戏的支持,广泛应用于 3D 建模、建筑设计、动作捕捉、电影特效等多个领域。

随着游戏开发需求的不断增长,虚幻 2 引擎应运而生。它的全部代码几乎重写,并集成了最新的编辑器,拥有了更多的功能。虚幻 2 引擎当初是为《虚幻竞技场 2003》所开发,采用 Unreal ED3 编码完全重写,还集成了 Karma physics SDK 以改进载具模拟,强化了许多元素,并开始支持 PlayStation 2、XBOX 与 GameCube 等主机平台。在这一时期,虚幻 2 引擎的物理效果得以增强,采用该引擎及其升级型引擎的游戏数量大幅提高,其中不乏《汤姆・克兰西的细胞分裂 2:明日潘多拉》《天堂 2》等知名游戏,虚幻引擎逐渐在游戏开发领域崭露头角。

到了 DX9 时代,虚幻 3 引擎横空出世。它是一套为 DirectX 9/10 PC、Xbox 360、PlayStation 3 平台准备的完整游戏开发构架,融合了众多新技术、新特性,成为当时使用最广泛的引擎之一 。虚幻 3 引擎支持 64 位 HDRR 高精度动态渲染、多种类光照和高级动态阴影特效,能够在低多边形数量的模型上实现通常数百万个多边形模型才有的高渲染精度,用最低的计算资源做到极高画质。同时,它还提供了强大的编辑工具,让开发人员能够随意调用游戏对象,真正实现所见即所得。此外,虚幻 3 引擎集成了 PhysX 物理引擎、SpeedTree 植被引擎、EAX5.0 音效引擎、AI 引擎等众多现成的游戏技术,具备优秀的画质表现、适中的显卡要求、强大的自定义工具和一站式配套开发等优势,使其适用于各个平台各种游戏的开发,自问世以来,越来越多的游戏采用虚幻 3 引擎进行开发。

虚幻 4 引擎在 2014 年发布,它在图形渲染、蓝图系统、物理模拟等方面都有了显著的改进和提升。虚幻 4 引擎引入了全新的材质编辑器,让开发者能够更轻松地创建和编辑各种材质,实现更加逼真的视觉效果。蓝图系统也得到了进一步的优化和完善,使非程序员也能够通过可视化的编程方式创建游戏逻辑,大大降低了游戏开发的门槛。在物理模拟方面,虚幻 4 引擎采用了 PhysX 4 引擎,提供了更加真实的物理效果,如刚体模拟、软体模拟、布料模拟等。此外,虚幻 4 引擎还支持虚拟现实和增强现实技术,为开发者开拓了新的游戏开发领域。凭借这些强大的功能和优势,虚幻 4 引擎被广泛应用于游戏开发、影视制作、建筑设计、虚拟现实等多个领域,众多知名游戏如《绝地求生》《战争机器》《蝙蝠侠:阿卡姆骑士》等都基于虚幻 4 引擎开发。

而虚幻引擎 5 作为最新版本,更是带来了革命性的变化。它引入了 Nanite 虚拟微多边形几何体技术,突破了传统多边形数量的限制,开发者可以使用具有无限细节级别的几何体渲染,无需预先分割或低多边形近似,能够处理大规模的高细节模型,展现出极其精细的纹理和细节。例如在创建一个大型的奇幻世界时,使用 Nanite 技术可以轻松地呈现出山脉的崎岖、岩石的纹理、树叶的脉络等细微之处,让整个场景更加逼真。同时,虚幻引擎 5 还引入了 Lumen 全动态全局光照和反射解决方案,能够实时计算光线在场景中的反射、折射和散射,对场景变动和光源变化作出实时响应。当阳光角度变化、打开手电筒或大门、甚至在天花板上炸开一个洞后,间接光照和反射会实时进行更新,确保无限次数的反弹以及间接高光反射效果,无论是毫米级别的场景细节,还是数以千米的宏大场景,它都能游刃有余,为开发者提供了更为强大的光照控制能力,使得场景的光照效果更加自然、逼真 。全新的动画系统引入了 Livelink 功能,使动画师和开发人员能够更紧密地协同工作,实时预览和编辑角色动画,大大提高了动画制作的效率和质量。虚幻引擎 5 还在工具和蓝图系统方面进行了许多改进,引入了 Visual Dataprep 工具和 Visual Scripting 的增强,使游戏开发更加高效。而且,它支持多个平台的开发,包括主机、PC、移动设备和虚拟现实 (VR) 设备等,为开发者提供了更广泛的选择和更便捷的跨平台开发体验。

(二)安装与设置

在开始使用虚幻引擎进行游戏开发之前,首先需要将其安装到你的电脑上,并进行一些初始设置。下面为大家详细介绍在不同操作系统上安装虚幻引擎的步骤以及初始设置建议。

Windows 系统安装步骤

  1. 创建 Epic Games 账户:打开浏览器,访问虚幻引擎官方网站unrealengine.com ,点击【立即开始】。在这里需要选择许可证类型,共有【游戏】、【非游戏】以及【私人定制】三种选项。如果你从事游戏开发或商业互动产品的制作,选择【游戏】许可证;若用于非游戏领域,如免费项目、自制应用、电影电视小短片、建筑室内、汽车展示交互等,则选择【非游戏】许可证。确定许可证类型后,进行账号注册。可以选择【电子邮箱】注册方式,填写基本信息,其中【显示名称】即昵称,注意不能与他人重复,若遇到重复情况,可在昵称前后添加前缀或后缀。填写完昵称后,前往邮箱接收验证码,并将其填回相应位置完成注册。
  1. 下载和安装启动器:注册完成后会自动登录,登录成功后通常会自动弹出下载界面,此时只需选择 Windows 平台即可开始下载启动器安装程序。若没有自动弹出下载选项,可点击网页右上角的下载按钮进行下载。下载完成后,双击启动安装程序,在安装过程中,安装位置并不限定在 C 盘,你可以选择任何你想安装的磁盘位置,但要确保有足够的硬盘空间,建议预留 30 - 100G。如果只安装一个版本的虚幻引擎,30G 的空间基本足够;若需要安装多个版本,为了避免后续空间不足的问题,建议预留更多空间。
  1. 登陆启动器:安装完成后,启动器将自动启动,输入注册的账号密码进行登录。在登录过程中,可能会遇到一些常见问题,比如验证未通过或者无法弹出验证界面等情况(尽管官方已对这些问题进行了一些改进,但仍可能出现)。若遇到此类问题,可以尝试以下解决方法:点击左下角的小齿轮,在弹出的界面中选择【英文】,接着通过任务管理器或任务栏完全退出启动器,然后在启动器快捷方式上右键点击,选择以管理员身份运行,重新打开后一般就能顺利登陆了。
  1. 安装虚幻引擎:登录成功后,在启动器左侧选择 “Unreal Engine(虚幻引擎)”,然后在顶部选中 “Library(库)”,点击 “+” 号。默认情况下会安装最新版本的虚幻引擎,如果你有特定需求,也可以点击下拉箭头选择其他版本。点击【安装】,选择一个容易找到的安装路径 。若有特殊配置需求,可点击【Options(选项)】按钮进行设置,比如在 Windows 开发环境下,如果磁盘空间有限,建议取消 iOS 和 Linux 的选择,以节省磁盘空间;对于非程序员来说,“Editor symbols for debugging” 这个设置主要用于 C++ 代码的断点调试,可以直接忽略;如果磁盘空间充足,也可以勾选这些选项。确认好安装选项后,点击【安装】开始安装虚幻引擎,安装过程可能需要一些时间,请耐心等待。

Mac 系统安装步骤

  1. 创建 Epic Games 账户:与 Windows 系统一样,打开浏览器访问unrealengine.com,点击【立即开始】,按照提示选择许可证类型并完成账号注册,注册方式同样可以选择【电子邮箱】注册,填写基本信息并通过邮箱验证码完成注册。
  1. 下载和安装启动器:注册登录后,若自动弹出下载界面,选择 Mac 平台进行下载;若未弹出,点击网页右上角下载按钮下载启动器安装程序。下载完成后,双击安装程序,按照安装向导提示进行操作,将启动器安装到 Mac 系统中,安装位置一般默认为 “应用程序” 文件夹,你也可以根据自己的喜好选择其他位置,但同样要保证磁盘有足够空间,建议预留 30 - 100G。
  1. 登陆启动器:安装完成后,在 “应用程序” 文件夹中找到并打开 Epic Games 启动器,输入注册的账号密码进行登录。如果登录遇到问题,如验证不通过等,可以参考 Windows 系统登录问题的解决方法,尝试切换语言为英文,退出启动器后以管理员身份重新运行(在 Mac 系统中,可通过在启动器图标上右键,选择 “显示简介”,在 “通用” 选项中勾选 “以管理员身份打开”)。
  1. 安装虚幻引擎:登录启动器后,在左侧选择 “Unreal Engine(虚幻引擎)”,顶部选中 “Library(库)”,点击 “+” 号,选择要安装的虚幻引擎版本,点击【安装】,选择安装路径(建议选择磁盘空间充足且便于查找的位置)。同样,若有特殊配置需求,可点击【Options(选项)】进行设置 。确认安装设置后,点击【安装】开始安装虚幻引擎,Mac 系统的安装过程可能也需要一定时间,请耐心等待安装完成。

初始设置建议

  1. 界面语言设置:如果你对英文比较熟悉,建议将虚幻引擎的界面语言设置为英文,尤其是在涉及到 C++ 编程时,英文界面能更准确地对应相关术语和文档,方便学习和开发。在 Epic Games 启动器中,点击左下角的设置图标,在设置页面中找到 “应用语言” 选项,选择 “English” 即可将虚幻引擎的界面语言切换为英文。
  1. 项目设置:在创建新项目或打开现有项目时,需要进行一些项目设置。例如,在项目设置中可以选择编辑器打开时默认加载的地图(Editor Startup Map)以及游戏开始时的地图(Editor Template Map Overrides) 。这些设置可以根据项目的具体需求进行调整,以便在开发过程中更高效地进行操作。另外,还可以对项目的一些基本属性进行设置,如项目名称、保存路径、目标平台等,确保项目设置符合开发需求。
  1. 硬件性能优化设置:为了获得更好的开发体验,根据电脑的硬件配置对虚幻引擎进行一些性能优化设置是很有必要的。如果电脑的显卡性能较强,可以适当提高图形渲染质量的相关设置,以获得更逼真的视觉效果;若电脑配置相对较低,可以降低一些图形设置,如阴影质量、抗锯齿等级等,以保证编辑器的流畅运行。在虚幻引擎编辑器中,通过 “编辑” 菜单 - “项目设置” - “渲染” 选项卡,可以对各种图形相关的设置进行调整。此外,还可以根据电脑的内存和 CPU 性能,合理设置内存分配和线程数量等参数,以提高引擎的运行效率。例如,在 “项目设置” - “性能” 选项卡中,可以对内存池大小、CPU 核心数的使用等进行设置,确保虚幻引擎能够充分利用电脑硬件资源,同时又不会因过度占用资源而导致系统卡顿。
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