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Unreal Engine 4可視化設計:交互可視化、動畫與渲染開發(fā)絕藝(全彩) 讀者對象:本書主要面向可視化領域或有志于進入這個領域的開發(fā)和設計人員。
本書作者是著名的虛幻引擎專家,有著豐富的可視化開發(fā)經(jīng)驗。他在本書中介紹了如何使用虛幻引擎4(Unreal Engine 4,UE4)創(chuàng)造可視化內(nèi)容。首先,本書將告訴你使用UE4開發(fā)可視化內(nèi)容的優(yōu)勢所在,并介紹了UE4的基本功能。然后,通過實例由淺入深地演示了使用UE4開發(fā)可視化項目的完整過程。
Tom Shannon是一位UE4專家/擁躉,也是一位技術型的藝術家,擁有超過10年的使用虛幻引擎開發(fā)電子游戲和可視化項目的專業(yè)經(jīng)驗。他對游戲和游戲技術充滿熱情,同時對可視化及可視化對現(xiàn)實世界的重要性和影響也是如此。他每天的工作是與建筑師、工程師和設計師一起構建世界,然后用巨型機器人與程序員、動畫師和效果藝術家一起再將它摧毀。Tom生活在科羅拉多,與他一起生活的有他美麗又令人愉快的妻子Serine,還有他出色又謙虛的孩子Emma和Dexter。他的個人網(wǎng)頁是www.TomShannon3D.com。
龔震宇,南京大學計算機科學與技術系畢業(yè)。在電子游戲行業(yè)從業(yè)多年,作為程序員,專注于計算機圖形學領域,熟悉OGRE、Unity和Unreal等多個游戲引擎。曾參與翻譯《AR 游戲:基于Unity 5的增強現(xiàn)實開發(fā)》。
第1 部分 虛幻引擎4 總覽
第1 章 虛幻引擎4 入門 3 1.1 虛幻引擎4 是什么 4 1.2 虛幻引擎簡史 4 1.3 虛幻引擎4 簡介 5 1.4 虛幻引擎4 可視化的亮點 6 1.5 使用虛幻引擎4 進行交互式可視化開發(fā) 7 1.5.1 UE4 給可視化帶來了什么 7 1.5.2 UE4 開發(fā)的注意事項 10 1.5.3 識別適合的UE4 項目 11 1.6 虛幻引擎4 的開發(fā)需求 12 1.7 虛幻引擎4 中的團隊合作 13 1.7.1 源代碼管理概述 13 1.7.2 UE4 內(nèi)置的版本控制支持 13 1.8 虛幻引擎4 開發(fā)的成本 14 1.8.1 硬件 14 1.8.2 開發(fā)時間 14 1.8.3 測試和QA 15 1.9 節(jié)省虛幻引擎4 的成本 15 1.10 資源和培訓 15 1.10.1 社區(qū)支持 16 1.10.2 商城 16 1.10.3 社區(qū)活動和會議 16 1.11 總結 17 第2 章 使用虛幻引擎4 19 2.1 虛幻引擎4 的組件 20 2.1.1 Epic.Games 啟動器 20 2.1.2 UE4 引擎 21 2.1.3 UE4 編輯器 22 2.1.4 UE4 項目 23 2.1.5 源藝術 24 2.2 項目文件夾結構 25 2.2.1 Config 25 2.2.2 Saved 26 2.2.3 Plugins(可選項) 26 2.2.4 Content 26 2.2.5 Intermediate 26 2.3 認識.uasset 文件 27 2.4 虛幻引擎4 內(nèi)容通道 27 2.4.1 建立一個新項目 27 2.4.2 構建內(nèi)容 28 2.4.3 導出內(nèi)容 28 2.4.4 導入內(nèi)容到UE4 28 2.4.5 使用內(nèi)容填充關卡 28 2.4.6 添加互動性(編程!) 28 2.4.7 測試和改進 29 2.4.8 打包 29 2.4.9 發(fā)布 29 2.4.10 提供支持 30 2.5 總結 30 第3 章 內(nèi)容通道 .31 3.1 內(nèi)容通道概述 32 3.2 3D 場景設置 33 3.2.1 單位 34 3.2.2 統(tǒng)計信息 34 3.2.3 背面剔除與法線 34 3.3 為虛幻引擎4 準備幾何體 35 3.3.1 建筑和道具網(wǎng)格體 35 3.3.2 命名 35 3.3.3 UV 映射 37 3.3.4 細節(jié)層次(LOD) 40 3.3.5 碰撞 41 3.3.6 樞軸點 42 3.4 FBX 網(wǎng)格體通道 42 3.4.1 導出設置 43 3.4.2 導出多個網(wǎng)格體 44 3.4.3 重新導入 44 3.4.4 FBX 文件的存放位置 45 3.5 紋理和材質(zhì)的工作流程 45 3.5.1 紋理 45 3.5.2 多個材質(zhì) 47 3.6 導入內(nèi)容庫 47 3.6.1 開始導入 47 3.6.2 網(wǎng)格體導入選項 47 3.6.3 紋理選項 49 3.7 攝像機工作流程 49 3.8 總結 50 第4 章 光照和渲染 51 4.1 理解虛幻引擎的基于物理的渲染(PBR) 52 4.1.1 底色 52 4.1.2 粗糙度(Roughness) 53 4.1.3 金屬度 53 4.1.4 充分利用PBR 54 4.2 虛幻引擎4 中的光照 54 4.3 理解光源的移動性 55 4.3.1 可移動光源 55 4.3.2 固定光源 56 4.3.3 靜態(tài)光源 58 4.4 實時反射 59 4.4.1 反射探頭 59 4.4.2 后期處理反射 59 4.5 后期處理 60 4.5.1 抗鋸齒 61 4.5.2 泛光、輝光和鏡頭眩光 61 4.5.3 眼部適應(自動曝光) 62 4.5.4 景深 62 4.5.5 電影效果 63 4.5.6 運動模糊 64 4.5.7 屏幕空間環(huán)境光遮蔽 64 4.5.8 屏幕空間反射 64 4.5.9 屏幕百分比 65 4.5.10 后期處理材質(zhì) 65 4.6 總結 66 第5 章 材質(zhì) 67 5.1 材質(zhì)概述 68 5.1.1 創(chuàng)建材質(zhì) 68 5.1.2 應用材質(zhì) 69 5.1.3 更改材質(zhì) 69 5.2 虛幻引擎4 材質(zhì)編輯器 69 5.2.1 打開材質(zhì)編輯器 69 5.2.2 編輯器UI 69 5.2.3 放置節(jié)點 70 5.2.4 使用預覽視口 70 5.2.5 編譯著色器 71 5.2.6 保存 71 5.3 虛幻引擎的材質(zhì)如何工作 71 5.3.1 像素和頂點著色器 71 5.3.2 材質(zhì)是數(shù)學 72 5.3.3 材質(zhì)函數(shù) 74 5.4 表面類型 75 5.4.1 不透明的 75 5.4.2 蒙版的 75 5.4.3 半透明的 75 5.5 材質(zhì)實例 76 5.5.1 材質(zhì)參數(shù) 77 5.5.2 繼承 77 5.5.3 覆寫參數(shù) 77 5.5.4 組織 77 5.5.5 主材質(zhì) 77 5.6 一個簡單的材質(zhì) 78 5.6.1 放置參數(shù)節(jié)點 78 5.6.2 制作材質(zhì)實例 79 5.6.3 添加粗糙度貼圖 80 5.6.4 添加法線貼圖 82 5.6.5 理解底色貼圖 83 5.7 總結 84 第6 章 藍圖 85 6.1 藍圖概述 86 6.2 對象、類和Actor 86 6.2.1 對象 86 6.2.2 類 87 6.2.3 Actor 87 6.3 玩家 87 6.4 玩家控制器 87 6.4.1 輸入處理 88 6.4.2 玩家數(shù)據(jù) 88 6.4.3 旋轉(zhuǎn) 88 6.4.4 鼠標接口 88 6.4.5 其他控制器 89 6.5 Pawn 89 6.6 世界 89 6.7 關卡 90 6.8 組件 90 6.9 變量和它們的類型 90 6.10 Tick 91 6.11 類的繼承 91 6.12 生成和銷毀 92 6.12.1 構造腳本 92 6.12.2 Begin.Play 事件 93 6.13 藍圖通信 93 6.13.1 直接藍圖通信 93 6.13.2 事件調(diào)度器 93 6.13.3 藍圖接口 93 6.13.4 藍圖轉(zhuǎn)換 94 6.14 編譯腳本 94 6.15 總結 94 第2 部分 你的第一個虛幻引擎4 項目 第7 章 建立項目 97 7.1 項目范圍 98 7.2 從啟動器創(chuàng)建一個新項目 98 7.3 總結 100 第8 章 填充世界 101 8.1 制作和保存一個新的空關卡 102 8.2 放置和修改資源 102 8.2.1 移動、縮放和旋轉(zhuǎn) 103 8.2.2 使用細節(jié)面板 103 8.2.3 對齊 104 8.2.4 復制 104 8.2.5 從類瀏覽器中添加Actor 105 8.3 “要有光” 105 8.3.1 太陽 105 8.3.2 大氣霧 105 8.3.3 將太陽分配到大氣層 106 8.3.4 天空光源 107 8.4 在場景中自由移動 108 8.4.1 游戲風格 108 8.4.2 以對象為中心 108 8.5 構造建筑 108 8.6 為你的建筑添加細節(jié) 109 8.6.1 放置道具 109 8.6.2 放置燈源 110 8.6.3 添加IES 描述文件 111 8.7 總結 112 第9 章 使用藍圖實現(xiàn)交互 113 9.1 搭建項目 114 9.2 按下Play 按鈕 114 9.2.1 運行模式 114 9.2.2 默認GameMode 115 9.3 創(chuàng)建Pawn 115 9.3.1 設置玩家的視點高度 117 9.3.2 設置移動速度 118 9.4 輸入映射 119 9.4.1 動作和軸映射 120 9.4.2 建立映射 120 9.4.3 輸入設備靈活性 120 9.5 創(chuàng)建玩家控制器類 120 9.6 使用藍圖添加輸入 121 9.7 旋轉(zhuǎn)視圖(觀察) 122 9.8 玩家移動 123 9.8.1 引用Pawn 123 9.8.2 有效性 123 9.8.3 添加移動輸入 124 9.9 GameMode 127 9.9.1 創(chuàng)建GameMode 127 9.9.2 指定項目的GameMode 128 9.10 放置玩家起始點Actor 129 9.11 總結 130 第10 章 打包和發(fā)布 131 10.1 打包構建與編輯器構建 132 10.2 項目打包 132 10.2.1 內(nèi)容烘焙 132 10.2.2 部署 132 10.3 打包選項 133 10.3.1 平臺 133 10.3.2 構建配置 133 10.4 如何打包 133 10.5 啟動你的應用程序 134 10.6 打包中的錯誤 135 10.7 發(fā)布項目 136 10.8 使用安裝程序 136 10.9 總結 136 第3 部分 建筑可視化項目 第11 章 項目建立 139 11.1 項目范圍和需求 140 11.2 建立項目 141 11.2.1 創(chuàng)建項目 141 11.2.2 從其他項目遷移內(nèi)容 141 11.2.3 不要忘了“輸入” 143 11.2.4 復制、重命名和移動資源 144 11.3 應用項目設置 144 11.4 總結 146 第12 章 數(shù)據(jù)通道 147 12.1 組織場景 148 12.2 材質(zhì) 149 12.3 建筑和固定物 149 12.3.1 確保干凈的幾何體 149 12.3.2 使用良好的UV 坐標 150 12.4 導出場景 151 12.4.1 使用多個FBX 文件 151 12.4.2 使用單個FBX 文件 152 12.5 導入場景 152 12.5.1 導入內(nèi)容瀏覽器 153 12.5.2 導入關卡 155 12.6 道具網(wǎng)格體 156 12.6.1 設置樞軸點 157 12.6.2 使用用心制作的幾何體 158 12.6.3 導出 158 12.6.4 導入 159 12.7 總結 160 第13 章 填充場景 161 13.1 可視化的場景構建 162 13.2 建立關卡 162 13.2.1 創(chuàng)建一個新的關卡 162 13.2.2 添加基礎光照 163 13.3 放置建筑靜態(tài)網(wǎng)格體 164 13.3.1 拖放網(wǎng)格體 164 13.3.2 將位置設置為0 164 13.4 放置道具網(wǎng)格體 164 13.4.1 表面對齊 165 13.4.2 克隆和復制 165 13.4.3 Shift.+ 拖動 165 13.5 場景組織 165 13.5.1 世界大綱 166 13.5.2 圖層 167 13.5.3 分組 167 13.5.4 Actor 藍圖 168 13.6 總結 169 第14 章 建筑光照 171 14.1 充分利用虛幻引擎4 光照 172 14.2 使用Lightmass 的靜態(tài)光照 173 14.3 調(diào)節(jié)太陽光和天空光源 173 14.3.1 太陽光 173 14.3.2 天空光源 176 14.4 構建光照 177 14.5 建筑可視化的Lightmass 設置 178 14.5.1 Static.Lighting.Level.Scale 180 14.5.2 Num.Indirect.Lighting.Bounces 180 14.5.3 Indirect.Lighting.Quality 180 14.5.4 Indirect.Lighting.Smoothness 180 14.5.5 Compress.Lightmaps 180 14.6 光照貼圖UV 密度調(diào)整 181 14.7 放置室內(nèi)光源 184 14.7.1 聚光燈 184 14.7.2 Mobility 184 14.7.3 Intensity 184 14.7.4 Temperature 185 14.7.5 Attenuation 185 14.7.6 IES.Files 185 14.7.7 Auto.Exposure 185 14.8 放置光源門戶 185 14.9 使用反射探頭 185 14.9.1 尺寸 186 14.9.2 性能 186 14.10 后期處理體積 186 14.10.1 體積Actor 187 14.10.2 放置后期處理體積 187 14.10.3 后期處理體積設置 187 14.11 總結 192 第15 章 建筑材質(zhì) 193 15.1 什么是主材質(zhì) 194 15.1.1 材質(zhì)網(wǎng)絡概覽 194 15.1.2 參數(shù)節(jié)點 195 15.2 創(chuàng)建主材質(zhì) 196 15.2.1 底色 196 15.2.2 金屬度 198 15.2.3 粗糙度 199 15.2.4 法線 200 15.2.5 環(huán)境光遮蔽 200 15.2.6 紋理縮放和變換 201 15.3 創(chuàng)建材質(zhì)實例 202 15.3.1 涂漆墻壁 203 15.3.2 地板 204 15.4 高級材質(zhì) 206 15.4.1 視差遮蔽映射 206 15.4.2 玻璃 209 15.5 總結 212 第16 章 使用Sequencer 創(chuàng)建過場動畫 213 16.1 Sequencer 入門 214 16.1.1 主序列 214 16.1.2 動態(tài)攝像機 216 16.2 攝像機動畫 217 16.2.1 設置關鍵幀 217 16.2.2 駕駛攝像機 217 16.2.3 軌跡與攝像機命名 218 16.2.4 過渡 218 16.3 編輯鏡頭 218 16.4 保存 219 16.5 協(xié)作 219 16.6 渲染到視頻 219 16.6.1 渲染影片設置 220 16.6.2 渲染過程 220 16.7 總結 221 第17 章 為關卡的交互性做準備 223 17.1 設置關卡 224 17.2 添加玩家起始點Actor 224 17.3 添加碰撞 224 17.3.1 復雜與簡單碰撞 225 17.3.2 墻壁和地板 226 17.3.3 設置道具碰撞 228 17.4 啟用鼠標光標 229 17.5 創(chuàng)建后期處理輪廓 230 17.6 總結 232 第18 章 中級藍圖——UMG 交互 233 18.1 切換數(shù)據(jù)集 234 18.2 制作變體關卡 234 18.2.1 通過Save.As 制作一個副本 235 18.2.2 導入新的建筑 235 18.2.3 替換建筑網(wǎng)格體 235 18.2.4 設置光照貼圖密度 236 18.2.5 應用材質(zhì) 236 18.2.6 啟用碰撞 236 18.2.7 裝飾(可選) 236 18.2.8 構建光照 236 18.3 關卡流送 237 18.3.1 制作一個新關卡 237 18.3.2 訪問關卡界面 237 18.3.3 添加流送關卡 238 18.3.4 使用藍圖與始終加載關卡 239 18.4 定義一個玩家起始點Actor 240 18.5 設置關卡藍圖 240 18.5.1 打開關卡藍圖 240 18.5.2 使用事件 242 18.5.3 測試時間 243 18.6 編寫切換程序 243 18.7 測試時間 245 18.7.1 創(chuàng)建鍵盤快捷方式 246 18.7.2 編譯和保存 247 18.7.3 單擊Play 按鈕 247 18.8 虛幻運動圖形 247 18.8.1 使用控件 247 18.8.2 水平框 249 18.8.3 按鈕 251 18.8.4 標簽 252 18.9 回到關卡藍圖 253 18.9.1 創(chuàng)建控件 253 18.9.2 將控件添加到視口中 254 18.9.3 事件綁定 254 18.9.4 編譯和保存 255 18.9.5 運行游戲 256 18.10 總結 256 第19 章 高級藍圖——材質(zhì)切換器 257 19.1 設定目標 258 19.2 構建Actor 藍圖 259 19.3 創(chuàng)建變量 259 19.3.1 Meshes.To.Modify 數(shù)組 260 19.3.2 Materials 數(shù)組 261 19.3.3 Start.Material.Index 變量 262 19.3.4 Current.Material.Index 變量 262 19.3.5 IsClicked 變量 262 19.4 添加組件 262 19.4.1 Billboard 組件 263 19.4.2 TextRender 組件 264 19.5 創(chuàng)建Change Material 函數(shù) 264 19.5.1 New.Index 輸入 265 19.5.2 Is.Valid.Index 265 19.5.3 For.Each.Loop 265 19.6 理解構造腳本 265 19.6.1 設置文本標簽 266 19.6.2 繪制連線 267 19.6.3 更改材質(zhì)到初始索引 268 19.7 理解事件圖 269 19.7.1 Begin.Play 269 19.7.2 事件綁定 270 19.7.3 Mouse.Over 和Mouse.Out 270 19.7.4 點擊行為 271 19.7.5 檢測錯誤點擊 271 19.8 填充關卡 272 19.8.1 添加網(wǎng)格體 272 19.8.2 添加材質(zhì) 274 19.8.3 設置默認值 274 19.8.4 復制和粘貼 274 19.9 運行應用程序 274 19.10 總結 276 第20 章 結語 277 20.1 不斷改進的虛幻引擎4 278 20.2 可視化的未來 278 20.3 后續(xù) 278 20.4 虛擬現(xiàn)實 279 20.5 電影制作 279 20.6 內(nèi)容創(chuàng)作 279 20.7 感謝 280 術語表 281
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