元宇宙作品提交倒计时1天 成亮:Unity引擎与元宇宙的技术实现

原标题:元宇宙作品提交倒计时1天 成亮:Unity引擎与元宇宙的技术实现

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我们期待充满创造力的设计师们在元宇宙环境中创建新的空间逻辑,应用场景,甚至重构元宇宙建筑与生活哲学,成为这一领域的拓荒者与奠基人。

“Unity是全球领先的实时3D(RT3D)内容创作和运营平台,是为元宇宙的创建提供全方位的工具”

3月17日晚,第六期元宇宙线上分享会邀请到Unity高级技术经理成亮老师分享《Unity引擎与元宇宙的技术实现》,从Unity视角看元宇宙。

Unity是全球领先的实时3D(RT3D)内容创作和运营平台,正因为有一个实施3D民主化的理念和移动浪潮。从2005年开始,有了大量移动平台的应用和手机游戏的开发。

伴随着这样的浪潮,Unity开发的生态以及它跨平台的技术,就逐步的构建了领先的优势。尤其是在移动端的游戏,大多数非常知名的移动游戏都是Unity开发的。在构建的用户群和生态的优势基础下,Unity也一直不断地在实时渲染方面发力,也因此在3D实时渲染方面有比较大的进步。正因如此,Unity无论从技术方面还是开发者生态方面而言,都是全球比较领先的内容创作平台。

从技术的角度去看元宇宙,Unity 大体认为元宇宙(Metaverse)就是下一代互联网,只不过正在从文本,视频的形式过渡到实时 3D 体验。这是一种新的、深刻的媒体变革,包括硬件、人机界面的重大创新、网络基础设施、创造者工具和数字经济等各个层次。

不同的层次来看,最底层可能包括了像5GWIFI,云计算等一系列的这底层支撑,上一层,包括AR、Mobile、以及PC的人机的界面。Unity作为一个内容构建的实时3D构建的平台,是处于中间工具层。基于这样的工具技术,Unity形成了开发者生态,支撑元宇宙最上层,可以创造出各种各样的体验,包括了游戏以及其他各业层出不穷的应用。从纵向来看,元宇宙又包括了游戏、工业、汽车等各个行业的体验。所以,Unity的定位是为元宇宙的创建提供全方位服务。

Unity引擎除了传统的编辑器之外,还在不断地对编辑器进行各行各业横向的拓展,包括Reflect,针对AEC行业的编辑器甚至是开发的应用平台。它的底层逻辑是编辑器,特色是可以快速的导入AEC行业的各种数据模型,BIM的数据模型。Forma是针对数字营销方面的应用,它可以让你快速的导入模型,创建出非常漂亮的短片或者是交互式的应用、配置器等等。除此之外,元宇宙还包含多人联机的部分,Unity已经提供了非常好的多人在线的服务,像比如说像英雄联盟就应用了Unity的vivox的多人语音和多人联机服务。在广告领域,Unity也占有非常大的使用量。

Unity作为传统的游戏研发的引擎,最开始Unity渲染的技术并不是完全接轨于像建筑行业的渲染。之所以游戏能实时渲染,是因为提供了基于光栅化的渲染。所以它和传统电影行业里面的基于光线追踪的离线渲染是有所不同的,光线追踪相对真实,但对于性能的要求很高,无法实时进行计算。对于游戏的光栅化渲染,是基于算法仿真来模拟世界中的光照、各种材质对,特色是比较快。2018年之后Unity在高清渲染推出了高清渲染管线,希望在提高高画质的同时,拓展不同的领域,能与其他的设计师接轨。所以Unity能提供基于物理真实的灯光系统,灯光强度,色温,衰减都确保和真实世界保持一致,并提供统一的物理参数给开发者。

如何使用高清渲染管线渲染出比较高质量的图形?在Unity可以直接使用比如设置灯光等,直接使用基于物理的光的强度以及设置它的色温,调整灯光的参数,可以达到更为契合其它一些基于光线追踪的渲染引擎的使用方式。同时也提供了非常丰富的材质类型,像传统是一些不透明的物体,比如说金属木头等。可以完全使用Unity算出非常逼真的一些材质,比如说次表面散射、透明、玻璃气泡上面的彩虹色等等,都可以进行表现。

在传统的光栅化绘制中,画面的表现的最后一步称之为后处理(post processing)。现在高清渲染管线方面,Unity为避免学习的障碍,提供了物理相机。通过物理相机中设置camera的光圈等的参数,可以获得虚化、曝光的效果。

Unity新的地形系统,统进一步提升了工作流,增强了地形细节的表现,并集成了Speed Tree插件。能够极大地提升画质的表现能力,为大家构建元宇宙,提供了足够的工具和能力。

Unity新的体积云系统将传统云朵从传统的天空盒上剥离出来,从而可以更加真实的表现出云朵本身,阴影的投射,太阳光束等效果。下图是结合体积雾以及物理天空所呈现的日落效果。

在环境之后,元宇宙中最缺少就是角色。Unity通过demo把整个数字人的管线,从数据的采集,动画贴图,导入体重之间的数据通道打通,建立一个完整的数据管道,从 3D 和 4D 数据的采集到处理,再到 Unity 中的设置和渲染。

近期Unity连续收购了在影视制作领域非常知名的Weta(制作阿凡达的特效公司)和Ziva(业界知名仿生模拟公司)两家公司,将极大提升Unity在画质表现及数字人制作方面的能力。

Reflect是专门基于Unity的编辑器为AEC领域的开发者打造的一个查看以及开发的平台,通过Reflect可以快速的将第三方的模型导入Review的应用。在这个应用里可以将模型以实时3D的方式在PC手机和AR、VR的平台呈现。Unity还提供了Develop的工具。可以在模型导入Developer平台之后,在这个基础上进行定制化的开发,去定制出自己的查看器。

Unity Reflect Reviewer可以使用户随时在任何设备上将Revit、BIM 360、Navisworks、SketchUp和Rhino数据以实时3D的形式呈现出来,供多用户协作使用。Unity Reflect Developer可以使用户能够构建定制的应用来解决整个建筑生命周期中的各种问题。这些应用既可供内部相关人员使用促进团队协作,亦可对外部进行展示吸引商务机会。

Unity目前在游戏业占比非常大,基本上前70%比较知名的头部游戏都是基于Unity来进行开发。比如说,目前非常火的原神。作为中国的游戏来说,传统形式大多都为手游,原神可以作为一个突破,它在手机、主机还有PC端,同时发售。可以说原神作为跨平台的大作,那也是得益于Unity的跨平台的能力,能够帮助他能够快速的制作多平台的应用。

Unity在其他行业中也是突飞猛进。在元宇宙概念出现之前,提出了数字孪生的概念,比如制造业和AEC。数字孪生是是无法装下像元宇宙包含了很多技术、很多类型的空间。所以在Unity内部,工业部门的负责人现在都是直接以元宇宙的形式来呈现案例。在Unity博客上面有一个叫metaverse minutes的系列,是原来工业部门的负责人介绍元宇宙的案例。像媒体和娱乐也有很多Unity制作的动画短片已经呈现出来,Unity自己打造的完全用Unity实时渲染打造的动画短片叫《Wind up》,是由中国团队直接加入来制作的动画短片。

VR在AEC行业有一定的历史,基于最新的实时3D以及最新的投显的方式,VR的展现形式做得更好。VR式的沉浸体验可以帮助设计师以及客户能够更好地去感受场所的设计是否合理,采光是否OK。

在汽车领域,Unity的应用也是非常的广泛,全球前十大的汽车厂商都已经用Unity来进行生产销售,以及展示各个环节。

Q:是怎样的原理能Unity的建模突破限制性的一些因素,使场景看上去比较逼真?

成亮:不同的平台像在高性能的PC、主机上,就可以支持比较高的面片数。比如说PC上可能就支持compute shader的技术,但是可能在一些比较弱的平台,它的计算能力比较弱就没有办法支持这么高的面片数。在制作项目的过程中,像刚才我说的高清渲染管线,实际上都是支持VR的。手机上是不支持HDRP的,但是如果是在PC平台,可以先尝试用HDRP的高清渲染管线。我们demo中的例子都是可以去下载并且运行的,可以基于这样的案例和demo,包括数字、场景都可以下载,去实际运行一下,看针对的这样的目标平台是否支持能够达到这个效果。

Q:Unity是元宇宙路线非常重要的组成部分,您觉得这种互动设计在元宇宙的发展方向,还有哪些技术瓶颈?未来的元宇宙会跟我们真实世界一模一样吗?会非常逼真吗?

成亮:这是一个体验的问题,元宇宙并不是一定是非常真实的一种概念。相对于我们过去的互联网来说。原来可能更多的是视频流或者文本流。元宇宙有更加丰富多样的方式,既可以是非常真实的,也可以扁平扁平的,甚至是风格化的,比如说像卡通的,也可以称之为元宇宙是更加具体。从技术上来说是体验上更具有一种包容性。通过VR、AR可以穿梭到一个现实世界平行的真实世界,有非常真实的感受。

Q:对于您来说,您觉得未来我们会有几个平行的元宇宙存在吗?有这种网格化、像素化的,也有真实性、访谈性比较强的,您觉得哪一种可能更具备未来发展的一个趋势?或者说他们之间的优劣性。

成亮:从游戏行业的发展历史来看,真实性的词更会作为一种潮流。Meta元宇宙是超越的意思,更像是对现实世界的一种超越。比如像数字孪生,就是现实世界构建成一个虚拟的数字孪生的试点,在数字孪生的世界里,我可以比现实世界做更多的事情,更具有现实意义,可以提前做一些预判。

在数字孪生的世界里,它叫做什么?现在、过去、未来。你可以回到过去,又可以到未来,因为它是数字的,所以你可以控制这个时间。

Q:从您的这个专业视角上来说,元宇宙跟我们现在的这个建筑设计专业去结合,对于这个行业的变化,哪一个方式是更好的?

成亮:元宇宙现在是一个正在进行时,它是一个概念里面囊括了非常多的技术,实时渲染的技术是元宇宙组成技术之一,可能是非常重要的技术实施3D的技术。目前来看建筑行业主要是对辅助设计,是基于你在设计的时候应用到3D,比如说你的模型可以非常方便的给你的客户看到,让他能够体验,甚至戴着VR去体验这个设计是如何的,建筑设计是如何的,或者用AR的方式在一个真实的世界中,将这个设计投射到真实的世界中可以马上看到实施效果,就是未来会建成的效果,适用于建筑行业的这样的一个辅助应用。

当然也有一些,就比如完全搭建一个虚拟世界,像刚才提到的road blocks或者是像有很多元宇宙的应用,完全是一个虚拟的应用。甚至于像网易的游戏,搭建元宇宙的应用。专家学者直接在游戏里面来进行开会。现在来看更多是游戏开发公司等去搭建一个虚拟的社区,虚拟的场景。但是像建筑行业的话,更多是用来作为一个辅助设计的一个用途。

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