UE4虚幻引擎开发手机游戏

た入场券 2022-06-16 08:56 374阅读 0赞

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UE4虚幻引擎作为游戏开发引擎之一，在很多项目中都会使用到。下面就给大家分享下如何使用UE4开发高品质的手机游戏。

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4]

作者介绍

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 1]

大纲

•介绍

•UE4 针对3A级手游的渲染管线和特征集

•使用ES3.1， Vulkan， Metal Api的高端机图形处理讲解

•即将发布的UE4移动平台特性

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 2]

介绍

当前市场上使用UE4开发手游的情况

•有许多已经发布的和正在使用UE4开发的手游， 品质相当高

•开放世界的MMO已经可以在手机上流畅运行

2016年发布的高品质游戏《天堂II 革命》

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 3]

天堂II 革命

•移动平台的开放世界MMO

•拉高移动平台品质（Sad。。。）

•巨大的成功（月流水1.76亿美元）

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 4]

天堂II 革命

Netmarble Games（网石游戏）使用标准的UE4特性进行该游戏的开发

•开发， 测试和调试都在PC上完成

•UE4 移动渲染器

•移动HDR， 后处理

•无缝地图

•LevelStreaming（UE4的关卡组织方式，不翻译了）

•材质

•使用BP（蓝图）制作的UI

•扩充性良好的设备适配

•最低配置：GalaxyS4，Iphone5

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 5]

UE4 移动平台渲染器

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 6]

UE4渲染器

UE4拥有3个不同的渲染器

•延时渲染器（DeferredRenderer）

•编辑器， PC和主机的默认渲染器

•需求SM4， SM5 特性集（FeatureLevel， UE4定义硬件平台特性的方式，不同FeatureLevel对应不同的硬件平台特性）

•

•前向VR渲染器（实际上是专门为VR增加的Forward+渲染器，后续也慢慢用作手机的高端渲染器）

•最早用于Epic开发的VR游戏 《Rebo Recall》，这样可以直接支持MSAA抗锯齿（延时渲染对抗锯齿的支持非常不友好， VR游戏对抗锯齿又有较高要求）

•拥有跟延时渲染类似的特性（可以支持较多的动态灯光），然后也与延时渲染存在一些小的差异（比如屏幕空间效果）

•需求SM5特性集（其实就Forest引擎的移植版来说，用Cpu代替cs对物体的光照集进行剔除，在较早期的移动平台也可以支持该渲染器）

•移动渲染器（其实就是经典的Forward渲染器）

•一般是移动平台使用（其实也有部分追求高帧率的游戏使用该方式，在对场景做静态烘焙后， 游戏品质也可以达到水准之上）

•前向渲染（对物体进行绘制的同时计算光照，所以灯光数越多， 系统压力越大）

•对光照和阴影的支持比前面两个渲染器差很多

•需求“ES2”，“ES3\_1”特性集

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 7]

特性集

•UE4可以在多个特性集之间进行切换，特性集会决定材质编辑器支持的Shader特性。

•特性集同样检测可用的UE4渲染器。

•“ES2”和“ES3\_1”命名的特性集并非严格对应OpenGLES2 和 OpenGL ES3 的API集合

•ES2渲染器会在可能的情况下使用ES3的特性。

•

•材质切换节点（FeatureLevel Switch）可以在材质中使用

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 8]

特性集介绍  
•ES2  
•Mobile渲染器  
•对应OpenGLES2.0-3.x（Android平台） OpenGL ES2.0（iOS平台，支持ES3.0的IOS平台已经能够支持metal, 所以直接使用metal渲染器）  
•支持最大8个纹理单元  
•Android平台：

ES3.0扩展的支持  
Fallback到32位RenderTarget

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 9]

**特性集介绍**

ES3\_1高端Mobile特性集

•Mobile渲染器

•OpenGLES 3.1（Android平台） Vulkan（Android平台， Android7.0） Metal（iOS平台）

•最大16层纹理单元支持

•浮点RenderTarget支持

•VertexTextures Fetch支持

•sRGB支持（可以支持硬件Gamma校正，但此处一般使用更简化的Shader计算代替，方便统一低配与高配机的效果）

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 10]

**特性集介绍**

•SM4

•延时渲染器

•Direct3D10OpenGL3.0 Metal支持

•最大16层纹理单元

•支持延时渲染的最低特性集

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 11]

特性集介绍  
•SM5  
•延时或者前向VR渲染器（Forward+)  
•Direct3D11， OpenGL4.0， Playstation 4， XboxOne， Metal， GLES3.1 +AEP  
•16+纹理单元支持  
•支持Tessellation（曲面细分）的最低特性集，可以利用Compute Shader完成一些高级渲染特性支持。

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 12]

**特性集（Android）**

打开黄框选中的特性可以让UE4生成ES3\_1特性集使用的Shader

•UE4在对应设备执行时会自动选择最匹配的RHI（抽象硬件接口）和特性集

•

•这些配置可以被设备配置重写

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 13]

**Android Vulkan介绍**

Vulkan是虾米？

•用来取代OpenGL和OpenGLES的次世代的渲染Api。

•由工业派设计，克拉魔发起。

•专为下一代硬件设计。

•

支持Vulkan的UE4（Android平台， iOS官方标配是Metal， 不支持Vulkan）

•运行Android7.0的设备现在自带一个可工作的Vulkan驱动。

•轻量级的Api， 最小化Cpu开销。

•“PipelineState Objects”带来高效的渲染状态切换。

•更多的渲染批次，因为每个渲染批次更轻量化

•？？？大意应该是按“RenderPass”组织方式带来更高效的Gpu硬件利用率（字被人挡住了。。。）

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 14]

这里是Epic官方的Vulkan示例（可以自行查阅相关视频）

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 15]

**颜色缓冲区（HDR模式）**

对比延时渲染器， UE4移动渲染器使用一个前向渲染器， 仅输出颜色，而不是使用Gbuffer。

•场景颜色

•理想的情况在支持的设备上使用16位浮点RenderTarget。

•不支持的情况使用“ RGBE 编码”或者“马赛克”模式（？？Whatis “mosaic”mode???)。

•在渲染过程中RGB存储HDR颜色值。

•Alpha通道用来存储后续会使用到的深度值（软粒子，贴花）。

•

•深度缓冲区

•通常使用24位深度，8位模板的模式。

•

•后备缓冲区

•32位RGBA。

•存储后处理和Tonemapping后的最终结果。

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 16]

**RGBE HDR 编码**

RGB + 指数 的编码方式需要被低端移动设备使用（运行Android5.X的GalaxyS6/Note4等）

•需要 EXT\_shader\_framebuffer\_fetch的扩展（该扩展在GalaxyS6上可用）

•支持full HDR, bloom 而且没有分辨率限制。

•

从图中可以看到Native HDR和“Encoding” HDR的实现基本没有区别

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 17]

颜色缓冲区（LDR 模式）

•32位硬件后备缓冲区 & 深度缓冲区

•系统分配（比如Android上的EGL）

•许多移动设备并不支持sRGB

•

•场景在Gamma空间中被直接渲染到后备缓冲区，随后透明物体和UI也被直接渲染到后备缓冲区

•最快的渲染方式（一般给简单游戏或者VR游戏使用）

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 18]

**移动平台渲染管线**

1.视口建立

2.GPU粒子模拟

3.渲染阴影图

4.基础Pass渲染

5.贴花处理

6.混合阴影处理

7.半透明物理处理

8.后处理 & ToneMapping

9.HUD& UI

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 19]

**1. 视口建立**

•查询所有可见物体

•视锥裁剪

•距离裁剪

•预计算的可见性（类似U3D的Umbra，离线计算场景的可见性，运行时通过少量开销即可判断静态物体的遮挡情况）

•关联的可见性

•查询所有可见阴影

•收集动态Mesh项

•更新视口相关的UniformBuffer

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 20]

**2. GPU粒子模拟**

•需要支持OpenGLES3.1的设备

•

•在GPU上对粒子进行模拟

•

•将粒子位置写入128位的目标中

•

•将粒子的速度写入64位的目标中

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 21]

**3. 阴影图渲染**

•准备深度绘制目标

•查询所有产生阴影的对象

•使用主光视角对这些物体进行渲染

•阴影图将在后续过程被使用

•在基础Pass阶段处理CSM阴影的时候使用

•随后，在需要混合阴影投影的地方使用

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（一）][UE4 22]

前面已经对使用UE4开发高品质的手机游戏的UE4渲染器、特性集和渲染管线做了介绍，这篇文章是要对它下面部分进行介绍，结合这两部分的干货内容，大家才能更好的去利用UE4引擎做出一款好的手机游戏。

**4. 基础Pass（准备阶段）**

• 根据阴影和灯光的属性为物体选择合适的Shader

• 无光模式

• 预处理的距离场阴影 + 光照图

• 预处理的距离场阴影 + 光照图 + CSM（用于处理动态物体阴影）

• 动态光照（一般与CSM阴影配合）

• 其它

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 23]

**4. 基础Pass（绘制阶段）**

绘制所有拥有不透明材质的物体（同时计算物体光照）， 在HDR/线性空间输出场景颜色

• 动态的方向光和点光源（逐像素光照， ps中计算光照）

• 静态的距离场阴影

• 动态的CSM阴影

• 静态灯光产生的光照图

• 天光

• 反射

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 24]

**4. 基础Pass（渲染顺序）**

物体的渲染顺序由设备决定

• 不需要任何排序的情况

• 支持TBDR的芯片，一般都支持 “HiddenSurface Removal”（“隐藏面消除”）

• 重新按从近到远的顺序对每个列表进行排序

• 最小化状态改变

• 重新按从近到远的顺序对所有列表中的所有物体进行排序

• 最小化Overdraw

• non-ImgTec GPU的默认选项

• 你能够根据自己的需要对该行为进行定制

• r.ForwardBasePassSort = x

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 25]

**5. 延时贴花**

• 需要场景深度获取的功能

• 通过支持的扩展实现

• GL\_ARM\_shader\_framebuffer\_fetch\_depth\_stencil

• GL\_EXT\_shader\_framebuffer\_fetch

• GL\_OES\_depth\_texture

• 深度缓冲区解析

• 支持“Receives Decals”标识

• 模板操作

• 贴花不支持光照

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 26]

**6. 混合阴影投影**

• 与延时贴花类同

• 不能与静态光照进行比较好的混合

• 静态光照 + CSM是一个更好的选择（4.12+）

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 27]

**7. 半透明物体处理**

• 利用Base Pass时使用的相同Shader，在半透的混合模式下对图元进行绘制。

• 不对深度缓冲区进行写操作。

• 反射支持

• 需要完整的场景颜色拷贝。

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 28]

**8. 后处理**

• **仅在HDR打开的时候才被支持**

• **根据效果使用的情况需要一些额外的Pass**

• **景深**

• **自定义的后处理材质**

• **Tonemapper Pass发生在最后阶段**

• **将HDR 颜色映射到8位每通道的RGB颜色**

• **同时将颜色值写回后备缓冲区**

• **Bloom也在该阶段应用**

• **Filmic tonemapping(4.13+)**

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 29]

**9.HUD & UI**

• 直接将UI对象绘入后备缓冲区

• Slate BP（蓝图）

• 幕布（Canvas）

• 交换后备缓冲区

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 30]

**光照： 全动态光照**

移动的方向光 + CSM阴影

• 编辑器准备

• 方向光组件，“Mobility” 属性设置为 “Movable”

• 设置“Dynamic Shadow Distance Movable Light” 的值

• 设置“Num Dynamic Shadow Cascades”的值

• 优点

• 所有的光都是动态的，都可以被运行时修改

• 减少内存大小和包体大小（因为没有预计算的光照信息）

• 缺点

• 所有在场景中的物体，不管是静态还是动态的，都需要被CSM渲染

• 额外的渲染批次和CSM生成开销

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 31]

**静态方向光**

更简单的移动平台光照准备

• 直接光和高光被逐像素计算

• 强度和颜色能被运行时改变，但光的方向不能被改变

• 编辑器准备

• 方向光组件中，将“Mobility”属性设置为“Stationary（1 supported)”

• 将“Cast Dynamic Shadows”属性设置为“False”

优点

• 更快的渲染速度

• 高质量的距离场阴影

缺点

• 光的方向不能运行时改变

• 仅支持混合角色阴影

• 内存和包体大小因为预计算的Shadowmap等信息变大

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 32]

**静态方向光 + CSM阴影**

4.13版本的优化

• 不再需要对每个物体设置是否接收CSM阴影的属性。

• 编辑器准备

• 方向光组件，将“Mobility”属性设置为“Stationary（1 supported)

• 设置“Dynamic Shadow Distance Stationary Light”的值

• 设置“Num Dynamic Shadow Cascades”的值

• 禁用 “Inset Shadows For Movable Objects”选项

优点

• 静态几何体通过距离场阴影产生静态阴影

• 动态角色阴影能够很好的与静态阴影混合

缺点

• CSM生成消耗（仅仅只包含动态对象）

• 基础Pass需要一个额外的纹理单元（用于CSM阴影）

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 33]

**动态点光源**

与其他光照准备独立

• 每个物体/表面支持最多4个点光

• 将“Max Movable Point Lights” 设为大于0的值， 该选项在Project Settings/ Engine Rendering中

优点

• 当成基础Pass的一部分进行渲染，所以不会产生额外的渲染批次

缺点

• 需要额外的shader计算

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 34]

**灯光通道（？？？没有搞明白这东东的作用）**

灯光通道在4.13及以上版本被支持

• 限制：每个物体仅一个静态或者动态方向光能被应用

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 35]

**后处理 – FilmicTonemapper**

• 对于美术来说可以更自由的获取他们想要的视觉效果。

• 通过控制台变量启用

• r.tonemapperfilm(4.12-5.15)

• 4.15默认开启了该选项

• r.mobile.tonemapperfilm(4.16+)

• 因为有额外的性能开销，建议仅在高端机上使用。

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 36]

**自定义后处理过程**

• 自定义后处理过程

• 通过材质系统创建后处理Shader

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 37]

• **自定义深度**

• 算定义深度（4.14新增）

• 选中的物体可以被渲染到一个独立的深度缓冲区中

• 这个独立的缓冲区可以在自定义的后处理中被采样

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 38]

**后处理 – 自定义模板值**

自定义模板值（4.15新增）

• 在PC上可以直接对模板缓冲区中的模板值进行采样

• 在移动GPU上不能进行该操作

• UE4通过渲染到一个独立的颜色缓冲区的方式支持该功能

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 39]

**非渲染部分**

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 40]

**移动平台的补丁和DLC支持**

最小化的APK/IPA + DLC 打包向导（4.13）

• 极小的包体下载（AppStore/GooglePlay)

• 仅需要下载内容时显示的UI

• 从云端下载游戏内容和补丁

• 强制用户内容更新

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 41]

**移动平台的补丁和DLC支持**

“Mobile Patch Utilities” BP 库（4.14）

• 通过BP控制下载安装处理过程

• 进度条 & 错误处理

• 存储空间

• Wifi 可用性

• 其他

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 42]

**大Apk包体支持**

• 在中国分包模式不可行（阿西， 专门提到中国）， 然而在某些情况下大包体在一些设备上不能正常工作

• 4.16开始这个问题被修复，现在不存在APK包体大小的限制了

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 43]

**4.16中的移动平台改进**

• 更小的Android执行程序

• 更改编译器的选项移除不使用的代码

• UI 相关蓝图的性能优化

• Android的运行时权限获取

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 44]

**4.16中的移动平台改进**

• 材质节点新增“VertexInterpolator” – 对移动优化极其有用（？？？使用VS中的插值代替PS插值）

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 45]

**开发中的移动平台功能**

• 更快的帧迭代时间 –Android平台

• 改进的 编辑器内 移动平台预览

• 改进的PC iOS版本发布

• 简单的远程工具链安装

• 远程日志输出？

![UE4虚幻引擎开发手机游戏（二）][UE4 46]

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