摘要

随着现代社会中人们对游戏娱乐的需求不断增加并且近几年虚拟现实技术（Virtual Reality）发展迅速，三维游戏受到越来越多人的喜爱、关注和讨论，虚幻引擎5（UE5）应运而生。UE5的推出带来了技术性的革命，受到许多不同领域的运用和赞扬。本文根据UE5的物理交互、实时渲染、软件模拟光效等方面，综合分析游戏在虚拟引擎5环境中运用的技术手段和交互设计。

关键词

UE5 游戏设计 交互设计

一、虚幻引擎5的相关介绍

（一）UE5引擎的概述和优势

Unreal Engine 5是由Epic Games公司研发的一款顶尖游戏引擎。UE5可以提供给游戏、影视、建筑、产品等开发者使用，由于它的建模和渲染功能强大、精确度高、画面流畅度高、制作成本较低等特征，所以可以运用它制作大型精美的游戏，并且能够有效的增加用户在游戏中的交互体验。

（二）UE5引擎的优势

1. 画面精美度高，视觉冲击强

UE5相较于UE4，大幅度的减少了游戏制作的工作量，设计师可以通过高模实现细节可以将数以亿计的电影级多边形素材直接导进UE5中，省去将细节烘焙到法线贴图或手动编辑LOD等费时费力的工作，使UE5大幅度的减少了品质的损失并且UE5每个像素的清晰度都要比其他算法高出四倍。

2. 操作难度较低

UE5采用的是C++模式和蓝图模式，其独特的蓝图可视化编程系统能够让设计师在未掌握C++语言情况下也可以创建完整的游戏。UE5支持打包后将蓝图转换为C++代码，虽然转换过的代码可能并不是那么理想，但是这个功能运行时就省去了字节码解释执行的步骤，效率更高。

3. 平台兼容度高

在UE4时期，开发者手动编辑LOD（Level Of Details层次细节技术)设计多平台兼容的游戏时，需要考虑多边形数量预算、多边形内存预算以及绘制次数预算等限制，费时费力，而UE5中的Nanite技术可以根据项目所处运行平台，动态调整项目内资源的渲染开销，使得开发者可以仅关注项目交互设计的核心部分，不再顾虑达成理想效果的硬件资源限制，开发完成的项目可以直接同时提供给多种平台，使得主机、PC端、移动端等不同平台的玩家，都可以在相同的游戏服务器内使用同一张地图、同一组资源共同游戏。

4. 交互体验高

在UE5中，Nanite和Lumen两个核心技术的增强了画面的精美程度，大幅度的接近了现实生活中的场景，这些画面上的改进，让体验者能够从视觉上得到接近现实的交互体验增加了体验者的感知沉浸感，让体验者能够沉浸在游戏世界中去感受游戏带来的真实感。

二、有关三维游戏界面的交互设计发展

（一）三维游戏的市场现状

中国在发展游戏之初也涌现出了许多优秀的单机游戏作品，例如《仙剑奇侠传》、《古剑奇谭》、《流星蝴蝶剑》等，但因为社会与用户对游戏的版权意识不高，对游戏的普遍刻板印象，导致单机游戏一段时期内的没落，我国消费者由于工作、学习节奏较快，多为碎片时间娱乐，加上智能手机的科普和使用，让消费者整体向移动端游戏移动，使得移动端游戏崛起占市场总额的七成，但随着人们的需求和意识的增加，单机游戏的逐渐的得到了人们的关注，近几年，wegame中上线的单机游戏相较于以前也有了一定的数量，2020年8月运用UE5引擎做的《黑神话：悟空》的demo也再次唤醒了市场对国产单机游戏的关注，但是总体上与手游相比还有不少的差距。

（二）游戏引擎的主要功能模块：

• 图形模块：用于实现游戏内建模、渲染、光影等场景的可视化构建。
• 物理模块：用于实现在三维游戏场景设计交互时，遵循在真实世界里的物理规律。
• AI模块：用于控制游戏内的NPC对于玩家游戏中的操作行为进行对应反馈。
• 音效模块：用于实现游戏内相关音频效果的控制。
• GUI模块：用于实现游戏内关于用户控制交互界面的设计。
• 脚本模块：用于实现游戏的整体剧情流程设计。
• 网络模块：用于实现游戏对于不同网络通信协议的支持，从而满足制作的游戏支持多人同步在线等多种实际场景的需求。

（三）三维游戏的交互设计研究

1. 三维游戏中的交互设计目的和作用

区别于传统互动形式下的交互设计，新兴人机交互中，用户可视化面板的样式设计变得不再重要。在用户没有意识到界面的情况下引导游戏互动行为，也就是在恰当的时候、恰当的地方，通过恰当的方式，向用户提供他所习惯的引导，成为了此种互动模式下交互设计的核心。成功的交互设计可以使用户的大脑自动的去寻找过去所形成的因果逻辑联系，通过这些联系理解游戏内容,并产生共鸣，这对减少玩家理解成本以增强游戏代入感是非常有帮助的。
所以，旨在于模拟真实的世界体验的新兴人机互动模式下，重视玩家行为习惯的交互设计，有增强玩家对游戏的真实感体验的作用。
VR就是由玩家的行为习惯而被设计出来的产品，让玩家沉浸于游戏之中自主的完成行为来增强代入感，沉浸感主要分为三个层面：信息沉浸、感官沉浸、大脑沉浸。目前游戏能提供给我们的介于信息沉浸和感官沉浸之间，目前三维游戏中的交互设计处于加强感官沉浸的阶段，让玩家体验到接近现实的交互体验。

2. 交互设计中的五感研究

当我们与现实世界交互时，所得到的感知体验分为视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉。所以玩家在游戏世界的体验感会随着感觉体验增加而增加，VR游戏体验感比普通的游戏体验感高是因为感知体验维度的丰富和深入，所以设计师想要让用户得到良好的交互体验就要考虑玩家的五感体验。

3. 游戏中设计强烈的情绪体验和情感交流

由于游戏中强烈的情感体验和情感交流，玩家才会专注于游戏之中，游戏中的交互设计应该在游戏中设计游戏剧情慢慢的引导玩家沉入剧情之中，再设置游戏中的情绪最高点和最低点，给予玩家游戏反馈，多线并行的游戏结局会增加玩家的代入感，此起彼伏的游戏剧情也大大的增强游戏剧情的层次感。例如《杀手》系列，讲述着杀手代号47听从雇主的要求进行的暗杀活动。玩家可以用不同的方法达成最后的任务，提高了玩家在游戏中的自由度，不同的行为方式会触发不同的游戏剧情，带来不同的游戏体验，游戏中的评分系统也导致玩家们喜欢不断参与游戏提高评分，带来了强烈的游戏体验。在《看门狗》系列中，有遥控载具的控制操作，有黑客入侵系统时视图的变化，有通过入侵后系统通过摄像头等监视设备的视角转化等大量交互设计。配合不同场景下的不同背景音乐以及各类NPC之间对话交流，使得玩家能够沉浸式体验作为黑客无所不能的场景。

三、针对虚幻引擎5中的三维交互推进及前景分析

（一）虚拟引擎5中交互设计推动VR游戏发展研究

1. 增加画面精细度，丰富视觉感知

UE5中引用了新的渲染功能Lumen（全局动态光效）和Ninate（虚拟微多边形几何系统).Lumen能对场景变动以及光源改变做出实时的变化，它拥有让海量细节的宏大场景中渲染间接漫反射，并确保无限次数的反弹以及间接高光反射效果。而Ninate拥有让创建出的物体拥有海量集合体的细节、虚拟阴影拼图以及时序超级分辨路功能。这些渲染功能能让增加画面精细度，让设计师能够创作出逼真的动态场景，丰富了游戏世界的视觉感知。

2. 提高音频功能，实现自定义交互效果

在UE5中，MetaSounds全新的音频编辑模式中的渲染功能有利于掌握程序化音频体验，Quartz可以实现自定义的交互效果以及程序化的音乐系统，它拥有的精准定位系统能支持游戏逻辑、视觉效果及音效，能大大增加游戏的故事性以及沉浸感，增加交互效果。

3. 新增物理系统，模拟现实中物体效果

UE5改良了物理系统中核心功能方面，支持多种力影响物体模拟并且支持物理异地同步和更新，丰富用户在游戏世界作用于物体的力。

（二）交互设计在三维游戏上的发展及前景分析

1. 三维游戏中交互设计的发展分析

目前，UE5引擎带给了用户极致的视觉体验，并且它开发出的交互功能也是非常强大的。近日，Ziva Dynamics发布了用虚拟引擎5制作的ZRT脸部训练，其画面分辨度能够达到4K，帧数能够稳定在60帧。这意味着在游戏上能够运用人体肩部以上的传感器，增强了用户的现实感，为高端用户深入游戏提供了可能性，增加了游戏的交互性，设计师可以通过这些传感器设计剧情及视觉研究让玩家沉浸于游戏之中。

2. 三维游戏中交互设计的前景分析

目前，随着技术的不断发展，产生了VR、AR、MR这些较新的交互媒体方式。而三维动画、游戏、虚拟角色等是最适合在VR、AR、MR中展现出来。而现在UE5引擎能够制作VR、AR产品，并且拥有很好的兼容性，这次UE5引擎中推出的核心技术可能短时间不会影响AR行业，但是为之后的方向做出了很好的带领，它也有可能带着AR视觉表现改变。

四、结语

待施工……