以虚幻引擎为例 看游戏引擎如何“玩”转新工业

当虚幻引擎于1998年首次亮相时，它是一个复杂的游戏引擎，并迅速在视频游戏开发者中流行起来。如果你曾经玩过 《堡垒之夜（Fortnite）》《火箭联盟（Rocket League）》 或 《生化奇兵（Bioshock）》，你就会体验过虚幻引擎为游戏所做的事情。
但如果只有娱乐属性，虚幻引擎就变成了一个乏味的引擎。虽然虚幻引擎仍然是游戏开发者的主要工具，但已经发展到可以满足更广泛的专业用户的需求。如今，虚幻引擎是工程、建筑、建造和许多其他行业的宝贵工具。
本文将对虚幻引擎在工业领域的发展史、应用方式以及应用优势进行探讨。

当游戏引擎嵌入工业领域

1991年，Epic Games诞生于首席执行官Tim Sweeney的地下室。这家总部设在北卡罗来纳州卡里镇的公司多年来始终是游戏和计算机图形领域的重要力量。拥有两亿用户的《堡垒之夜》一直是Epic Games虚幻引擎的代表作，公司着重宣传虚幻引擎的跨平台功能，正是这种功能使游戏得以在智能手机和高端PC等多种设备上运行

不久，Epic Games意识到其游戏引擎具有更广泛的适用性，因此在4年前启动了虚幻企业计划（Unreal Enterprise Program），并开始探索工业特性的开发。首要任务之一是确保虚幻引擎能够集成到工业软件生态系统中。为此，它需要与专业软件配合使用，例如计算机辅助设计 (CAD)、建筑信息建模 (BIM) 和产品生命周期管理 (PLM) 应用程序。

虚幻引擎正在被用来创建一个高保真VR模拟器的屏幕
（图片来自CM实验室)

Epic Games的解决方案是 Datasmith，这是一组工具和插件，可帮助将资产从CAD、BIM和其他应用程序转移到虚幻引擎。Datasmith工作流程取决于特定的应用程序，例如Epic Games为Revit软件开发的一个插件，Revit中的建筑师和工程师可以选择他们想要放入虚幻引擎中的视图和图层，只需单击一个按钮就可以在虚幻引擎中获得 3D 模型；而如CATIA或SOLIDWORKS，则可以直接将它们的文件导入到虚幻引擎编辑器中。目前，Datasmith只能向虚幻引擎提供单向数据传输，在虚幻引擎中所做的任何更改，例如注释或路径修改，都不会传播回原始应用程序，这种双向功能还在开发中。

另一个面向工业用户的虚幻引擎功能是项目模板，它可以帮助用户快速启动和运行。例如Collaborative Viewer模板，这是一个设计审查应用程序，用户可以与同事协作并共享相同的3D环境，用户只需将CAD文件拖放到其中，然后将其部署到VR或PC上，就可以与同事协作。

虚幻引擎之于Epic Games就像亚马逊web服务（AWS）之于亚马逊。如今，虚幻引擎拥有700万来自游戏设计和企业领域的用户，并已进入从建筑到医学和汽车制造的多元化领域。

“虚幻”的引擎，真实的产能

产出高质量视觉效果

在游戏开发之外，汽车行业是虚幻引擎的最大用户之一，世界上大多数汽车制造商都在以某种方式使用虚幻引擎。

最初，汽车设计师对虚幻引擎生成高质量实时图像的能力印象深刻，出于对最高质量视觉效果的渴望，汽车行业开始使用虚幻引擎，通过正确的渲染使汽车演示实现更加真实的视效。

对于汽车行业来说，虚幻引擎就像特洛伊木马一样，一旦入局就开始“攻城略池”。虚幻引擎的灵活、协作和开放让游戏行业的人意识到，虚幻引擎可以做的不仅是图像和动画，还可以摄取大型 CAD 模型并执行某种模拟和实验。

例如，汽车制造商奥迪使用虚幻引擎开发了一个数字展厅，供客户配置具有高保真视觉效果的车辆。可视化公司AltSpace使用虚幻引擎为世界上第一辆专门制造的自动驾驶赛车 Robocar创建了一个交互式演示。

奥迪工程师正在使用虚幻引擎进行车辆设计

虚幻引擎的汽车素材集合还在不断扩大，除了Epic Games提供的很多免费素材外，市场上有越来越多的第三方素材和资产可供使用。

打造交互式逼真体验

汽车行业绝非使用虚幻引擎的唯一行业，整个建筑、工程、制造、培训和模拟等公司都开始依赖该平台的交互式体验功能。

使用虚幻引擎创建的奥迪数字展厅(图片来自奥迪）

例如，AR/VR公司Inlusion正在使用虚幻引擎开发虚拟现实体验，用于飞机维修和维护培训；建筑公司Group Legendre和HKS使用虚幻引擎制作早期设计概念的VR 体验；建筑工程公司HOK利用虚幻引擎聚合BIM数据以用于快速迭代和客户演示；CM Labs使用虚幻引擎的可视化和游戏工作流程来补充其高保真工业模拟器。

（图片来自AltSpace）

Inslusion的虚拟现实飞机维修和维护培训（图片来自Inusion）

创设便于模拟和实验的科研环境

虚幻引擎还被应用于医药行业，而且远不止是利用它设计一个新实验室那么简单，医药公司C4X Discovery还利用虚幻引擎开辟了研发药物的新思路。

HOK使用虚幻引擎制作的渲染 （图片来自HOK）

在过去，一款新药的研发过程通常十分缓慢且需要循序渐进，从概念成型到推向市场一般需要10-12年时间。但C4X团队发现，虚幻引擎是科学可视化的最佳工具，可以充当药物研发的完美催化剂，帮助团队开启沉浸式、快节奏研发道路。研究人员将分子数据输入游戏引擎，在3D虚拟空间中对数据进行可视化处理，这样化学家就能轻松获取化合物，在分子级别进行设计和测试，高效而轻松地运行使用不同变量的数据。

Group Legendre使用虚幻引擎制作的渲染
（图片来自Group Legendre)

游戏引擎在医疗领域大展身手。除医药研发外，在治疗领域，研究者也正在用游戏引擎帮助脊柱裂患者练习走路，为具有色觉缺陷的阿尔茨海默氏患者设计护理院，还用于培训验光师等医疗人员。总之，游戏引擎的应用正在爆炸性增长。

HKS 使用虚幻引擎为德克萨斯州阿灵顿的新棒球场渲染的场景
（图片来自HKS）

CM实验室用虚幻引擎制作的高保真虚拟现实模拟器
（图片来自CM实验室）

进行3D环境的在线协作

数字数据公司 Daimler Protics甚至使用虚幻引擎开发了一个被描述为“工程师的多人在线游戏”的设计审查平台。

Daimler Protic公司基于虚幻引擎的协同VR环境
（图片来自Daimler Protic）

如上图所示，许多虚幻引擎用户正在利用该平台进行AR和VR协同，成为设计、制造和培训领域越来越重要的工具。

汽车制造商宝马也在使用虚幻引擎的实时工作流来促进混合现实设计协作，从设计到生产规划再到销售，虚幻引擎在各个部门都得到了充分利用，并对宝马公司产生了深远影响：面对疫情封锁，生产规划部门利用虚幻引擎的模拟环境完成了宝马慕尼黑工厂的重新配置，及时做好了宝马i4的投产准备，整个过程耗时不过6周。虚幻引擎的实时技术帮助宝马团队构思、设计和制造未来汽车，使宝马集团在汽车行业占据令人艳羡的领先地位。

具备成本及灵活性优势
有望成为各行业的3D通用操作系统

虚幻引擎有几个方面使其成为各类型公司的极富吸引力的选择，首先是成本优势。Epic Games从使用虚幻引擎制作的商业软件（例如视频游戏）中收取版税，但该工具可以在内部免费下载和使用；对于需要定制培训、维护和支持，或免费分发商业产品免版税的用户，“虚幻企业计划”的费用为每位用户每年1,500美元。无论哪种情况，与大多数 CAD、BIM 和 PLM工具相比，虚幻引擎都极具成本效益。

虚幻引擎的另一个关键优势是它的灵活性。虚幻引擎是一个开放平台，用户可以自由访问源代码，使用完整的C++ API 对其进行调整，并使用 Python或Blueprint（虚幻引擎的内置可视化脚本语言）创建自定义功能，可以方便快捷地集成到工业生产的各种软件系统，理论上能够实现与任何领域的结合。

凭借灵活性、成本效益和协作能力，虚幻引擎正在发展成为几乎通用的 3D 开发平台。无论是工程、建筑、电影制作、医疗保健模拟还是军队培训，游戏引擎还在向更多领域扩展，成为各个行业的3D 操作系统。