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虛幻引擎在全球已經(jīng)與OEM公布了三款量產(chǎn)車，分別是GMC通用的悍馬 EV、凱迪拉克lyric，以及10月份北美剛剛上市的亞馬遜投資的Rivian汽車。三款車分別搭載高通不同款型芯片。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)虛幻引擎也有比較大的突破，11月初華人運(yùn)通也公布了與Epic Games公司層級(jí)的戰(zhàn)略合作，合作領(lǐng)域包括HMI、可視化、模擬仿真、以及線上線下的配置器和虛擬展廳等。
未來(lái)將會(huì)有更多的OEM與行業(yè)內(nèi)的公司選擇虛幻引擎開(kāi)發(fā)車機(jī)，從技術(shù)方面來(lái)分析有一個(gè)比較重要的因素。虛幻引擎是完全實(shí)時(shí)化的內(nèi)容創(chuàng)作的平臺(tái)，平臺(tái)上產(chǎn)生的數(shù)字資產(chǎn)具有很強(qiáng)的可復(fù)制性，并且它對(duì)汽車行業(yè)幾乎所有的應(yīng)用場(chǎng)景都有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)兼容性。
虛幻引擎開(kāi)發(fā)HMI 得天獨(dú)厚
目前車機(jī)對(duì)比高性能PC和主機(jī)而言，芯片的算力對(duì)智能座艙/HMI是一個(gè)瓶頸，在項(xiàng)目制作前，需要對(duì)已經(jīng)選型的芯片做硬件芯片的性能分析。根據(jù)目標(biāo)平臺(tái)，車機(jī)的系統(tǒng)做合理的分析，定制出合理的目標(biāo)是非常重要的第一步。
結(jié)合虛幻引擎里面每一個(gè)不同的HMI項(xiàng)目，以及項(xiàng)目需求，在引擎編輯器里做相關(guān)的功能設(shè)置。虛幻引擎引擎內(nèi)部提供了一套非常強(qiáng)大的性能分析的工具，做數(shù)字資產(chǎn)的時(shí)候，可以在早期對(duì)已有的數(shù)字資產(chǎn)進(jìn)行性能分析和優(yōu)化，保證可以順利部署在目標(biāo)的平臺(tái)上。
虛幻引擎在游戲領(lǐng)域的數(shù)字資產(chǎn)制作，以及虛幻引擎積累了多年的經(jīng)驗(yàn)。官方HMI demo的目標(biāo)平臺(tái)是高通的8155，2.5K的顯示屏幕，使用了虛幻引擎4.25版本寫入的新的clear coat和半透明玻璃的效果，最終為了穩(wěn)定運(yùn)行在車機(jī)上。性能方面的目標(biāo)定的比較高，在保有整體效果的基礎(chǔ)上，可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在60幀以上。
在HMI的3D汽車主頁(yè)面，沒(méi)有對(duì)外飾的基礎(chǔ)模型做任何的優(yōu)化，保持原始的CAD幾何結(jié)構(gòu)，外飾的模型大概的面數(shù)為27萬(wàn)左右，可在動(dòng)態(tài)的交互過(guò)程中，呈現(xiàn)較好的光照和質(zhì)感，保證產(chǎn)品的高調(diào)性，在外飾這個(gè)部分，因?yàn)闆](méi)有做任何的裁剪，車身和玻璃的反射效果都非常清晰順暢。
虛幻引擎自身也提供了性能分析的工具，主要有兩套。第一套是通常稱之為Console Command，它的好處是方便設(shè)計(jì)師或者美術(shù)人員使用，可以在編輯器里運(yùn)行，最有價(jià)值的是當(dāng)項(xiàng)目已經(jīng)打包成安卓的APK，部署到車機(jī)終端硬件上的時(shí)候，也還是可以繼續(xù)使用這套命令來(lái)做性能分析。第二套工具，虛幻引擎3D的實(shí)時(shí)渲染非常依賴GPU，所以引擎本身提供了一個(gè)工具，專門做非常detail的GPU性能分析。
優(yōu)化工具
基于Gazelle的項(xiàng)目分成四個(gè)方面：
1、將原始CAD模型轉(zhuǎn)成一個(gè)真正可以用在HMI方面的多邊形車模
虛幻引擎Demo里一共用到了三種車模，除了歡迎頁(yè)面的主車，在ADAS里也配置了一輛小車，同時(shí)也用了HDR，能在ADAS上看到完整的效果。還有一輛是在電池頁(yè)面里，此車相關(guān)的優(yōu)化主要是集中在材質(zhì)方面。
3D整車其實(shí)一共只有五十萬(wàn)面，如果只考慮polygon，不看效果，其實(shí)8155芯片是可以跑到四百甚至五百萬(wàn)的polygon，但是因?yàn)榀B加了一些高級(jí)效果之后就不能只看polygon的數(shù)量，在保留外飾原有細(xì)節(jié)情況不變的基礎(chǔ)上，只對(duì)內(nèi)飾做了一些裁剪。
2、簡(jiǎn)化材質(zhì)
在畫面動(dòng)起來(lái)時(shí)，電池頁(yè)面里的材質(zhì)動(dòng)態(tài)效果比較炫酷，但是如果在編輯器里默認(rèn)不對(duì)材質(zhì)做優(yōu)化，對(duì)性能的影響還是比較大的。對(duì)項(xiàng)目的材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，主要有兩種方法。
一種是在引擎之外進(jìn)行，可以用一些專業(yè)的做實(shí)時(shí)的3D貼圖工具，做好一整套的模型材質(zhì)，導(dǎo)出成貼圖，再導(dǎo)入虛幻引擎。
第二種方法是不用任何的導(dǎo)入的貼圖，只是在引擎里保存一張五顏六色的vertex color作為map，通過(guò)RGB不同的通道來(lái)提取不同的Mask，給到電池頁(yè)面里的車的材質(zhì)，通過(guò)選取了不同顏色作為Mask來(lái)?yè)溉∠鄳?yīng)的部分，給相應(yīng)部分賦予不同材質(zhì)的效果。在GPU做運(yùn)算時(shí)，仍然把材質(zhì)看成一個(gè)整體，這樣在很大程度上就減少了drawcalls的數(shù)量。
關(guān)于整體的效果，此項(xiàng)目遵循這樣一個(gè)原則。如果車體某個(gè)區(qū)域的局部地方細(xì)節(jié)很多，在屏幕占比又不是很大的情況下，會(huì)選用低精度的模型+Normal map的方式。如果某些地方在屏幕里占比比較大，而且表面又比較流暢，沒(méi)有很多細(xì)節(jié)的時(shí)候就保留原始的高精度模型。
在材質(zhì)方面，盡量少用貼圖，虛幻引擎可以顯示材質(zhì)編輯器里的instruction，盡量減少材質(zhì)instruction的數(shù)量。因?yàn)閷?shí)時(shí)渲染在做材質(zhì)編譯的時(shí)候，材質(zhì)的復(fù)雜度會(huì)嚴(yán)重影響將來(lái)實(shí)時(shí)運(yùn)行的效率和性能。
3、對(duì)貼圖進(jìn)行優(yōu)化
貼圖對(duì)內(nèi)存的影響非常大，在引擎里有一套科學(xué)的算法，簡(jiǎn)單的有幾個(gè)規(guī)律可循。任何導(dǎo)入虛幻引擎的貼圖，它的分辨率應(yīng)該都是2的乘方，不應(yīng)該是奇數(shù)，而且它的橫寬比，如果沒(méi)有任何條件的限制，最好是正方形，因?yàn)檎叫蔚馁N圖會(huì)最大程度的提高內(nèi)存的使用率。虛幻引擎在貼圖導(dǎo)入時(shí)，有與貼圖相關(guān)的壓縮選項(xiàng)，虛幻引擎會(huì)把一些normal map盡量的設(shè)置成DX1。
引擎同時(shí)還提供了一套比較科學(xué)的計(jì)算方法，到底該在某一個(gè)特定的或者固定鏡頭下使用多大尺寸貼圖的方法，把最大2K到最小32×32這樣六組不同大小的分辨率貼圖打包成一個(gè)texture pack，在一個(gè)動(dòng)態(tài)材質(zhì)的效果下去預(yù)覽，當(dāng)相機(jī)或者距離發(fā)生變化的時(shí)候引擎會(huì)自動(dòng)匹配，去選取合適分辨率的貼圖來(lái)適應(yīng)當(dāng)前的場(chǎng)景，之后把這個(gè)貼圖作為一個(gè)自發(fā)光的貼圖貼到一個(gè)材質(zhì)上，在動(dòng)態(tài)的過(guò)程中就會(huì)自動(dòng)顯示當(dāng)前的顏色以及相應(yīng)的數(shù)字。還可以在貼圖的屬性面板內(nèi)重置分辨率，對(duì)特定的貼圖做優(yōu)化。
對(duì)于整體的資產(chǎn)，除了貼圖以外，包括所有的多邊形，虛幻引擎有一個(gè)工具是用圖形化的方式直接顯示場(chǎng)景里所有的資產(chǎn)，越大的compound就代表容量越大，它是一個(gè)交互類的程序。一般而言一個(gè)大的compound，如果雙擊，就會(huì)進(jìn)入compound的內(nèi)部，里面就會(huì)顯示一些在主資產(chǎn)下的其他模型或者貼圖。
4、整體光照的解決方案
虛幻引擎是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的生成渲染或者生成光照的工具，可以用一種比較靈活的方式創(chuàng)建光照，首先在場(chǎng)景里生成一個(gè)Capture Cube，類似于相機(jī)的這樣一個(gè)物體。在編輯器里，Capture Cube會(huì)把做好的一整套光照實(shí)時(shí)捕捉下來(lái)，并且保存到render target里面。
通過(guò)Capture Cube，還可以把整個(gè)場(chǎng)景所有的光照包括HDR全部實(shí)時(shí)保存下來(lái)。如果對(duì)當(dāng)前的光照效果不滿意，也可以做動(dòng)態(tài)的修改，修改完之后再用同樣的方式把整個(gè)場(chǎng)景光照捕捉下來(lái)，最終整個(gè)場(chǎng)景的光照就會(huì)保存成一整張自定義的HDR，存到硬盤上。
最后把HDR貼到skylight 和反射球上完成整個(gè)場(chǎng)景的光照效果。
虛幻引擎項(xiàng)目打包
打包會(huì)影響兩個(gè)部分，一個(gè)是整個(gè)HMI的啟動(dòng)時(shí)間，另外是內(nèi)存占用量，虛幻引擎提供一個(gè)工具叫Size MAP，在編輯器里給能夠檢測(cè)哪些資產(chǎn)過(guò)大而造成HMI的資源浪費(fèi)，當(dāng)虛幻引擎部署到安卓在移動(dòng)端的設(shè)備上之后，虛幻引擎同樣提供了一個(gè)工具它是命令上工具——UnrealPAK.EXE，在windows的操作系統(tǒng)上直接用命令行啟動(dòng)，它有幾個(gè)功能:
第一，用extract的命令解壓PAK包，解壓出來(lái)之后會(huì)有很多跟項(xiàng)目不相關(guān)的文件，手動(dòng)刪除來(lái)減少包體大小。
第二，可通過(guò)“create”的命令重新對(duì)精簡(jiǎn)過(guò)的項(xiàng)目文件打包，整體PAK容量有會(huì)大幅度的縮小。
第三，UnrealPAK還可以做整個(gè)包體的壓縮，但是壓縮有雙刃劍的性質(zhì)，如果過(guò)度的壓縮會(huì)影響啟動(dòng)時(shí)間，要看具體項(xiàng)目大小是否壓縮。
第四，如果已經(jīng)打包到移動(dòng)端上，可以通過(guò)命令行來(lái)查看打包出來(lái)的文件及內(nèi)存占用的信息，通過(guò)輸入memreport-full，會(huì)在打包路徑下保存一個(gè)log，log里面包含貼圖或模型及其他跟內(nèi)存占用相關(guān)的信息。
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