把汽车当玩具？虚幻引擎：不是不可能

虚幻引擎在全球已经与OEM公布了三款量产车，分别是GMC通用的悍马 EV、凯迪拉克lyric，以及10月份北美刚刚上市的亚马逊投资的Rivian汽车。三款车分别搭载高通不同款型芯片。同时，在国内虚幻引擎也有比较大的突破，11月初华人运通也公布了与Epic Games公司层级的战略合作，合作领域包括HMI、可视化、模拟仿真、以及线上线下的配置器和虚拟展厅等。

未来将会有更多的OEM与行业内的公司选择虚幻引擎开发车机，从技术方面来分析有一个比较重要的因素。虚幻引擎是完全实时化的内容创作的平台，平台上产生的数字资产具有很强的可复制性，并且它对汽车行业几乎所有的应用场景都有较强的数据兼容性。

 Epic Games中国技术客户经理 纪大伟

虚幻引擎开发HMI 得天独厚

目前车机对比高性能PC和主机而言，芯片的算力对智能座舱/HMI是一个瓶颈，在项目制作前，需要对已经选型的芯片做硬件芯片的性能分析。根据目标平台，车机的系统做合理的分析，定制出合理的目标是非常重要的第一步。

结合虚幻引擎里面每一个不同的HMI项目，以及项目需求，在引擎编辑器里做相关的功能设置。虚幻引擎引擎内部提供了一套非常强大的性能分析的工具，做数字资产的时候，可以在早期对已有的数字资产进行性能分析和优化，保证可以顺利部署在目标的平台上。

虚幻引擎在游戏领域的数字资产制作，以及虚幻引擎积累了多年的经验。官方HMI demo的目标平台是高通的8155，2.5K的显示屏幕，使用了虚幻引擎4.25版本写入的新的clear coat和半透明玻璃的效果，最终为了稳定运行在车机上。性能方面的目标定的比较高，在保有整体效果的基础上，可以实时运行在60帧以上。

虚幻引擎HMI汽车模型；图片来源：虚幻引擎

在HMI的3D汽车主页面，没有对外饰的基础模型做任何的优化，保持原始的CAD几何结构，外饰的模型大概的面数为27万左右，可在动态的交互过程中，呈现较好的光照和质感，保证产品的高调性，在外饰这个部分，因为没有做任何的裁剪，车身和玻璃的反射效果都非常清晰顺畅。

虚幻引擎自身也提供了性能分析的工具，主要有两套。第一套是通常称之为Console Command，它的好处是方便设计师或者美术人员使用，可以在编辑器里运行，最有价值的是当项目已经打包成安卓的APK，部署到车机终端硬件上的时候，也还是可以继续使用这套命令来做性能分析。第二套工具，虚幻引擎3D的实时渲染非常依赖GPU，所以引擎本身提供了一个工具，专门做非常detail的GPU性能分析。

优化工具

基于Gazelle的项目分成四个方面：

1、将原始CAD模型转成一个真正可以用在HMI方面的多边形车模

虚幻引擎Demo里一共用到了三种车模，除了欢迎页面的主车，在ADAS里也配置了一辆小车，同时也用了HDR，能在ADAS上看到完整的效果。还有一辆是在电池页面里，此车相关的优化主要是集中在材质方面。

3D整车其实一共只有五十万面，如果只考虑polygon，不看效果，其实8155芯片是可以跑到四百甚至五百万的polygon，但是因为叠加了一些高级效果之后就不能只看polygon的数量，在保留外饰原有细节情况不变的基础上，只对内饰做了一些裁剪。

2、简化材质

在画面动起来时，电池页面里的材质动态效果比较炫酷，但是如果在编辑器里默认不对材质做优化，对性能的影响还是比较大的。对项目的材质进行优化，主要有两种方法。

一种是在引擎之外进行，可以用一些专业的做实时的3D贴图工具，做好一整套的模型材质，导出成贴图，再导入虚幻引擎。

第二种方法是不用任何的导入的贴图，只是在引擎里保存一张五颜六色的vertex color作为map，通过RGB不同的通道来提取不同的Mask，给到电池页面里的车的材质，通过选取了不同颜色作为Mask来抠取相应的部分，给相应部分赋予不同材质的效果。在GPU做运算时，仍然把材质看成一个整体，这样在很大程度上就减少了drawcalls的数量。

关于整体的效果，此项目遵循这样一个原则。如果车体某个区域的局部地方细节很多，在屏幕占比又不是很大的情况下，会选用低精度的模型+Normal map的方式。如果某些地方在屏幕里占比比较大，而且表面又比较流畅，没有很多细节的时候就保留原始的高精度模型。

在材质方面，尽量少用贴图，虚幻引擎可以显示材质编辑器里的instruction，尽量减少材质instruction的数量。因为实时渲染在做材质编译的时候，材质的复杂度会严重影响将来实时运行的效率和性能。

 虚幻引擎HMI开发界面；图片来源：虚幻引擎

3、对贴图进行优化

贴图对内存的影响非常大，在引擎里有一套科学的算法，简单的有几个规律可循。任何导入虚幻引擎的贴图，它的分辨率应该都是2的乘方，不应该是奇数，而且它的横宽比，如果没有任何条件的限制，最好是正方形，因为正方形的贴图会最大程度的提高内存的使用率。虚幻引擎在贴图导入时，有与贴图相关的压缩选项，虚幻引擎会把一些normal map尽量的设置成DX1。

引擎同时还提供了一套比较科学的计算方法，到底该在某一个特定的或者固定镜头下使用多大尺寸贴图的方法，把最大2K到最小32×32这样六组不同大小的分辨率贴图打包成一个texture pack，在一个动态材质的效果下去预览，当相机或者距离发生变化的时候引擎会自动匹配，去选取合适分辨率的贴图来适应当前的场景，之后把这个贴图作为一个自发光的贴图贴到一个材质上，在动态的过程中就会自动显示当前的颜色以及相应的数字。还可以在贴图的属性面板内重置分辨率，对特定的贴图做优化。

对于整体的资产，除了贴图以外，包括所有的多边形，虚幻引擎有一个工具是用图形化的方式直接显示场景里所有的资产，越大的compound就代表容量越大，它是一个交互类的程序。一般而言一个大的compound，如果双击，就会进入compound的内部，里面就会显示一些在主资产下的其他模型或者贴图。

4、整体光照的解决方案

虚幻引擎是实时动态的生成渲染或者生成光照的工具，可以用一种比较灵活的方式创建光照，首先在场景里生成一个Capture Cube，类似于相机的这样一个物体。在编辑器里，Capture Cube会把做好的一整套光照实时捕捉下来，并且保存到render target里面。

通过Capture Cube，还可以把整个场景所有的光照包括HDR全部实时保存下来。如果对当前的光照效果不满意，也可以做动态的修改，修改完之后再用同样的方式把整个场景光照捕捉下来，最终整个场景的光照就会保存成一整张自定义的HDR，存到硬盘上。

最后把HDR贴到skylight 和反射球上完成整个场景的光照效果。

 虚幻引擎HMI界面；图片来源：虚幻引擎

虚幻引擎项目打包 

打包会影响两个部分，一个是整个HMI的启动时间，另外是内存占用量，虚幻引擎提供一个工具叫Size MAP，在编辑器里给能够检测哪些资产过大而造成HMI的资源浪费，当虚幻引擎部署到安卓在移动端的设备上之后，虚幻引擎同样提供了一个工具它是命令上工具——UnrealPAK.EXE，在windows的操作系统上直接用命令行启动，它有几个功能:

第一，用extract的命令解压PAK包，解压出来之后会有很多跟项目不相关的文件，手动删除来减少包体大小。

第二，可通过“create”的命令重新对精简过的项目文件打包，整体PAK容量有会大幅度的缩小。

第三，UnrealPAK还可以做整个包体的压缩，但是压缩有双刃剑的性质，如果过度的压缩会影响启动时间，要看具体项目大小是否压缩。

第四，如果已经打包到移动端上，可以通过命令行来查看打包出来的文件及内存占用的信息，通过输入memreport-full，会在打包路径下保存一个log，log里面包含贴图或模型及其他跟内存占用相关的信息。