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获课地址:xingkeit.top/8346/ 在虚幻引擎5(Unreal Engine 5,简称 UE5)的强大渲染能力支撑下,构建高度拟真的城市环境已成为游戏、影视预演、智慧城市仿真等领域的核心需求。以"RealCity"为代表的高写实城市场景项目,不仅要求建筑、道路、植被等静态资产的精细还原,更依赖于动态光照与天气系统的有机融合,以实现昼夜交替、阴晴雨雪等自然现象的沉浸式表现。本文将围绕 RealCity 案例,系统解析 UE5 中动态光照与天气系统的关键制作技术,帮助开发者掌握打造真实感城市环境的核心方法论。 一、理解 UE5 光照体系:Lumen 与 Sky Atmosphere 的协同 UE5 引入了革命性的 Lumen 全局光照系统 和 Sky Atmosphere 大气散射模型,二者共同构成了动态光照的基础框架。 Lumen 实现了完全动态的间接光照与反射,无需传统烘焙 Lightmass,即可在白天到夜晚、室内到室外的复杂场景中实时响应光源变化。对于 RealCity 这类包含大量玻璃幕墙、金属材质和复杂几何体的城市环境,Lumen 能自动处理光线在建筑间的多次反弹,显著提升真实感。 Sky Atmosphere 则模拟了地球大气层对阳光的散射效果,能根据太阳高度角自动计算天光颜色、地平线辉光、空气透视等现象。它与 Lumen 紧密联动:当太阳位置变化时,Sky Atmosphere 输出的天空光照会实时驱动 Lumen 的间接光计算,形成统一的光照氛围。 这种"物理驱动 + 实时响应"的组合,是 RealCity 实现自然光影流转的技术基石。 二、构建可交互的太阳与时间系统 RealCity 的核心体验之一是时间流逝带来的视觉变化。为此,需建立一个可控的"时间控制器",其关键在于: 使用定向光源(Directional Light)代表太阳,并通过蓝图或时间管理器动态调整其旋转角度,模拟日升日落。 同步更新 Sky Atmosphere 的太阳方向,确保天空颜色、云层照明与地面光照一致。 引入时间缩放因子,允许用户加速或暂停时间流动,用于演示或特定镜头控制。 结合 Lumen 的动态适应能力,无需手动切换光照模式,系统会自动处理从正午强光到黄昏暖调再到夜晚暗部的平滑过渡。 通过这一机制,城市在一天24小时内的光影节奏得以真实再现。 三、天气系统的模块化设计 RealCity 的天气系统并非单一功能,而是由多个可叠加、可混合的子系统构成: 1. 云层系统 UE5 内置的 Volumetric Cloud(体积云) 组件支持动态生成逼真的积云、层云,并能响应风速、密度、光照等参数。在 RealCity 中,云层不仅影响天空外观,还会投射动态阴影到城市表面,增强空间层次感。 2. 降水效果(雨/雪) 降水通过粒子系统实现,但需注意: 雨滴粒子应与地面材质互动(如产生水花、湿润效果); 使用 Material Functions 控制建筑表面的"湿滑度"或"积雪覆盖",实现材质随天气变化; 雨声、风声等音频也应随天气强度动态调整,强化多感官沉浸。 3. 雾与空气透视 利用 Exponential Height Fog 模拟湿度变化带来的远景模糊。在雨天或清晨,可增加雾的密度与高度,营造朦胧氛围;晴天则降低雾值,突出城市清晰度。 4. 天气状态管理器 通过一个中央蓝图(如 WeatherManager),统一控制所有天气参数(如云量、降水强度、风速、能见度),并支持预设天气模板(如"暴雨"、"薄雾清晨"、"晴朗午后")之间的平滑插值过渡,避免突兀切换。 四、性能优化与艺术平衡 高拟真天气系统对 GPU 负担较大,尤其在大规模城市场景中。RealCity 项目采用以下策略兼顾画质与性能: Lumen 软件光线追踪降级:在中低端设备上,可关闭硬件光线追踪,启用 Lumen 的软件路径,牺牲部分反射精度换取帧率稳定。 云层 LOD 控制:根据摄像机距离动态简化体积云细节。 降水粒子剔除:仅在摄像机可视范围内生成雨雪粒子,远处用屏幕空间效果替代。 光照缓存辅助:对极少变化的区域(如地下车库),可局部使用静态光照补充,减轻 Lumen 压力。 同时,美术团队需与技术紧密协作,在"物理准确"与"视觉美感"之间找到平衡——例如略微增强黄昏的暖色调以提升情绪感染力,而非完全遵循物理光谱。 五、与城市资产的深度集成 RealCity 的真实感不仅来自天空,更源于城市对环境的响应: 建筑玻璃反射天空与云层:依赖 Lumen 的动态反射与 Sky Light 的捕获,确保镜面材质实时呈现天气变化。 路面湿润效果:通过材质参数(如 Roughness、Specular)随降水强度动态调整,实现从干燥到积水的连续过渡。 植被摇曳:结合 Wind Directional Source 与天气风速参数,驱动树木、旗帜等动态元素,增强环境活力。 这种"环境—资产"双向互动,是 RealCity 区别于静态展示的关键所在。 结语:迈向可感知的数字城市 在 UE5 的技术赋能下,RealCity 不再只是一个视觉模型,而是一个具备"生命节律"的数字孪生体。动态光照与天气系统作为其"呼吸"与"表情",赋予城市以时间维度和情感温度。掌握这些技术,不仅适用于游戏与影视,更可延伸至城市规划、应急演练、气候模拟等专业领域。未来,随着 Nanite 几何细节、MetaHuman 人物交互等能力的融入,RealCity 将进一步模糊虚拟与现实的边界,成为下一代沉浸式数字空间的典范。

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降水强度 关键在于 城市规划 关键所在

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