基于物理引擎的仿真设计【字数：12619】
目 录
1. 绪论1
1.1 研究背景及意义1
1.2 国内虚拟场景仿真发展现状1
1.2.1 国外发展状况1
1.2.2 国内发展状况2
1.3 发展前景与趋势2
1.4 经济及社会效益2
2. 开发环境及主要技术3
2.1 物理引擎Unreal Engine 43
2.2 三维建模技术3
2.3 PBR材质系统4
2.4 Python脚本4
2.5 延迟渲染5
3. 前期设计6
3.1 美术设计6
3.2 制作流程设计6
3.3 Pipeline工具设计7
4. 技术实现11
4.1 大地形制作11
4.1.1 Height Map制作11
4.1.2 地形材质12
4.1.3 程序化地形物件模型生成12
4.2 场景建模及搭建13
4.2.1 DCC工具建模13
4.2.2 substance Painter贴图制作13
4.3 模块化搭建及自动化工具14
4.3 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^
.1 蓝图模块化搭建14
4.3.2 splinemeshes14
4.3.3 FlowMap Painter Tool15
4.4 UV动画17
4.4.1 Flow Map17
4.4.2 特殊屏幕材质18
4.5 天空系统19
4.5.1 星球材质19
4.5.2 天空系统22
4.6 摄影机动画23
结语24
参考文献25
致谢26
绪论
研究背景及意义
随着数字艺术产业的迅速发展，物理引擎在游戏，动画，军事模拟，电影等诸多领域开始广泛应用。物理引擎使得我们在计算机中对数字资产进行所有的物理现象的模拟，在虚拟的环境下对物体进行动力学，运动学，力学仿真和碰撞等一系列运算。在创作过程当中，开发人员可以使用先进的引擎技术和主流的渲染方法，二者向结合，可以大大缩短开发的周期，并且利用实时渲染得到更为真实的美术效果和更为自由的场景。
与此同时，在经济发展以及科学技术不断进步基础上，特别是网络发展逐渐成熟，游戏，电影等成为生活中非常常见的消遣方式，它们能够为人们带来非常轻松的感觉，同时还能帮助人们消除在生活中的烦恼。科幻场景设计在生活中应用非常广泛，其中3D 技术更是成为人们非常欣赏的一种场景设计技术，将科幻场景设计技术融入到游戏，电影中，将其中的场景或是人物体现的更加立体， 更好的提升视觉效果。
因此，随着三维艺术，数字艺术行业的迅速发展，竞争力也越来越激烈，在这样的情况下，就需要不断创新场景的布置，不断优化生产流水线，通过运用新的渲染流程，新的生产管道来提高画面质量，和生产效率。新技术的使用，在提高艺术表现力的同时，更提高了在行业的竞争力。
目前我国的科幻电影、游戏、虚拟现实技术蓬勃发展。影视游戏的场景制作，特效制作，物理仿真制作变得至关重要，因此仿真场景的制作就成了重中之重。在本设计中，就是在物理引擎的基础上，结合美术设计，完成一个完整的科幻场景的仿真制作。
国内外虚拟场景仿真发展现状
1.2.1国外发展状况
在虚拟现实行业，科幻影视行业，游戏行业，场景和物件的制作具有很大的比重。随着渲染技术的革新，更是推进着虚拟仿真制作流程进行更深一步研究。电影特效产业，在国外发展得已经非常成熟。熟知的维塔工作室，工业光魔等，有着十分成熟的制作体系。工业光魔迄今为止获得了15次奥斯卡最佳视觉效果奖。在好莱坞，一步大片的特效制作预算占到整部电影的三分之一，《变形金刚》甚至占到百分之八十。
游戏产业中，日本索尼，任天堂，动视暴雪，育碧等，在游戏技术制作领域一马当先，每年的TGA奖更是被这几个公司所包揽。在每年的GDC大会上都会有来自各个公司的研发团队，带着自己在项目中先进的研发技术，与全世界开发者进行交流与讨论。今天的GDC大会上，Google也带着自己的新技术，进军游戏行业。
1.2.2国内发展状况
国内的科幻影视行业，目前处于稀缺的状况，科幻电影的发展一直处于比较模糊的状况，长期以来，国内的电影人甚至没有弄清楚科幻电影与“科教片”的区分界线，除了三月份上映的《流浪地球》，近几年仅有的几部自称“国产科幻”电影的无一例外都是打着科幻的外衣，消费观众的情怀。当然，也有一些外部因素，类似于《阿凡达》，《变形金刚》的科幻商业大片屡屡创下票房纪录，进口大制作科幻电影使得本类型影片门槛也相对升高，导致国产科幻生存空间变小。
而中国在全球是最大的游戏市场，但是没有一款自主研发的3A级的游戏。国内有众多的世界顶尖的美术外包公司，曼德沃克，维塔士，乐生，都在为国外的3A美术资源进行创作。同时，中国的手游也走出国门，在国外手游市场占有很大的比重。腾讯、三七互娱、游族网络等游戏企业已全面展开了海外平台的布局，强化对于用户的深度运营，未来游戏产业走出去通道也将进一步拓宽。
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