Unreal Engine虚拟现实开发

虚幻引擎（Unreal Engine）是目前世界知名度高、应用广泛的游戏引擎之一，全新版本的虚幻引擎4（Unreal Engine 4，UE4）非常强大且灵活，为设计人员提供了一款高效的设计工具。

本书通过8章内容讲解了虚幻引擎4的一系列功能及项目制作流程。读者可以循序渐进地学习本书，全面认识UE4并了解它的操作界面，同时实际尝试各种设计技巧和案例，并终将项目发布完成。

本书适合虚幻引擎美术师、爱好者和从业者学习，也适合熟悉其他游戏引擎并想学习使用虚幻引擎的读者使用，也可供数字媒体或计算机相关专业的学生参考学习。

虚幻引擎（Unreal Engine）是目前世界知名度高、应用广泛的游戏引擎之一，全新版本的虚幻引擎4（Unreal Engine 4，UE4）非常强大且灵活，为设计人员提供了一款高效的设计工具。

本书通过8章内容讲解了虚幻引擎4的一系列功能及项目制作流程。读者可以循序渐进地学习本书，全面认识UE4并了解它的操作界面，同时实际尝试各种设计技巧和案例，并终将项目发布完成。

本书适合虚幻引擎美术师、爱好者和从业者学习，也适合熟悉其他游戏引擎并想学习使用虚幻引擎的读者使用，也可供数字媒体或计算机相关专业的学生参考学习。

王晓慧，北京科技大学机械工程学院工业设计系副教授，2014 年博士毕业于清华大学计算机系。研究方向包括情感计算、虚拟现实、大数据处理与可 视化、交互设计、数字化非物质文化遗产等。在 IEEE Transactions on Affective Computing、The Visual Computer、ACM Multimedia、ICIP 等重要的国际刊物 和会议上发表论文 20 余篇。主持国家自然科学基金项目1项、北京市社会科学基金项目1项、北京市科技计划项目1项、中国博士后科学基金项目1项、中央高校基本科研业务费项目1项、CCF- 腾讯犀牛鸟创意基金项目1项、北京科技大学-台北科技大学专题联合研究计划项目1项、横向项目多项；参与“973”项目1项、国家自然科学基金面上项目2项。其中，自主研发的虚 拟现实数字工厂系统擅长大规模模型处理，已成功应用于核电站、石化、检 测仪器等工业领域。出版译著《精通 Unreal 游戏引擎》《网络多人游戏架构 与编程 》。获得软件著作权3项， 获 ACM Multimedia 2012重大技术挑战奖、IBM Ph.D. Fellowship award 等多项荣誉。除此之外，还担任期刊 International Journal of Communication Systems、Neurocomputing、自动化学报等的审稿人，国际会议 AIMS2018 的会议主席。主讲本科生课程“交互设计技术”“信息可视化”和“游戏设计”，主讲研究生课程“人工智能技术与设计应用”。个人邮箱xiaohui0506@foxmail.com。 崔磊，资 深交互新媒体设计师，2013年光华龙腾设计十杰提名奖获得者，北京虚实空间科技有限公司联合创始人。20世纪90年代中前期开始接触个人电脑，大学期间开始利用三维绘图软件进行建筑效果图的创作。2001年于北京工业大学建筑系获得建筑学学士学位。2004年赴瑞典留学，先后获得瑞典工学院（KTH）管理专业和查尔莫斯工学院新媒体艺术专业硕士学位。在瑞典期间 开始从事人机交互、虚拟现实、信息可视化传达等领域的创意策划与设计工作，多个作品在欧洲新媒体展展出。2007年回国后，主持并参与了奥运会与世博会 期间多个大型展示馆的人机交互展示项目。在虚拟现实、人机交互等领域有着 极其丰富的经验和敏锐的视野。2014年起在北京工业大学艺术设计学院任客座 讲师，主讲“数字化信息传达”课程。 李志斌，自幼学习绘画，有着深厚的传统绘画艺术功底，对艺术有着执着的追求，虽然跨界到计算机视觉艺术领域，但坚持认为，万变不离其宗，美的 标准是不变的。在虚幻引擎（UE4）美术方面有深厚的造诣和执着追求。2000年毕业于湖南科技大学艺术学院油画专业。2001年中国传媒大学动画学院进 修三维动画并取得 Autodesk 官方认证的3ds Max认证教师和认证工程师资格。2003年加入北京无限影像科技有限公司，担任动画部门（海外部）主管，其间 参与并主导了大量海外建筑视觉表现和动画演示。2006年开始探索早期虚拟现 实领域，并积累下丰富的开发经验，并为中国安检行业巨头同方威视成功开发 安检虚拟现实交互应用。2008年参与奥运场馆水立方灯光展示动画。2010 年起 创业至今，成功完成北京天坛公园复原和改造动画、颐和园复原动画、圆明园复原动画、VR兵马俑、VR金山岭长城、VR圆明园之海晏堂、VR乐山大佛等 颇具影响力的虚拟现实体验项目。

第 1章　绪论 1

1.1　引言　1

1.2　虚拟现实发展简史　3

1.2.1　早期发展　3

1.2.2　第 一次浪潮　5

1.2.3　第二次浪潮　8

1.3　虚拟现实发展现状　13

1.3.1　第三次浪潮　13

1.3.2　元年三巨头　15

1.3.3　影响虚拟现实用户体验的核心元素　19

1.3.4　增强现实和混合现实概述　29

1.3.5　引擎与软件的发展　32

1.3.6　虚拟现实技术应用的领域　34

1.4　对虚拟现实发展的展望　43

1.4.1　大势所趋　43

1.4.2　任重道远　46

1.4.3　就业前景　46

1.4.4　畅想未来　47

1.5　小结　51

第 2章　虚幻引擎入门　52

2.1　安装虚幻引擎　52

2.2　创建项目　54

2.3　操作界面　56

2.4　UE4文件夹命名　61

2.5　小结　62

第3章　样板间场景创建　63

3.1　模型处理　63

3.1.1　样板间模型预览　63

3.1.2　模型简化　64

3.1.3　模型分层　66

3.1.4　制作2套UV　69

3.2　3ds Max导出模型　75

3.3　UE4导入模型　78

3.4　小结　85

第4章　材质操作　87

4.1　材质编辑器界面　87

4.2　材质编辑器基本操作　91

4.2.1　设置材质颜色　93

4.2.2　设置纹理贴图　96

4.2.3　设置金属属性　99

4.2.4　设置高光和粗糙度属性　100

4.2.5　设置自发光颜色　101

4.2.6　设置法线贴图　102

4.2.7　基础材质节点的细节面板　105

4.2.8　材质编辑器的工具栏　109

4.3　创建漆面材质　109

4.4　创建玻璃材质　112

4.5　创建金属材质　119

4.6　创建材质实例　120

4.7　创建墙面材质　127

4.8　创建木质材质　137

4.9　创建布料材质　142

4.10　小结　147

第5章　光照设置　148

5.1　定向光源　151

5.2　点光源　154

5.3　聚光源　157

5.4　天空光源　160

5.5　构建光照　161

5.6　小结　164

第6章　后期处理　165

6.1　室外环境构建　165

6.2　后期处理体积　168

6.2.1　颜色分级　170

6.2.2　自动曝光　172

6.2.3　镜头眩光　173

6.2.4　景深　174

6.3　小结　176

第7章　虚拟现实硬件接口　177

7.1　SteamVR开发　177

7.1.1　SteamVR初始设置　178

7.1.2　基于SteamVR的UE4设置　180

7.2　Oculus Rift开发　187

7.2.1　Oculus Rift初始设置　187

7.2.2　基于Oculus Rift的UE4设置　188

7.3　小结　189

第8章　项目发布　190

8.1　发布设置　190

8.2　效果展示　193

8.3　小结　195

虚幻引擎（Unreal Engine）是目前世界知名度高、应用广泛的游戏引擎之一，全新版本的虚幻引擎4（Unreal Engine 4，UE4）非常强大且灵活，为设计人员提供了一款高效的设计工具。

本书通过8章内容讲解了虚幻引擎4的一系列功能及项目制作流程。读者可以循序渐进地学习本书，全面认识UE4并了解它的操作界面，同时实际尝试各种设计技巧和案例，并终将项目发布完成。

本书适合虚幻引擎美术师、爱好者和从业者学习，也适合熟悉其他游戏引擎并想学习使用虚幻引擎的读者使用，也可供数字媒体或计算机相关专业的学生参考学习。

王晓慧，北京科技大学机械工程学院工业设计系副教授，2014 年博士毕业于清华大学计算机系。研究方向包括情感计算、虚拟现实、大数据处理与可 视化、交互设计、数字化非物质文化遗产等。在 IEEE Transactions on Affective Computing、The Visual Computer、ACM Multimedia、ICIP 等重要的国际刊物 和会议上发表论文 20 余篇。主持国家自然科学基金项目1项、北京市社会科学基金项目1项、北京市科技计划项目1项、中国博士后科学基金项目1项、中央高校基本科研业务费项目1项、CCF- 腾讯犀牛鸟创意基金项目1项、北京科技大学-台北科技大学专题联合研究计划项目1项、横向项目多项；参与“973”项目1项、国家自然科学基金面上项目2项。其中，自主研发的虚 拟现实数字工厂系统擅长大规模模型处理，已成功应用于核电站、石化、检 测仪器等工业领域。出版译著《精通 Unreal 游戏引擎》《网络多人游戏架构 与编程 》。获得软件著作权3项， 获 ACM Multimedia 2012重大技术挑战奖、IBM Ph.D. Fellowship award 等多项荣誉。除此之外，还担任期刊 International Journal of Communication Systems、Neurocomputing、自动化学报等的审稿人，国际会议 AIMS2018 的会议主席。主讲本科生课程“交互设计技术”“信息可视化”和“游戏设计”，主讲研究生课程“人工智能技术与设计应用”。个人邮箱xiaohui0506@foxmail.com。 崔磊，资 深交互新媒体设计师，2013年光华龙腾设计十杰提名奖获得者，北京虚实空间科技有限公司联合创始人。20世纪90年代中前期开始接触个人电脑，大学期间开始利用三维绘图软件进行建筑效果图的创作。2001年于北京工业大学建筑系获得建筑学学士学位。2004年赴瑞典留学，先后获得瑞典工学院（KTH）管理专业和查尔莫斯工学院新媒体艺术专业硕士学位。在瑞典期间 开始从事人机交互、虚拟现实、信息可视化传达等领域的创意策划与设计工作，多个作品在欧洲新媒体展展出。2007年回国后，主持并参与了奥运会与世博会 期间多个大型展示馆的人机交互展示项目。在虚拟现实、人机交互等领域有着 极其丰富的经验和敏锐的视野。2014年起在北京工业大学艺术设计学院任客座 讲师，主讲“数字化信息传达”课程。 李志斌，自幼学习绘画，有着深厚的传统绘画艺术功底，对艺术有着执着的追求，虽然跨界到计算机视觉艺术领域，但坚持认为，万变不离其宗，美的 标准是不变的。在虚幻引擎（UE4）美术方面有深厚的造诣和执着追求。2000年毕业于湖南科技大学艺术学院油画专业。2001年中国传媒大学动画学院进 修三维动画并取得 Autodesk 官方认证的3ds Max认证教师和认证工程师资格。2003年加入北京无限影像科技有限公司，担任动画部门（海外部）主管，其间 参与并主导了大量海外建筑视觉表现和动画演示。2006年开始探索早期虚拟现 实领域，并积累下丰富的开发经验，并为中国安检行业巨头同方威视成功开发 安检虚拟现实交互应用。2008年参与奥运场馆水立方灯光展示动画。2010 年起 创业至今，成功完成北京天坛公园复原和改造动画、颐和园复原动画、圆明园复原动画、VR兵马俑、VR金山岭长城、VR圆明园之海晏堂、VR乐山大佛等 颇具影响力的虚拟现实体验项目。