本次报告是笔者信息管理课程的期末课题：以UE5为例的虚拟现实系统 | 元宇宙筑梦师，花费了比较多的时间完成。

从刚开始的安装UE5，由于电脑内存不够， 还买了个硬盘来备份存储资料，给UE5的安装腾出空间，UE5本身就占用了51.5G+，还要安装10多个G的Xcode用于编译。

但由于笔者的Mac是集显，配置上还不够支撑UE5的流畅运行…，所以从实践操作上并没有体会太多，后续再慢慢探索…

本次课题笔者学习到更多的是虚拟现实概念性和前景性方面的知识，也有了很多的畅想。

特别的，笔者对于正念和冥想很感兴趣，但一直不够心性进行长时间的冥想，使用VR帮助人们沉浸在冥想空间中感觉是一个很棒的idea。

同时，笔者在前面文章中也提到了元宇宙银行网点，本次对于UE5的创作机制有了更清晰的认知，对于虚拟银行的实现落地也有了更多的思路。

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从最后的成果来看，整体的展示和Presentation都很不错，总结如下：

• 从内容上，本次报告在展示逻辑上结构性较好，从虚拟现实到虚拟现实系统，再到虚拟现实引擎，再到UE5，最后再对主题进行升华，较为清晰。
• 从展示上，本次对于稿子和PPT的逻辑都花了较多的时间打磨，现场的演讲和吸引点都比较不错。
• 在改进上，本次课题还是偏向于实践报告，没有太多的学术研究性质，继续深入，需要更加严谨。

最后，感谢我的队友张同学和课程老师王老师～

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看到这个标题，大家可能会想，什么是虚拟现实系统？我们为什么称之为元宇宙筑梦师？

虚拟现实系统

虚拟现实系统的定义

那我们先来看一下什么是虚拟现实系统

虚拟现实（也就是VR）这个词是一个美国人在1989年创造的

这个词我们并不陌生，我们也很容易把虚拟现实与头戴眼镜 、 传感手柄等虚拟现实工具联系在一起。

但首先需要澄清的是，这不能作为虚拟现实的定义。通过文献调研，我们发现，其实虚拟现实是一个十分严肃的研究课题，除此之外，还有很多的应用场景，认识到这一点是非常重要的。

关于虚拟现实的定义，有很多不同的说法，至今还没有一个统一的标准。

比如，有人说是通过交互式计算机模拟，给人一种身临其境的感觉¹；

也有人说是一种高端的人机界面，结合了很多学科，让你感同深受²；

我们这门课的教材则定义为：用软件去创造模拟，从而达到真实的情景³。

所以，综合来看，虚拟现实其实包括了一切具有自然模拟和逼真体验的技术，从而创建一个由多维信息所构成的、可操纵的空间 。

简单来说，虚拟现实最重要的目标就是 真实的体验 以及 方便自然的人机交互

能够达到或部分达到这样目标的系统就可以称为虚拟现实系统

虚拟现实系统的特性

那一个虚拟现实系统有哪些特性呢？

可以用三个“I”来概括，沉浸（immersion）、交互（interaction）和 想象（imagination）

沉浸，就是要使用户能够集中注意力，并且提供多种感知，从而拥有真实的体验；

交互，就是系统不仅要提供方便而且丰富的人机交互手段，而且要保证实时性要是有较大的延迟，那就谈不上自然，也很难有沉浸感了。

想象，就是虚拟现实还要用来解决各种现实问题，这需要有丰富的想象力。

虚拟现实的应用

我们说，处于风口上的猪都可以起飞，那虚拟现实现在就处于这样的快速发展期。

根据数据显示，2020年，全球虚拟现实市场规模达到了158亿美元，这是一个很大的规模。

而且，它还可以应用到很多的领域，比如，汽车、制造、医疗、零售、建筑、娱乐等等。

比较有趣的一个是，随着人们对健康和冥想的关注度提高，现在国外有很多人使用VR来帮助用户沉浸在冥想空间中，我们来看一个简单的demo。

其实，不仅这些，虚拟现实几乎被用于所有的领域和行业,而且随着技术成熟和产业发展，它在未来几年将会很有趣,这也是我们做这个选题的很大原因。

虚拟现实系统的组成

那一个虚拟现实系统由哪些部分组成呢？主要有硬件和软件两个部分。

硬件进一步分为虚拟现实引擎和输入/输出设备;

软件进一步分为应用软件和数据库；

第一个，虚拟现实引擎

大家有没有想过 引擎 这个词的含义？我查了一下，其实引擎最开始是用来形容发动机的，是发动机的核心部分，因此习惯上也常用引擎来代指发动机；而到现在很多事物的核心都会用引擎来进行描述，所以虚拟现实系统的核心就是虚拟现实引擎。它主要负责整个虚拟世界的实时渲染和计算。

第二个，输入/输出设备，比如用于手势输入的手套、用于语音交互的三维声音系统等。

第三个，应用软件，在准备音频、视频素材时，需要用到Pr、PS等软件。

第四个，数据库，就是用来存储系统需要的各种数据和模型。

那了解完整个虚拟现实系统之后，我们接下来将聚焦其中最核心的组件：虚拟现实引擎，并选择UE5为代表的游戏引擎进行案例分析。

UE5简介

什么是游戏引擎

什么是游戏引擎？

简单来说，是指一些已编写好的软件系统，为游戏开发提供开发所需的工具。

可以理解为一个万能工具箱，里面包含了各种编写游戏需要用到的工具，目的是让开发人员能够快速地进行开发，而不需要从0开始编写。

比如你想在虚拟世界中放一个太阳，太阳有阳光、亮度、东升西落等等特性，如果没有引擎，可能这些细节你都要自己一个个去编写，现在有了引擎，只需要从数据库中拖出来放到天上去就行了。

所以发挥了特别大的作用。

有哪些游戏引擎

目前的游戏引擎主要分为开源引擎和自有引擎，开源引擎中应用最为广泛的就是虚幻引擎（Unreal）与Unity引擎。

我们接下来将选择虚幻引擎来进一步分析。

UE5简介

虚幻引擎是全球最开放、最先进的实时3D创作工具。

2020年，虚幻公司突然扔了一个杀手武器，虚幻引擎更新到了第5代，也就是我们所说的UE5。

为什么UE5会引起这么大的关注呢。我们来看一个视频感受一下（因为视频被压缩了，大家主要关注一下材质和光照）

可以看到，画面效果是很逼真的，有网友开玩笑说，虚幻（Unreal）引擎早晚都要改名叫“真实（Real）引擎”了。

这也说明了大家对虚拟现实的信心。

UE5行业解决方案

通过虚幻引擎，不仅可以帮助各行各业的创作者创造虚拟世界，从而解决问题，其背后其实还有更大的意义和价值。

UE5的意义和价值

接下来我们主要从创新、开源、共享和支持四个方面来为大家着重讲解UE5义和价值。

创新

首先来看创新，这里将其分为八个点。

1、UE5经过多年更新迭代，现在它的用户界面和工作流程已经相当快捷、简单和高效，在软件当中，使用者能够非常容易地找到需要的模块并进行处理。

2、UE5当中内置了一种虚拟微多边形几何体系统-Nanite，它已经高度智能，借助它，开发者可以创建出含有海量几何体细节的虚拟项目。

3、UE5当中内置了一套完全动态的全局光照和反射解决方案。当场景中的直接光照或几何体发生变化时，它将就会地对光照作出相应调整。

4、利用UE5的高质量采样系统TSR，设备能够以更低分辨率进行渲染的同时输出的像素保真度可接近以更高分辨率渲染的帧。

5、在UE5中，全新的世界分区系统改变了关卡的管理和流送方式，它会自动将虚拟世界划分为网格，仅流送必要的单元格，能够大大加强开发效率。

6、UE5内置了便于美术师使用的动画创作工具集，使用可以更快、更准确地迭代，减少来回切换工具的需要，避免时间浪费。

7、UE5大幅扩充和改进了建模工具集，帮助使用者直接在虚幻编辑器中开发和迭代虚拟资产，大大节省时间、避免出错，也使处理密集网格体变得更快速、更容易。

8、UE5内置了一个高性能系统，允许用户完全掌握如何为音效生成音频DSP图形，便于管理音频渲染的方方面面，推动新一代程序化音频体验。

开源

在开源方面，UE5的包容性极强，开发人员可以用虚幻引擎安装版本获得所需的一切代码 只要按照规定流程关联github和ue5的账号，就可以下载完整的源代码，并且进行扩展、修改、创建分支和根据需要来开发产品项目。

共享

在共享方面，UE5也值得国人学习。

费用上，除了定制需要之外，在标准版当中，只要开发的作品营收未超过100万美元，就不需要支付任何费用，而即使营收超过了，也仅需要支付超出部分5%的分成。

学习资源上，UE5提供了针对游戏、影视、建筑、可视化等等领域开发的大量学习资源和讲师培训。

而如果你是学生或者教育者，就更能够从中感受到浓浓的爱意，因为UE5面向这些群体的教学资源是完全免费的。

除了基础的教学资料之外，用户还能够在活跃的社区当中进行项目共享、活动创建，看到由海量用户自主贡献的使用指南与学习资源。

而当你存在疑惑或者想分享些感受的时候，可以在UE5的论坛随时随地在里面讨论和问答，来自世界各地的伙伴们将共同为你作出响应，排忧解难。

支持/生产力

首先，UE5广泛支持各类设备，可以在诸如WindowsPC、Google Stadia、maxOS、安卓苹果手机、OculusVR眼镜等等设备软件上部署你的UE5项目，这方面支持是非常给力的。

说完了硬件软件支持，来看UE5的虚幻商城，一个旨在为虚幻引擎开发者提供高质量内容、帮助开发者开发商业项目或教育应用的平台。

同时，UE5还推出了丰富的文档资源可同时满足初学者和资深用户的需求，包含所有虚幻引擎系统、工具和API接口的相关指南与参考文档。

同时，如果项目的idea不错，还有可能会获得官方的经费资助。

UE5的使用

接下来，我们看看怎么能够开始使用它。

本文重点不在于教大家怎么操作它，而在于传递它的意义和价值，因此就不过多阐述这一部分，可以自行探索。

前面已经提过，UE5支持三大主流系统，这里是一些推荐的配置，一般而言，配置越高，运行也相应会更流畅。

“元宇宙筑梦师”

那么从UE5这个典型系统发散开，未来虚拟现实系统将如何影响到我们的生活？这值得发挥想象力去描绘一个新的“元宇宙”蓝图。

虚拟资产、地产、教育、饮食、健康管理、智能制造、娱乐、零售等等领域，由于真实世界当中物体固有的形态，它们很难摆脱时空的限制

但是，如果将它们和虚拟现实联系起来，凭借逐渐发展的高速率、大容量、低时延网络和高度沉浸式、极强交互性的体验，在防范负面风险的前提下，借助这个“元宇宙筑梦师”，也就是一系列虚拟现实系统和工具，这些产业必然能够焕发出勃勃生机。

思考与展望

由这个议题，我们也从另一个维度想到中美之间科技发展的鸿沟。

大家看一下这张图，AI 21个领域Top10的中国学者寥寥无几，虚拟现实领域相关的计算机视觉、计算机图形、多媒体、可视化、虚拟现实也基本是美国霸屏，这也是我们的一大痛点。

过去几十年的PC互联网时代、移动互联网时代，我们在部分科技领域已落后很多，当我们看到UE5支持合作者营收100万以内无需缴纳任何费用时，看到他们真正将创新、开源、共享的理念通过产品淋漓尽致地体现出来时，是否能对我们国家有一些启发呢？我们觉得这是值得深深思考的。

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