Віртуальні світи з Unreal Engine: від геймдеву до прототипування авто і навчання хірургів

Перша гра на Unreal Engine з’явилася ще у 1998 році, а в травні 2023-го компанія Epic Games анонсувала його останню версію 5.2, яка автоматично створює деталізовані та реалістичні віртуальні світи з використанням ШІ-алгоритмів.

Але майже за чверть століття технологія перестала асоціюватися винятково з ігровою розробкою і знайшла застосування у багатьох інших сферах. В цьому матеріалі розбираємо, в яких саме і які відомі проєкти працюють на Unreal Engine.

GameDev

Почнемо все ж таки з геймдеву. Unreal Engine обирають багато культових проєктів. Наприклад, Fortnite, яка зібрала кілька десятків престижних премій, сьогодні використовує можливості Unreal Engine 5.1:

• Функція Nanite забезпечує високодеталізовану архітектурну геометрію, коли в режимі реального часу з мільйонів полігонів відтворюються будинки аж до кожного каменя та дошки, а для моделювання окремих дерев подекуди використовують до 300 тис. полігонів.
• Lumen в реальному часі зі швидкістю 60 кадрів на секунду створює освітлення, яке «взаємодіє» з персонажами: наприклад, вбрання, що світиться, розсіює світло на розташовані поруч об'єкти.
• Virtual Shadow Maps забезпечує деталізовані затінення: будь-яка змодельована деталь до найдрібнішої цеглини відкидає реалістичну тінь.

Джерело: Fortnite 

Анімаційна індустрія та кіновиробництво

Прикладом унікального поєднання реалістичних об'єктів та візуальних ефектів можна назвати «Барбі» — їх використали у понад 1000 кадрів фільму. Чого вартий лише будинок мрії, з нуля збудований декораторами.

Кіно знімали на віртуальній сцені V Stage площею 660 м2, яку ще раніше звели для «Дому Дракона» (приквелу до «Гри престолів»). За допомогою візуальних ефектів у «Барбі» створені майже всі заходи сонця і те саме специфічне освітлення, яке підкреслює штучність лялькового світу. Для цього використовували 40 медіасерверів Lux Arcas на Unreal Engine у поєднанні із системою стеження за камерою Vicon — всього понад 100 камер і кілька тисяч світлодіодних екранів ROE [Visual] Black Pearl.

Джерело: Warner Bros. Entertainment Inc.

Під час створення серіалу «Мандалорець» оператори теж відмовилися від натурального фільмування, зробивши значну кількість складних кадрів VFX з точним освітленням та відтворенням безпосередньо в камері. Можливості Unreal Engine в реальному часі та імерсійних світлодіодних екранів забезпечили недосяжну раніше творчу гнучкість: оператори Unreal могли одночасно маніпулювали віртуальним майданчиком, освітленням та ефектами на стінах. Творці серіалу активно використовували інструменти багатокористувацької роботи та систему nDisplay, що дає змогу кластеру машин в реальному часі робити рендеринг величезних зображень, а також Live compositing system для попереднього перегляду результатів.

Джерело: Unreal Engine Blog

Тім Річардсон, творець науково-фантастичної анімації «Неонове захоплення», переконаний, що:

Автомобільна та авіаційна галузі

Здатність створювати реалістичні віртуальні світи зробила Unreal Engine популярним інструментом для прототипування в автомобільній промисловості. Якісні інтерактивні 3D-візуалізації нових моделей та окремих деталей дають змогу досліджувати різні варіанти дизайну та вносити до них зміни в режимі реального часу, щоб заощадити час. Також важлива і кросплатформність — Unreal Engine підтримує Windows, macOS, iOS та Android.

Першим автомобілем, розробленим за допомогою Unreal Engine, став BMW IX. Ігровий двигун дозволив інженерам швидко створювати 3D-рендеринги з урахуванням різних світлових ефектів, а також його використовували на автозаводі на етапі збирання та тестування в реалістичному тривимірному середовищі.

Джерело: Elastique

В авіаційній галузі Unreal Engine використовують для розроблення VR-тренінгів з навчання фахівців з технічного обслуговування літаків. У реальних умовах це дорогий і навіть небезпечний процес, який може призвести до травм техніків та пошкодження літака. На противагу цьому Unreal Engine дає змогу створити повністю безпечне середовище, де персонал відточує навички, багаторазово виконуючи ті самі дії.

Наприклад, VR-система навчання Boeing дає змогу механікам відпрацьовувати відкриття реверсора тяги протягом трьох тижнів (замість трьох місяців раніше). Розробники тренажера стверджують, що цінують Unreal Engine за неперевершену якість рендерингу, швидке прототипування у Blueprints, а також інструменти моніторингу та оптимізації продуктивності.

Будівництво

Unreal Engine виводить на новий рівень архітектурну візуалізацію, даючи змогу створювати набагато більш реалістичні простори, ніж звичні 2D-плани та креслення. За допомогою оновленого набору інструментів Datasmith архітектори можуть занурювати клієнтів у 3D-досвід з безпрецедентною швидкістю, іноді лише через кілька днів після запуску проєкту. Відтоді як Datasmith входить до складу Unreal Engine, інженери використовують його замість FBX для імпорту файлів 3ds Max, а поява Datamish for Revit прискорила імпорт у понад сто разів.

Будівельна компанія Groupe Legendre використовує Unreal Engine у 80–90 % своїх проєктів і планує довести їхню кількість до 100 %.

Джерело: Groupe Legendre

Міжнародна компанія HKS, яка працює у сфері архітектурного дизайну, використала Unreal Engine під час проєктування нового стадіону на 40 000 уболівальників. Завдяки трасуванню променів у реальному часі віртуальна модель вийшла неймовірно реалістичною.

Джерело: HKS

Медицина та фармацевтична галузь

Британська фармацевтична компанія C4X Discovery використовує ту саму технологію, що і розробники гри Fortnite. За допомогою інструмента 4Sight вчені візуалізують молекули у віртуальній реальності та можуть легко орієнтуватися в їхніх взаємозв'язках — так, як раніше не могли робити навіть хіміки.

Джерело: PrecisionOS Technology

Також є перші приклади використання Unreal Engine для проведення VR-терапії на заміну традиційним методам лікування, зокрема для контролю та зниження інтенсивності больових відчуттів. За допомогою візуальних сценаріїв Unreal Blueprint створювати реалістичні симуляції та налаштовувати їх під потреби різних пацієнтів можуть навіть розробники з мінімальним досвідом програмування.

Оборонна галузь

Один з підрядників Міноборони США, компанія Torch Technologies, відкрила власну VR-лабораторію на базі Unreal Engine. Тоді як вартість великих військових систем вимірюється мільярдами доларів, їхні віртуальні аналоги коштують вдесятеро менше. Оборонні підприємства обирають Unreal Engine завдяки його візуальній точності та простоті програмування, можливості створювати та одночасно тестувати прототипи за допомогою Blueprint, а також швидко переносити готові проєкти на С++. 

Джерело: Torch Technologies

Висновок

Epic Games вдалося створити доступний та простий у використанні продукт, який вражає реалістичністю візуалізацій. Вже зараз спільнота розробників налічує понад 7,5 млн, а кількість створених на Unreal Engine відеоігор перевищила 2 млн.

Водночас невпинно розширюється перелік галузей та сфер застосування цієї технології за межами GameDev. Швидкість, точність та неймовірна деталізація Unreal Engine вже підвищують ефективність і продуктивність у таких завданнях, як-от навчання, інженерне прототипування, тестування, архітектурне проєктування, лікування та інших.