Unreal Engine 5: для разработки виртуальной реальности
Небольшое Уточнение, Прежде Чем Мы Начнем
Unreal Engine 5 (UE5) — это движок для создания 3D—изображений в реальном времени и платформа для разработки программного обеспечения, созданная Epic Games. Это не гарнитура виртуальной реальности, контроллер или часть аппаратного обеспечения. Тем не менее, это один из двух доминирующих движков (наряду с Unity), используемых для создания приложений виртуальной и смешанной реальности, и его возможности рендеринга, производительности и интеграции XR напрямую определяют, насколько хорошо VR-приложение будет работать и ощущаться на реальных гарнитурах. В этой статье рассматривается базовая архитектура и технические характеристики UE5, а затем особое внимание уделяется тому, что важно для разработки VR /XR: поддержка OpenXR, бюджеты на производительность, совместимость с платформой и требования к оборудованию.
Предыстория и история выпуска
Движок Unreal Engine 5 был представлен Epic Games в мае 2020 года и официально представлен для разработчиков 5 апреля 2022 года, сменив Unreal Engine 4. Изначально он был создан Тимом Суини, разработан Epic Games и написан на C++. Текущим стабильным релизом является версия 5.7, которая появилась 12 ноября 2025 года. Epic продолжает серию итеративных релизов, а не радикальных изменений — Unreal Engine 6 позиционируется как движок следующего поколения Epic, который, как ожидается, выйдет в раннем доступе в конце 2026 года, а стабильная версия 6.0 — в конце 2027 года, но для любого серийного VR-проекта на сегодняшний день рекомендуемой платформой остается UE5.
UE5 поддерживает Windows, Linux, macOS, PlayStation 4, PlayStation 5, Xbox One, Xbox Series X/S, Nintendo Switch, Nintendo Switch 2, iOS и Android и лицензируется как коммерческое программное обеспечение с исходным кодом по модели Epic, основанной на роялти.
Основная архитектура рендеринга
Главными техническими достижениями UE5 по сравнению с его предшественником являются две взаимосвязанные системы:
Nanite
Виртуализированная геометрическая система, которая автоматически регулирует уровень детализации сеток в режиме реального времени. На практике это позволяет художникам импортировать объекты пленочного качества с миллионами полигонов, не создавая вручную цепочки LOD (уровней детализации), в то время как движок транслирует и отображает только те детали, которые видны на заданном расстоянии и разрешении экрана.
Lumen
Динамическая глобальная система освещения и отражения, которая может использовать как программную, так и аппаратно-ускоренную трассировку лучей. Она позволяет обновлять освещение в режиме реального времени по мере изменения геометрии, материалов или источников света, устраняя необходимость в большинстве готовых световых карт.
Другие основные системы включают в себя:
World Partition
Система потоковой передачи и управления уровнями для создания больших открытых миров без ручной настройки уровня / громкости потоковой передачи.
MetaHuman
Фреймворк и облачный инструмент для создания фотореалистичных цифровых людей с полной экипировкой, скелетами и анимационными схемами.
Chaos Physics
Программа для решения задач разрушения и физики твердого тела, заменяющая PhysX из UE4.
Procedural Content Generation (PCG) Framework
Для рассеивания листвы, заполнения городов и создания крупномасштабных сред процедурным способом; в версии 5.7 добавлены режим редактора PCG и процедурный редактор растительности, а также оптимизирована производительность, что значительно ускоряет вычисления на графическом процессоре PCG.
Niagara
Современная система визуальных эффектов и частиц.
MetaSounds
Система синтеза звука на основе узлов и DSP.
Что нового в версии 5.7 (текущая стабильная версия)
Движок Unreal Engine 5.7 ориентирован на создание и рендеринг обширных, реалистичных миров с богатой детализацией в режиме реального времени с высокой точностью на оборудовании текущего поколения, а также на перенос большего количества рабочих процессов непосредственно в редактор Unreal. Заметные дополнения включают:
Live Link Broadcast Component
Компонент трансляции по прямой ссылке, позволяющий Unreal Engine самому выступать в качестве источника анимационных данных по сети, что полезно для многомашинного виртуального производства и рабочих процессов на этапах захвата движения, где переназначение может быть перенесено в отдельный сеанс редактирования и транслироваться обратно на основную сцену.
Обновленная версия Composure
Встроенного инструмента для создания композиций в реальном времени, который теперь обрабатывает ввод видео в реальном времени и форматы изображений на основе файлов с выводом в реальном времени, пригодные для производства фильмов или видео со скоростью 24 к/с, а также улучшенную интеграцию теней и отражений для смешивания видео в реальном времени и компьютерной графики.
AI Assistant
Новый помощник по искусственному интеллекту в редакторе со специальной выдвижной панелью для ответов на вопросы, генерации кода на C++ и предоставления пошаговых инструкций, не выходя из редактора.
Performance gains relevant to VR
Повышение производительности, относящееся к виртуальной реальности: по оценкам сообщества и внутренним тестам, переход с UE5.5 на UE5.7 привел к повышению общей производительности в некоторых тестовых сценариях примерно на 18%, а также к новой оптимизации на стороне процессора, что непосредственно способствует соблюдению строгих временных рамок, требуемых для виртуальной реальности.
Поддержка VR и XR в Unreal Engine 5 (UE5)
UE5 поддерживает разработку виртуальной реальности с помощью нескольких интегрированных систем:
OpenXR
Это основной, встроенный в движок API для аппаратного обеспечения VR/AR/MR. Плагин OpenXR предоставляет стандартизированный уровень абстракции, поэтому один проект UE5 может быть ориентирован на несколько гарнитур (семейство Meta Quest, Valve Index, HTC Vive, устройства смешанной реальности Windows, PlayStation VR2, гарнитуры Pico и другие) без использования кода рендеринга для каждой платформы, при условии, что поставщик гарнитур поставляет соответствующую среду выполнения OpenXR.
Stereo rendering and Instanced Stereo / Mobile Multi-View
Снижают нагрузку на процессор и графический процессор при рендеринге двух видов изображения для глаз за счет одновременного выполнения вызовов отрисовки для обоих глаз, что важно для достижения максимальной частоты кадров в виртуальной реальности.
Forward Shading Renderer
Рендерер прямого затенения обычно рекомендуется использовать вместо стандартного отложенного рендерера для виртуальной реальности, поскольку он имеет меньший вес и лучше сочетается с многовидовым рендерингом (MVR) на автономных гарнитурах мобильного класса, таких как Quest.
Variable Rate Shading (VRS) and Foveated Rendering
Поддержка затенения с переменной скоростью (VRS) и Foveated рендеринга, когда аппаратное обеспечение/SDK обеспечивает отслеживание движения глаз или фиксированные данные о движении (например, Quest Pro, PSVR2), позволяют движку рендерить периферийные области кадра с пониженной скоростью затенения для экономии времени графического процессора.
Hand tracking, eye tracking, and haptics
Отслеживание рук, глаз и тактильных ощущений доступно с помощью плагинов расширения OpenXR и плагинов для конкретной платформы (Meta XR plugin для Quest, PICO plugin и т.д.), которые охватывают ввод данных с контроллера, отслеживание скелетов, доступ к камерам сквозной / смешанной реальности и отслеживание тела / лица на поддерживаемых устройствах.
Motion Controller Component and VR Template
Компонент Motion Controller и шаблон виртуальной реальности — UE5 поставляется с проектом starter VR template, предварительно сконфигурированным с использованием технологии телепортации, логики захвата / взаимодействия с помощью усовершенствованной системы ввода, а также встроенного модуля для контроллеров движения, предназначенного в качестве основы для новых проектов виртуальной реальности.
Соображения по производительности, характерные для виртуальной реальности
Требования к производительности виртуальной реальности принципиально отличаются от требований к рендерингу на плоском экране, и это определяет, как следует использовать функции UE5 на практике:
Частота кадров и задержка
Автономные гарнитуры (Quest 2/3/Pro) обычно работают на частоте 72-120 Гц в зависимости от устройства и режима; гарнитуры виртуальной реальности для ПК часто работают на частоте 90-144 Гц. Пропуск кадра вызывает заметное дрожание и может вызвать укачивание, поэтому вероятность ошибки в производительности намного меньше, чем в традиционных играх.
Nanite и Lumen на автономном оборудовании
Обе системы требуют больших затрат графического процессора и полосы пропускания и, как правило, не рекомендуются при полных настройках на графических процессорах мобильного класса (например, Snapdragon XR2 серии Quest). В большинстве автономных устройств UE5 VR используются традиционные LOD, встроенное освещение или уменьшенные конфигурации Lumen / Nanite.
Бюджеты на рисование вызовов и треугольников
Мобильные VR-проекты обычно рассчитаны на несколько сотен тысяч треугольников и несколько сотен вызовов для каждого глаза в кадре, по сравнению с миллионами треугольников, которые обычно используются в устройствах с плоским экраном UE5, использующих Nanite.
Ограничения по температуре и аккумулятору
В автономных гарнитурах постоянная нагрузка на GPU/ CPU приводит к снижению температуры, поэтому при профилировании UE5 для виртуальной реальности необходимо учитывать стабильную производительность, а не только пиковые значения в тестах.
Лицензирование
UE5 можно скачать и использовать бесплатно, при этом стандартные лицензионные платежи Epic распространяются на коммерческие продукты, доход от которых превышает установленный порог (опубликованные условия Epic следует проверять непосредственно на предмет текущих показателей, поскольку они менялись в зависимости от версии движка). Исходный код доступен на GitHub зарегистрированным разработчикам, что позволяет инженерам модифицировать сам движок — иногда это необходимо для повышения производительности автономного оборудования виртуальной реальности.
Резюме
Unreal Engine 5 — это не аппаратное обеспечение виртуальной реальности, но это программная основа для многих современных игр виртуальной реальности, особенно для виртуальной реальности на ПК и все чаще для автономных гарнитур через OpenXR. Его основные функции — Nanite, Lumen, World Partition и MetaHuman — в первую очередь нацелены на высокое качество изображения на плоских экранах, и разработчикам виртуальной реальности, как правило, приходится выборочно отключать или уменьшать масштаб этих систем, чтобы достичь строгих показателей частоты кадров и задержки, требуемых для виртуальной реальности. Версия 5.7 продолжает эту тенденцию, значительно улучшив производительность и внедрив новые инструменты в редакторе, в то время как Unreal Engine 6 по-прежнему рассматривается в долгосрочной перспективе и находится на ранней стадии разработки.