《堡垒之夜》第 4 章是怎么把 UE5.1 的新功能扛到 60 帧的

Epic 把这件事表述为吃自己的狗粮：在在线游戏开发的压力下实战检验引擎新功能，让堡垒之夜推动的改进惠及所有 UE 5.1 开发者。《黑客帝国觉醒》已经展示过 UE5 功能在最新一代主机上以 30 帧运行一座写实城市。2022 年 12 月初上线的第 4 章第 1 赛季加了一个更硬的约束：按 Epic 的说法，游戏要在全平台达到 60 帧，同时呈现风格化画面、精细植被与昼夜循环，场景还是一个带建造与破坏的大型动态开放世界。演示可以挑机位，在线大逃杀不行。

这个区别就是本案例的全部。

本篇不是一份保证你的游戏达到 60 帧的配方，而是一份记录：Epic 改了哪些系统、堡垒之夜以演示不具备的方式给这些系统施压、每次改动换来了什么。Epic 给出数字的地方，例如编辑器加载时间或工作区同步时间，本篇会注明出自 Epic；没有数字的地方，本篇会明说，而不是编一个。

Lumen 是 Unreal Engine 5 的实时全局光照与反射方案，同时使用硬件与软件光线追踪，生成能随直射光与几何体变化而动态反应的间接反弹光、反射与阴影。Epic 举的例子很具体：蓝色墙面会给附近物体染上一层蓝，黄金时刻的阳光穿过一扇窗就能在没有局部光源的情况下照亮整间屋子，打开外门会让光线进入房间。在堡垒之夜里，这种动态不是装饰：玩家不停建造与破坏，烘焙光照在开火几秒后就会过时。

针对第 4 章，Epic 称其在 UE 5.1 中优化了整个 Lumen 系统，使其在支持 Lumen 的平台上达到 60 帧，同时大幅提升间接光照与反射的质量。堡垒之夜满是树木与草地的世界，为植被密集环境下的间接光照质量提供了理想的试验场，而这类场景正是反弹光最难做对、也最容易做错的地方。对开发者来说，可带走的教训比标题要窄：Lumen 的开销花在光线、几何体与玩家同时移动的场景里，所以用静态几何体做的测试场景会把它衬得比实际更好。

Nanite 是虚拟化微多边形几何系统，让美术不用再操心网格 LOD 或某个物体该用多少多边形。在 UE 5.0 里它对不透明刚性几何体已经很好用，堡垒之夜也在城市环境中全面使用：砖块、木材、窗框细节无论镜头多近都完整建模。第 4 章改变的是难的部分。从 UE 5.1 起，Nanite 支持世界位置偏移与遮罩材质，让堡垒之夜美术能把它用在极其精细的动态树木与植被上，树叶与草叶都是随风自然摆动的建模几何体，还新增了一种简化植被几何体的方法，能在任何距离都保留茂密细节。

这背后是 Nanite 可编程光栅化器，也是 Epic 深挖文章的主题。为了支持世界位置偏移、像素深度偏移、自定义 UV、双面材质与遮罩材质，光栅化器本身必须变得可编程，让材质图表逻辑能在其中运行，而堡垒之夜成了它的第一个用户。Epic 的深挖文章注明，这些新功能在 UE 5.1 中以 Beta 形式可供尝试。这个状态对读者很重要：第 4 章不只是用了一个已完成的功能，而是新光栅化器架构的第一次生产部署，这正是实战检验的含义。

虚拟阴影贴图与 Nanite 是一对。按 Epic 的说法，它相对传统级联阴影贴图的最大优势，是对玩家面前的物体和地平线上的物体都能提供接近像素精度的阴影细节。堡垒之夜的新几何体把这个系统推得更远：植被与动态昼夜系统让以往依赖的许多阴影缓存方案失效，而一切仍须装进 60 帧的预算。堡垒之夜在室内大量使用小型局部光源，例如台灯与顶灯，也推动了 UE 5.1 的两项改进：单遍投影选项，把多盏灯的阴影更新批量合进一次遍历以提高 GPU 利用率；以及启发式策略，把极远光源的阴影更新分摊到多帧。

时间超级分辨率负责预算游戏的另一半。它把昂贵的渲染计算分摊到多帧，从而以一小部分成本渲染出精美的 4K 画面，而第 4 章的 60 帧目标要求对 TSR 做大量性能与质量优化，使 UE 5.1 的版本比 5.0 好得多、快得多，并按 Low、Medium、High、Epic 档位缩放性能与质量。合起来看，虚拟阴影贴图与 TSR 是把 Nanite 与 Lumen 的画质转化成帧预算能承受的东西的系统：Nanite 增加细节，Lumen 增加光线，而这两者决定这些细节与光线可以花多少钱。

从第 4 章起，堡垒之夜在全平台改用最新的 UE5 世界搭建与自动流送方案：World Partition、Data Layers、Level Instances、自动 HLOD 与 One File Per Actor。与堡垒之夜以往自定义流送方案最大的不同，按 Epic 的说法，是 World Partition 是自动的、需要开发者投入的时间少得多，同时 HLOD 过渡也稳定得多。第 4 章包含 10 万多个 Actor 文件，支撑这个规模推动了变更列表窗口的改进，包括新用户体验、新非受控变更列表类型，以及与场景大纲视图和主视口更好的集成。Navmesh 生成（静态与动态）现在也支持 World Partition，于是可以加载一个世界单元、生成导航网格、序列化、卸载，再处理下一个。

这是本案例最不上镜、但可以说最具迁移价值的部分。即使一个开发者永远不做 Nanite 植被，也仍然要流送大型世界、跨分布式团队协作、保持关卡过渡稳定。World Partition 在堡垒之夜的收益体现在开发者时间与过渡稳定性上，而不是截图上，而这比只看像素对比更健康地评判引擎功能。

局部曝光值得单独一提，因为它容易被忽视，可一旦开 Lumen 就离不开它。极端对比场景，例如从暗房间的窗户看明亮的室外，会让单一曝光值失效：亮部过曝、暗部无法辨认。UE5 的曝光系统为第 4 章做了改进，让美术能分别控制局部曝光对高光与阴影的作用方式，与泛光和镜头光晕更深入地集成，还能基于照度计算自动曝光而不考虑材质属性，从而让材质外观一致、画面更稳定。Epic 在博客里的建议很直白：使用 Lumen 时一定要设置局部曝光。

其余系统各自以缩影方式讲着同一个实战检验故事。UE 5.1 的云渲染能在全分辨率解析上采样，不让明亮的天空色从前景边缘渗出，并改进时间重建以减少遮挡解除带来的拖影。Niagara 驱动每次武器命中时的程序化破坏碎片，而第 4 章的高保真火焰使用基于体素的传播机制来表现火焰在表面与地形上的蔓延，包括由载具与物理物体携带传播。Smart Objects 与 State Tree 在 UE 5.0 还是实验功能，在第 4 章部署后于 5.1 晋升为生产就绪，其中 State Tree 嵌入 Smart Object 流程后让机器人有了更丰富的行为，例如与营火互动的方式。ML Deformer 在堡垒之夜用于提升 Hulk 与 Sunlit 角色的肌肉与布料变形质量后，于 UE 5.1 从实验晋升为 Beta。MetaHuman 面部工作增加了新角色的表情与关节数量，并带来新的绑定与动画工具。工具方面，按 Epic 的说法，Unreal Cloud DDC 让堡垒之夜编辑器加载时间至少快了 2 倍，Virtual Assets 让单个工作区的磁盘占用与同步时间减少了 4 倍以上。所有这些数字都出自 Epic，不是本篇的实测。

在这里，官方故事遇到了一种玩家侧现象，两者绝不能混淆。竞技堡垒之夜玩家与公开优化指南通常建议关掉 Lumen 与 Nanite，或切换到性能模式，以追求更高、更稳定的帧数；在主机上，开启 Lumen 意味着放弃 120 帧模式。这是一种真实且被广泛报道的玩家行为。它不是 Epic 的结论，也不与 Epic 的案例相矛盾，因为两边优化的目标不同：Epic 的 60 帧目标是完整功能游戏的画质下限，而竞技玩家的目标是硬件能维持的最高稳定帧数，视觉功能被当作可以砍掉的成本。第三方指南针对这些设置给出的帧数代价数字因硬件与场景而差异很大，所以本篇有意一个都不引用。定性结论不需要数字也成立：在竞技对局里，帧数本身就是功能。

本篇不主张任何使用 UE 5.1 的游戏都会跑到 60 帧，不主张 Lumen 与 Nanite 会吃掉具体多少帧，也不主张测试过任何特定硬件配置。本篇不含代码，因为 Epic 来源没有公布可验证的工程代码；因此本篇的代码验证结果如实记为无代码可验，且不呈现、不声称验证过任何代码片段。本篇没有把任何图片冒充为游戏截图或实测画面：6 张图全部是自制说明卡，图注中均已标明。玩家侧行为全篇以定性方式报道并标注为玩家侧，绝非 Epic 的结论。