Unreal Engine یک موتور بازی است که توسط شرکت Epic Games توسعه یافته است. اولین بار در بازی تیراندازی اول شخص Unreal در سال ۱۹۹۸ به نمایش درآمد. در ابتدا برای تیراندازان اول شخص رایانه توسعه داده شد. از آن زمان در انواع مختلف بازی های سه بعدی (۳D) استفاده می شود و مورد استقبال صنایع دیگر، به ویژه صنعت فیلم و تلویزیون قرار گرفته است. Unreal Engine که به زبان C ++ نوشته شده است، قابلیت های بسیار زیادی دارد و از طیف گسترده ای از سیستم عامل های رومیزی، موبایل، کنسول و واقعیت مجازی پشتیبانی می کند.

آخرین نسل آن Unreal Engine 4 است که در سال ۲۰۱۴ بصورت اشتراکی راه اندازی شد. از سال ۲۰۱۵، می توان آن را به صورت رایگان دانلود کرد، در حالی که source code آن در مخزن خصوصی GitHub موجود است. Epic امکان استفاده از آن را در محصولات تجاری بر اساس مدل حق امتیاز می دهد و معمولاً از توسعه دهندگان ۵٪ درآمد حاصل از فروش را درخواست می کند.

اگرچه با موفقیت Fortnite، که به عنوان یک آزمایش برای Unreal Engine و Epic تبدیل شده است، Epic از این هزینه برای توسعه دهندگانی که بازی های خود را از طریق فروشگاه Epic Games منتشر کنند، صرف نظر می کند. در ۱۳ مه ۲۰۲۰، Epic اعلام کرد که بخشی از حق امتیاز بازی هایی که در Unreal Engine توسعه داده شده است لغو می شود تا زمانی که توسعه دهندگان اولین درآمد خود را ۱ میلیون دلار آمریکا بدست آورند. Epic Games برنامه ریزی کرده است در اوایل سال ۲۰۲۲، Unreal Engine 5 به صورت کامل منتشر کند.

محیط نرم افزار

تاریخچه

نسل اول

اولین نسل Unreal Engine توسط تیم سوینی، بنیانگذار Epic Games توسعه یافت. سوئینی علاوه بر ایجاد ابزارهای ویرایشی برای بازی های مشترک ZZT (1991) و Jill of the Jungle (1992)، نوشتن Unreal Engine را در سال ۱۹۹۵ برای تولید بازی آغاز کرد که بعداً به تیرانداز اول شخص معروف به Unreal تبدیل شد.

در ابتدا، Unreal Engine به طور کامل بر رندر نرم افزاری متکی بود، بدین معنا که محاسبات گرافیکی توسط CPU انجام می شد. با این حال، با گذشت زمان توانست از قابلیت های ارائه شده توسط کارت های گرافیک، با تمرکز بر Glide API، که مخصوص شتاب دهنده های ۳dfx طراحی شده است، استفاده کند.

در رابطه با صدا ، Epic از Galaxy Sound System استفاده کرد، نرم افزاری که به زبان assembly برنامه نویسی شده بود که هر دو فناوری EAX و Aureal را با هم ادغام می کرد و امکان استفاده از موسیقی را فراهم می کرد که به طراحان امکان انعطاف پذیری در نحوه پخش موسیقی متن در یک نقطه خاص را می داد. سوینی اظهار داشت که سخت ترین قسمت Unreal Engine برای برنامه نویسی بود، زیرا در حین توسعه مجبور شد چندین بار آن را بازنویسی کند.

Unreal Engine 2

در اکتبر ۱۹۹۸، IGN براساس مصاحبه با Voodoo Extreme گزارش داد که سوینی در حال تحقیق برای موتور نسل بعدی خود است. با شروع توسعه یک سال بعد، نسخه دوم در سال ۲۰۰۲ با ارتش آمریکا آغاز شد، یک تیرانداز چند نفره رایگان که توسط ارتش ایالات متحده به عنوان یک دستگاه استخدام توسعه داده شد.

در مقایسه با نسل قبلی خود، این نسل پیشرفت چشمگیری در زمینه رندر و مجموعه ابزار ایجاد کرد. این موتور قادر به اجرای سطوح تقریباً ۱۰۰ برابر دقیق تر از آنهایی است که در Unreal یافت می شود.

Unreal Engine 3

تصاویری از موتور Unreal Engine 3 تا جولای ۲۰۰۴ ارائه شد که در آن زمان بیش از ۱۸ ماه در حال توسعه بود. این موتور بر اساس نسل اول طراحی شده بود، اما دارای ویژگی های جدیدی بود.

سوینی گفت:

ارائه دهنده، سیستم فیزیک، سیستم صوتی و ابزارها همه به وضوح، جدید و به طور چشمگیری قوی تر هستند.

در ابتدا ، Unreal Engine 3 فقط از سیستم عامل های Windows ، PlayStation 3 و Xbox 360 پشتیبانی می کرد، در حالی که iOS (اولین بار با Epic Citadel نشان داده شد) و Android بعداً در سال ۲۰۱۰ اضافه شدند.

با Infinity Blade اولین عنوان iOS و Dungeon Defenders اولین عنوان Android در سال ۲۰۱۱، اعلام شد که Unreal Engine از Adobe Flash Player 11 از طریق API های سخت افزاری Stage 3D پشتیبانی می کند و در دو بازی Wii U ، Batman: Arkham City و Aliens: Colonial Marines استفاده می شود. در سال ۲۰۱۳ ، Epic با Mozilla همکاری کرد تا Unreal Engine 3 را به وب بیاورد.

در طول عمر UE3 ، به روز رسانی های قابل توجهی در آن گنجانده شد، از جمله :

• – بهبود محیط های تخریب پذیر
• – پویایی بدن نرم
• – شبیه سازی جمعیت زیاد
• – عملکرد iOS
• – ادغام Steamworks
• – یک راه حل روشنایی جهانی در real-time
• – سه بعدی stereoscopic در Xbox 360 از طریق TriOviz for Technology Games

پشتیبانی DirectX 11 با دموی Samaritan نشان داده شد، که در کنفرانس توسعه دهندگان بازی ۲۰۱۱ رونمایی شد و توسط Epic Games در مشارکت نزدیک با Nvidia ساخته شد و مهندسان در سراسر کشور مشغول به کار بودند تا گرافیک real-time را به نقطه بالایی برسانند.

Unreal Engine 4

در آگوست ۲۰۰۵، مارک رین، نایب رئیس Epic Games، فاش کرد که Unreal Engine 4 به مدت دو سال در حال توسعه بوده است. او به C&VG گفت:

مردم این را نمی دانند اما ما دو سال است که در توسعه Unreal Engine 4 هستیم. مطمئناً هنوز تیم کاملی ندارد، فقط یک نفر است و احتمالاً می توانید حدس بزنید که آن مرد کیست.

سوینی در مصاحبه ای در اوایل سال ۲۰۰۸، اظهار داشت که او اساساً تنها شخصی است که روی موتور کار می کند، اگرچه او تأیید کرد که بخش تحقیق و توسعه او در همان سال توسعه می یابد و موتور را به موازات تلاش تیم UE3 طراحی می کند. در فوریه ۲۰۱۲، رین گفت :

مردم اواخر امسال با دیدن Unreal Engine 4 شوکه خواهند شد.

Epic نرم افزار UE4 را برای شرکت کنندگان محدود در کنفرانس توسعه دهندگان بازی ۲۰۱۲ معرفی کرد و توسط هنرمند فنی آلن ویلارد در ۷ ژوئن ۲۰۱۲ از طریق تلویزیون GameTrailers برای عموم منتشر شد.

یکی از ویژگیهای اصلی برنامه ریزی شده برای UE4، روشنایی جهانی real-time با استفاده از حذف روشنایی از پیش محاسبه شده بود. با این حال، این ویژگی به نام Sparse Voxel Octree Global Illumination (SVOGI) و با نسخه ی نمایشی Elemental نمایش داده شد و به دلیل نگرانی در عملکرد، با یک الگوریتم مشابه اما کم هزینه محاسباتی جایگزین شد. UE4 همچنین شامل سیستم برنامه نویسی بصری جدید “Blueprints”  است که امکان توسعه سریع منطق بازی را بدون استفاده از کد فراهم می آورد و در نتیجه اختلاف کمتری بین کاربران فنی، طراحان و برنامه نویسان ایجاد می کند.

Unreal Engine 5

یکی از ویژگی های اصلی آن Nanite است، موتوری که اجازه می دهد تا متریال با جزئیات بالا به بازی ها وارد شوند. فناوری هندسه مجازی Nanite به Epic اجازه می دهد تا از خرید قبلی خود از Quixel، بزرگترین کتابخانه عکاسی فتوگرامتری جهان تا سال ۲۰۱۹، استفاده کند. هدف Unreal Engine 5 این بود که توسعه دهندگان تا آنجا که ممکن است امکان ایجاد دنیای بازی دقیق بدون نیاز به زمان زیاد داشته باشند.

Nanite می تواند تقریباً هرگونه نمای سه بعدی موجود از اشیاء و محیط ها، از جمله مدل های ZBrush و CAD را وارد کند که امکان استفاده از دارایی های با کیفیت فیلم را فراهم می کند.  Nanite به طور خودکار سطوح جزئیات (LODs) این اشیاء وارداتی را متناسب با پلتفرم موردنظر و فاصله کنترل می کند.

لومن جزء دیگری است که به عنوان “راه حل روشنایی پویای جهانی که بلافاصله به تغییرات صحنه و نور واکنش نشان می دهد” توصیف می شود. لومن نیاز هنرمندان و توسعه دهندگان به ایجاد نور برای یک صحنه معین را برطرف می کند، اما در عوض انعکاس نور و سایه ها را محاسبه می کند، بنابراین این محاسبات به رفتار واقعی منابع نور در real-time منجر می شود.

ویژگی ها

ویژگی های اضافی برنامه ریزی شده برای Unreal Engine 5 از خریدها و مشارکت های Epic ناشی می شود. MetaHuman Creator یک پروژه مبتنی بر فناوری از سه شرکت است که توسطEpic  ۳Lateral ، Cubic Motion و Quixel خریداری شده است تا به توسعه دهندگان اجازه دهد به سرعت شخصیت های واقعی انسان ایجاد کنند که امکان برای استفاده در Unreal دارند. از طریق مشارکت با سزیم، Epic قصد دارد یک افزونه رایگان برای ارائه داده های سه بعدی زمینی برای کاربران ارائه دهد که به آنها اجازه می دهد هر قسمتی از سطح نقشه برداری شده از زمین را بازسازی کنند. Epic شامل RealityCapture خواهد بود، محصولی که با کسب Capturing Reality به دست آورد که می تواند مدلهای سه بعدی هر شی را از مجموعه عکسهای گرفته شده از آن از زوایای مختلف و ابزارهای مختلف  ارائه شده توسط RAD Game Tools تولید کند.

Unreal Engine یرای ساخت و ساز

تا به امروز، Unreal Engine عمدتاً به عنوان یک ابزار تجسم برای طراحی معماری یا تجربیات همه جانبه چند پلتفرمی در نظر گرفته شده است. تمرکز بر خروجی Real-time با کیفیت بالاتر و همچنین خریدهای استراتژیک، آن را در رقابت با موتورهای رندر اختصاصی قرار داده است.

با توجه به اینکه مشتریان در حال حاضر به دنبال ایجاد ابزارهای شخصی خود و گردش کار BIM سفارشی هستند، Unreal Engine نیز به عنوان نقطه شروع به یک انتخاب محبوب تبدیل شده است ، زیرا مجموعه ای قدرتمند از تجسم و ابزارهای یکپارچه سازی داده های بزرگ برای BIM را ارائه می دهد.

مجله AEC به طور منظم پروژه هایی از جمله Gensler ،HOK ،Populous ،Foster+Partners ،ARUP ،Jacobs ،Buro Happold ،SNC Lavalin را مشاهده می کند که از Unreal Engine به عنوان بخشی از فرایند طراحی، از ایده تا تکمیل استفاده می کند. در نظرسنجی سالانه CGarchitect، نرم افزار Unreal بر چشم انداز Arch Viz مسلط شده است، حتی اگر از Twinmotion جدا شده باشد.

نمونه رندر

تمرکز Epic بر AEC

تمرکز Epic بر AEC به عنوان بخشی از بازار، پیشرفت چند ساله از طریق توسعه داخلی، مشارکت و خرید بوده است. هنگامی که Epic نرم افزاری را خریداری می کند، دارای یک روش عمل است که یا این فناوری را برای مدت طولانی رایگان عرضه می کند یا هزینه را به شدت کاهش می دهد.

با توجه به قابلیت جابجایی اطلاعات و استفاده مجدد از آنها در صنعت، Epic موتور Datasmith (که قبلاً Motiva Unreal Scene نامیده می شد) را از Motiva خریداری کرد تا مدلهای معماری بهینه و هندسی تمیز از Revit ،Rhino ،SketchUp و دیگر نرم افزارها را وارد Unreal کند. محیط موتور Datasmith بازنویسی و به روز شده است و اکنون برای همه کاربران رایگان است و جایگزینی برای FBX Autodesk است.

Twinmotion

Epic سپس “Twinmotion” را از Abvent در سال ۲۰۱۹ خرید. Twinmotion یک ابزار معماری بالغ است که دارای کتابخانه عظیمی از پوشش گیاهی پویا، وسایل نقلیه، مردم، مبلمان خیابان و چراغ است. این امر باعث شد Unreal Engine به مرکزی برای طراحی اولیه توسط معماران تبدیل شود. این نرم افزار همچنین دارای همگام سازی مستقیم با یک کلیک با Revit ،Rhino ،ArchiCAD و دیگر نرم افزارها است. Twinmotion در ابتدا برای اولین سال ارائه شد و ۵۰۰،۰۰۰ کاربر ثبت شده و این نرم افزار را دانلود کردند. در حال حاضر هزینه ۳۴۸ پوند برای مجوز دائمی است.

Capturing Realty

جدیدترین خرید، نرم افزاری اسلواکی “Capturing Realty” که فتوگرامتری را به مدلسازی سه بعدی به محیط Unreal اضافه می کند. از مجموعه عکس های یک ساختمان، خیابان یا شهر گرفته شده توسط هواپیماهای بدون سرنشین، می توان به سرعت یک مدل سه بعدی ایجاد کرد که شرایط ساخته شده در Unreal را نشان می دهد. ثبت واقعیت در پروژه های AEC، از بازسازی تا نظارت بر ساختمان (۵D)، معماری تا مهندسی عمران، به طور فزاینده ای محبوب است.

اشتیاق Epic برای فرمت های داده جدید که امکان تجسم و مدلسازی سریع را دارند، وارد برخی از کارهای بسیار پیشرفته و مخصوص AEC می شود. این شرکت همچنین با بازیگران اصلی صنعت برای ادغام و توسعه عمیق تر همکاری کرده است.

نمونه رندر

شراکت

شرکت های نرم افزاری در فضای AEC باید در کنار یکدیگر به نفع مشتریان خود همکاری کنند. Epic ادغام محکمی با پلتفرم های Nemetschek’s Graphisoft ArchiCAD و Vectorworks BIM از جمله Unreal Engine و Twinmotion ایجاد کرده است.

این علاوه بر این است که Nemetschek دارای مارک رندر خاص خود (Maxon Cinema4D) است. Acca مستقر در ایتالیا با ابزار Edificius BIM خود همچنین از Unreal Engine برای ایجاد پسوند VRiBIM خود استفاده کرده است.

McNeel’s Rhinocerous و پسوند Rhino Inside آن اکنون با Unreal Engine پشتیبانی می شود. Rhino Inside مانند یک گذرگاه داده بین برنامه های AEC عمل می کند. این اجازه می دهد تا داده ها بین سیستم های اختصاصی و پنجره های بازشو در طیف وسیعی از محیط ها جریان پیدا کنند. باید بتوان در Revit یا BricsCAD ،Blender یا ACCA مدلسازی کرد و این داده ها را از طریق Rhino Inside در Unreal Engine قرار داد.

Esri با محصولات ArcGIS ARVR و CityEngine با Unreal Engine ادغام شده است و تیم توسعه موتور بازی خود را دارد. این شرکت اخیراً تجزیه و تحلیل آتش سوزی ها را در سطح کشور با استفاده از سیستم ذرات در Unreal نشان داده است.

Autodesk

البته توسعه دهنده اصلی CAD که در این لیست گم شده است، Autodesk است. در سال ۲۰۱۷، Autodesk Unity را به عنوان یک شریک تخصصی برای رسیدگی به بازار viz ، VR/AR ، توسعه FBX و گردش کار مشارکتی با Revit ، Maya و ۳ds Max انتخاب کرد.

در آن زمان تصمیم جالبی بود، زیرا Autodesk بخش Media and Entertainment خود را دارد که دارای یک تیم VR اختصاصی با محصولات خاص خود بود. به نظر می رسید که Autodesk زمان واقعی (Real-time) را کنار گذاشته است.

کن پیمنتل، مدیر صنعت AEC در تیم شرکت Epic Games گفت:

استانداردهای BIM پیامدهایی فراتر از نرم افزارهای سنتی AEC دارند. از آنجا که فناوری همگرایی صنایع و فرآیندها را امکان پذیر می کند، شرکت های رسانه ای و سرگرمی (M&E) نیز خواهان یک جایگاه در این بازار هستند.

“Digital twins، شهرهای هوشمند و سایر اشکال نوآوری تنها در صورتی می توانند بطور کارآمد به کار گرفته شوند که داده های زیرساختی BIM در ساختمان ها، شهرها و مناطق منسجم باشد.”

جایی که Epic می تواند با Autodesk کار کند، مایل است به طور مشترک مشکلات را حل کنند و نشانه هایی وجود دارد که نشان می دهد Autodesk، با وجود اینکه قصد دارد بازتر باشد، مایل است بار دیگر با سایر شرکت ها در این زمینه همکاری کند.

اما مشارکت تنها در کار با فروشندگان اصلی نیست. این همچنین در مورد همکاری با شرکت های کوچک نوآور است که به دنبال ایجاد تغییر هستند.

برای مثال، Trezi اولین پلتفرم همه جانبه در جهان است که طراحان را با تولیدکنندگان محصولات ساختمانی در جلسات مشارکتی مرتبط می کند. از زاویه معکوس نیز به تولید کنندگان محصولات AEC اجازه می دهد تا طرح های خود را به نمایش بگذارند.

MegaGrants – موتور Unreal در معماری

MegaGrants در سال ۲۰۱۹ راه اندازی شد و Epic صد میلیون دلار به آنچه MegaGrant می نامد اختصاص داد. صندوقی که به شرکت های معتبر یا افرادی که می خواهند با استفاده از Unreal Engine برنامه ی خود را توسعه دهند کمک های مالی اختصاص می دهد. این کمک می تواند در طیف وسیعی از زمینه ها باشد از جمله:

• – توسعه دهندگان بازی
• – رسانه + سرگرمی
• – توسعه دهندگان ابزارها
• – پروژه های Open Source
• – مشتری / متخصصان AEC.

تا نوامبر ۲۰۲۰، این شرکت ۶۰ میلیون دلار به بیش از ۱۰۰۰ توسعه دهنده کمک مالی کرده است. برخی از شرکت ها تصمیم می گیرند که توسعه های تأمین شده خود را به صورت عمومی منتشر نکنند.

مگاگرنت ها معمولاً بین ۵،۰۰۰ تا ۵۰۰،۰۰۰ دلار متغیر هستند.

بزرگترین MegaGrant تا به امروز به طور قابل توجهی بزرگتر از متوسط ​​بود. با مبلغ ۱.۲ میلیون دلار، به نرم افزار مدلسازی منبع باز Blender در مدت سه سال پرداخت می شود. برای بازار AEC این امر از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا Blender شاهد افزایش سریع استفاده در صنعت بوده است. به ویژه به عنوان یک ابزار مدلسازی رایگان برای معماران بسیار قدرتمند است.

Blender ابزار BIM منبع باز خود را با نام BlenderBIM ایجاد کرده است که دارای جامعه ای در حال توسعه از توسعه دهندگان جهانی است. Epic با تأمین بودجه Blender، نرم افزارهای توسعه نیافته مانند این نرم افزار را نیز شکوفا کرده است. به عنوان یک نکته جانبی، در ژوئیه سال گذشته مایکروسافت همچنین به Blender کمک مالی و پشتیبانی کرد و به این صنعت اعتبار بیشتری بخشید.

با توجه به توضیحات بالا بنظر می رسد یادگیری Unreal Engine برای افرادی که می خواهند به صورت حرفه ای در حوزه بیم فعالت کنند ضروری است.