Unreal Engine 4 虚拟实境开发：虚幻引擎激速入门 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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虚幻引擎（Unreal Engine，UE）是世界高知名度且应用广泛的游戏制作引擎之一，全新版本的虚幻引擎4（UE4）功能非常强大且运用灵活，是一款提供设计者高效设计的绝佳工具。

　　本书基于UE4结合环艺（室内）设计专案，深入浅出导引UE4的设计与操作之功能、制作流程、相关技巧及如何进行初级虚拟实境内容开发；全书关键知识与实例操作环环相扣，使读者可全面认识了解UE4及其操作介面，同时循序渐进的学习，借由案例实际尝试各种设计技巧，至最终将专案完整发佈；让读者可以在短时间内完成一个小规模虚拟实境漫游专案，并为日后进阶提升打下良好基础。

　　【适用对象】
　　◆ 虚幻引擎美术设计师。
　　◆ 虚拟实境同好和从业者。
　　◆ 熟悉其他游戏引擎想学习虚幻引擎的人。
　　◆ 数位媒体专业或电脑相关专业的学生。

　　【本书概要】
　　◆ 虚拟实境发展历程／UE4安装与基础操作
　　◆ 场景建立／材质操作／光源设定／后期处理
　　◆ 虚拟实境硬体介面与设定／专案发佈

　　书附光碟内容
　　DVD／本书资源档案

本书特色

　　全面／实用／易学／扩展
　　◆ 全面综合性扼要介绍虚拟实境发展历程与应用领域。
　　◆ 以实例环艺设计的虚拟实境游览专案完整解说UE4功能及展现。
　　◆ 关键知识、详细操作，轻松扩展至各类专案与相关硬体设备。
　　精辟解说UE4一系列功能及专案制作流程
 

沉浸式叙事与交互设计：下一代媒体体验的构建 本书内容概述： 本书深入探讨了构建引人入胜、富有互动性的下一代沉浸式体验所必需的核心理论、设计原则与实践技术。我们聚焦于超越传统屏幕界限的内容创作，涵盖了从概念构思到最终部署的完整流程，旨在为读者提供一套系统化的知识框架，以应对复杂交互环境下的叙事挑战和技术实现。 第一部分：沉浸式体验的基础理论与认知科学 本部分奠定了理解沉浸感和临场感（Presence）的理论基石。我们将分析人类的感知系统如何对三维环境和实时反馈做出反应，并探讨构建真实感和可信度的关键心理学因素。 1. 沉浸感的哲学与心理学基础： “心流”理论在虚拟环境中的应用： 分析如何通过精心设计的挑战难度与技能匹配度，保持用户的持续投入。探讨认知负荷管理在长时间沉浸体验中的重要性。 感官同步与感知一致性： 详细研究视觉、听觉、触觉（如果适用）之间信息同步的必要性。阐述延迟（Latency）对用户临场感（Sense of Presence）的破坏性影响，并介绍减少主观延迟的技术策略。 虚拟自我（Avatar）与身份认同： 探讨用户如何与虚拟角色建立联系。分析不同级别拟真度（Fidelity）的化身设计对用户行为和社交互动的影响。 2. 空间叙事与环境设计： 环境作为叙事驱动力： 讨论如何利用空间布局、光照、声景（Soundscape）和环境细节来代替传统的线性文本叙事。环境如何无声地引导用户注意力，并传达故事信息。 非线性叙事结构在互动媒体中的挑战： 研究如何设计多分支、多结局的叙事系统，同时保持故事的连贯性和情感深度。探讨状态管理和持久化（Persistence）在大型互动叙事中的实现方法。 导航与空间认知： 分析用户在三维空间中迷失的原因。介绍有效的路径引导技术，包括自然导航提示、基于任务的引导，以及如何平衡引导性与探索自由度。 第二部分：高级交互模型与用户界面/用户体验设计 本部分重点关注如何设计直观、高效且符合空间逻辑的交互机制，使用户能够自然地操纵虚拟世界。 3. 自然用户交互（NUI）的设计范式： 手势与意图识别： 深入研究从基础抓取（Grabbing）到复杂工具操作的交互设计。探讨上下文感知的交互（Context-Aware Interaction），即系统如何根据用户所处环境和持有的对象自动调整交互模式。 输入设备的兼容性与抽象层设计： 讨论如何设计一套灵活的输入抽象层，使交互逻辑不被特定硬件（如控制器、数据手套、眼动追踪）所绑定。对比不同输入模式下的效率与沉浸感损失。 反馈机制的设计艺术： 强调触觉、听觉和视觉反馈的组合使用。设计高效的错误反馈和确认机制，确保用户明确知晓其操作的结果。 4. 空间用户界面（Spatial UI）的设计原则： 摆脱传统二维界面（HUD）： 研究如何将信息展示（如菜单、地图、统计数据）融入三维世界。探讨“世界锁定”（World-locked）、“物体锁定”（Object-locked）和“头部锁定”（Head-locked）界面的适用场景。 信息的层次结构与可读性： 解决在运动和不同距离下三维信息的可读性问题。介绍动态缩放、焦点渲染和信息密度控制的方法。 用户体验（UX）的跨平台考量： 讨论针对不同规模和沉浸程度的平台（如移动VR、PC VR、大型协作环境）进行体验本地化（L10n）的策略。 第三部分：高性能实时系统与内容管线 本部分侧重于支撑复杂沉浸式体验的技术实现，关注性能优化、资产管理和多人协作的工程挑战。 5. 优化与性能预算管理： 渲染效率的深度剖析： 不局限于基础的剔除（Culling）技术，深入探讨高级遮挡处理、实例渲染（Instancing）和可编程渲染管线（SRP/HDRP概念理解）对实时帧率的决定性影响。 内存与数据流管理： 分析大型场景中资产（Mesh、纹理、音频）的流式加载（Streaming）策略，以减少加载时间并避免运行时卡顿。 物理模拟与性能平衡： 讨论在需要高精度物理反馈与维持高帧率之间的折衷方案。如何选择合适的物理精度级别并进行计算卸载。 6. 协作式内容创作与部署： 多人同步与网络拓扑： 探讨构建低延迟多人体验所需的数据复制模型（如权威服务器、P2P混合）。重点分析状态同步（State Synchronization）的挑战。 工具链集成与自动化流程： 介绍如何建立高效的内容集成管线，包括自动化构建、质量保证（QA）测试脚本和热更新（Hot-Reloading）机制，以加速迭代周期。 安全与权限管理： 针对需要用户生成内容（UGC）或开放式社交环境的设计，讨论数据安全、内容审核与用户行为规范的工程化解决方案。 第四部分：未来趋势与新兴技术融合 本部分展望了沉浸式技术未来的发展方向，探讨如何将前沿研究成果融入实际项目。 7. 混合现实（MR）与环境感知： 空间锚定与遮挡： 研究如何精确地将数字内容锚定到物理世界，并实现数字对象与真实环境的物理遮挡（Occlusion）。 环境理解与交互： 探讨系统如何利用SLAM（同步定位与地图构建）数据理解用户物理环境的几何结构和可交互物体，并据此调整虚拟交互。 8. 人工智能在沉浸式叙事中的角色： 智能NPC与行为树： 设计具有适应性、能够对复杂环境变化做出反应的非玩家角色（NPC）。超越脚本化的行为，实现更深层次的自主性。 程序化内容生成（PCG）的边界： 探讨如何利用AI辅助生成大规模、多样化的环境和叙事片段，以支持超大型的虚拟世界构建。 本书特色： 本书的重点在于“设计思维”与“工程实践”的结合。通过大量理论指导下的案例分析，读者将掌握如何从用户需求出发，系统地规划一个复杂的沉浸式项目，并利用前沿的工程技术将其高效实现。内容涵盖了从认知科学到高性能实时渲染的广阔领域，是致力于创造下一代交互媒体的开发者、设计师和技术负责人的重要参考手册。

作者简介

王晓慧

　　北京科技大学机械工程学院工业设计系副教授，2014年博士毕

　　业于清华大学电脑系。研究方向包含情感计算、虚拟实境、大数据处理与可视化、互动设计、数位化非物质文化遗产等。在IEEE Transactions on Affective Computing、The Visual Computer、ACM Multimedia、ICIP等重要的国际刊物和会议上发表论文20余篇。主持国家自然科学基金专案1项、北京市社会科学基金专案1项、北京市科技计画专案1项、中国博士后科学基金专案1项、中央大专院校基大学学研究业务费专案1项、CCF-腾讯犀牛鸟创意基金专案1项、北京科技大学-台北科技大学专题联合研究计画专案1项、国家自然科学基金专案2项。其中，自主研发的虚拟实境数位工厂系统擅长大规模模型处理，已成功应用于核能电厂、石化、检测仪器等工业领域。出版译着《精通Unreal游戏引擎》《网路多人游戏架构与程式设计》。获得软体着作权3项，获ACM Multimedia 2012重大技术挑战奖、IBM Ph.D. Fellowship award等多项荣誉。除此之外，还担任期刊International Journal of Communication Systems、Neurocomputing、自动化学报等的审稿人，国际会议AIMS2018的会议主席。主讲大学生课程「互动设计技术」「资讯可视化」和「游戏设计」，主讲所究所学生课程「人工智慧技术与设计应用」。个人电子邮件xiaohui0506@foxmail.com。

崔磊

　　资深互动新媒体设计师，2013年光华龙腾设计十杰提名奖获得者，北京虚实空间科技有限公司联合创始人。20世纪90年代中前期开始接触个人电脑，大学期间就开始利用3D绘图软体进行建筑效果图的创作。2001年于北京工业大学建筑系获得建筑学学士学位。2004年赴瑞典留学，先后获得瑞典工学院（KTH）管理专业和查尔莫斯工学院新媒体艺术专业硕士学位。在瑞典期间开始从事人机互动、虚拟实境、资讯视觉化传达等领域的创意策划与设计工作，多项作品在欧洲新媒体展展出。2007年回国后，主持并参与了奥运会与世博会期间多个大型展览馆的人机互动展示专案。在虚拟实境、人机互动等领域具有极其丰富的经验和敏锐的视野。2014年起在北京工业大学艺术设计学院任客座讲师，主讲「数位化资讯传达」课程。

李志斌

　　自幼学习绘画，具有深厚的传统绘画艺术功力，对艺术具有执着的追求，虽然跨界到电脑视觉艺术领域，但坚持认为，万变不离其宗，美的标准是不变的。在虚幻引擎（UE4）美术方面有深厚的造诣和执着追求。2000年毕业于湖南科技大学艺术学院油画专业类科。2001年中国传媒大学动画学院进修3D动画并取得Autodesk官方认证的3ds Max认证教师和认证工程师资格。2003年加入北京无限影像科技有限公司，担任动画部门（海外部）主管，其间参与并主导了大量海外建筑视觉表现和动画示范。2006年开始探索早期虚拟实境领域，并累积下丰富的开发经验，并为中国安检企业巨头同方威视成功开发安检虚拟实境互动应用。2008年参与奥运场馆水立方灯光展示动画。2010年起创业至今，成功完成北京天坛公园复原和改造动画、颐和园复原动画、圆明园复原动画、VR兵马俑、VR金山岭长城、VR圆明园之海晏堂、VR乐山大佛等颇具影响力的虚拟实境体验专案。
 

CHAPTER 01　绪论
1.1 引言
1.2 虚拟实境发展简史
1.3 虚拟实境发展现状
1.4 对虚拟实境发展的展望
1.5 小结

CHAPTER 02　虚幻引擎入门
2.1 安装虚幻引擎
2.2 建立专案
2.3 操作介面
2.4 UE4资料夹命名
2.5 小结

CHAPTER 03　样板间场景建立
3.1 模型处理
3.2 3ds Max汇出模型
3.3 UE4汇入模型
3.4 小结

CHAPTER 04　材质操作
4.1 材质编辑器介面
4.2 材质编辑器基本操作
4.3 建立漆面材质
4.4 建立玻璃材质
4.5 建立金属材质
4.6 创建材质实例
4.7 建立墙面材质
4.8 建立木质材质
4.9 建立布料材质
4.10 小结

CHAPTER 05　光源设定
5.1 定向光源
5.2 点光源
5.3 聚光源
5.4 天空光源
5.5 建置光源
5.6 小结

CHAPTER 06　后期处理
6.1 室外环境建置
6.2 后期处理体积
6.3 小结

CHAPTER 07　虚拟实境硬体介面
7.1 SteamVR开发
7.2 Oculus Rift开发
7.3 小结

CHAPTER 08　专案发佈
8.1 发佈设定
8.2 效果展示
8.3 小结

序

　　背景

　　近20年来，电脑技术高速发展。网际网路、人工智慧、大数据、行动网路络、虚拟实境等概念层出不穷，同时给我们的生活带来了相当大的影响。虚拟实境（Virtual Reality）正是随着电脑技术和网际网路的发展，进入大家视野的事物。从20世纪60年代就开始萌芽的虚拟实境技术在之前五六十年的发展中基本上是停留在实验室阶段，同时产生过一些商业上并不成功的产品。然而从2014年开始，普通消费者等级的虚拟实境眼镜面世，实惠的价格、优秀的使用者体验，让人们初尝沉浸式立体视觉的神奇之处，随之而来的就是虚拟实境的新一次浪潮。

　　在过去的几年中，虚拟实境主要以硬体发展为主，Facebook、Google、高通、微软、HTC等国际知名科技公司都开始进入虚拟实境装置的研发和推进领域。目前众多大型网际网路公司与科技公司也在纷纷进行虚拟实境战略的版面配置。据权威机构分析，到2022年，虚拟实境硬体的市场规模都会以每年加倍的趋势高速发展，很快将成为人们日常生活中重要的电子装置之一，人们会将一部分娱乐、工作、学习和社交的时间花费在虚拟实境中。

　　在虚拟实境硬体高速发展普及之后，虚拟实境产业将迎来软体和内容方面的爆发，其增长趋势将超过硬体的发展。许多主流游戏引擎和图形工具均开始支援市场上的虚拟实境硬体，为内容的生产提供了许多选择与基础技术保障。虚拟实境真正爆发的基础就是硬体的普及和真正爆款虚拟实境应用的诞生。
　　
　　写作本书的目的

　　作为老牌游戏引擎和优秀的数位3D制作工具，虚幻引擎（Unreal Engine 4）自然不会错失这个市场机遇，开始支援虚拟实境的开发。经过多个版本的反覆运算（UE4的4.3版本开始支援虚拟实境开发，本书完稿时为UE44.19版本），UE4依靠强大的图形表现力、便捷的虚拟实境开发工具，成为开发者青睐的主流虚拟实境开发工具之一。

　　但对于当前市场而言，Unity 3D引擎的普及时间长，开发者许多，教育训练和教学更加丰富。虚幻引擎4虽然具有许多优秀的品质，但是要达到真正普及还需要一定的时间。市面上虚幻引擎4的教育训练课程、教学等相对匮乏，很多爱好者和从业人员想学习虚幻引擎4却不知道如何下手。这便是我们写作本书的主要原因。本书结合实战案例，由浅入深地介绍了虚幻引擎4美术部分的功能、制作流程、相关技能以及怎样进行初级虚拟实境的开发。读者跟随本书按部就班地学习之后，除了对虚幻引擎4的基础知识将有所掌握以外，还能够独立完成一个小规模的虚拟实境游览专案，为以后的进阶学习打下基础。

　　希望读者透过学习本书，都能快速成为具有虚幻引擎4 实战能力的人员，在加强自己职业技能的同时，为虚拟实境事业的发展出一份力。

　　目标读者

　　本书的目标读者如下：

　　● 虚幻引擎美术设计师。

　　● 虚拟实境同好和从业者。

　　● 熟悉其他游戏引擎想学习虚幻引擎的人。

　　● 数位媒体专业或电脑相关专业的学生。

　　如何阅读本书

　　本书的结构是按照从浅到深的学习顺序进行撰写的，全书共分为8章。

　　第1章是绪论，简述了虚拟技术的源起、发展过程、目前的发展状况、主流的虚拟实境硬体和工具、虚拟实境的应用领域和场景以及对未来发展的一些展望，让读者对虚拟实境有一个初步全面的了解。

　　第2章是虚幻引擎入门，介绍如何安装虚幻引擎4和建立专案，简述虚幻引擎4的操作介面。

　　第3章是样品屋场景建立，包含模型简化、模型分层和UV贴图设定等模型处理，从3ds Max中将模型汇出为UE4可用的模型，并汇入UE4，最后建立样品屋场景。

　　第4章是材质操作，介绍用于材质操作的材质编辑器，说明如何建立不同类型的材质，包含漆面、玻璃、金属、墙面、木质、布料等。

　　第5章是光源设定，介绍定向光源、点光源、聚光源和天空光源4种光源设定。

　　第6章是后期处理，说明如何进一步提升场景的视觉效果。首先为样品屋营造一个真实的室外环境，其次介绍基于Post Process Volume（影像后期处理物件；后期处理体积）的后期处理特效。

　　第7章是虚拟实境硬体介面，介绍如何设定在两大主流的VR装置HTC Vive和Oculus Rift上使用UE4专案。

　　第8章是专案发佈，介绍专案发佈时的设定，展示样品屋的最后效果。

　　致谢

　　虚拟实境（VR）是人类从2D显示向3D显示过渡的重要标示，整个企业都在快速地反覆运算和创新。虽然虚拟实境技术与引擎版本发展反覆运算很快，而本书从想法诞生到出版上市的时间週期较长，但我们仍对书中讲授的案例和方法充满信心，这些信心来自北京虚实空间所有员工的帮助和支援。

　　北京虚实空间科技有限公司是拥有国际制作水准的VR公司，其文创类别作品VR兵马俑、VR长城、VR圆明园曾多次代表国家参加国际文化交流，并多次摘得企业大奖。

　　衷心希望本书的出版可以启发更多的有识之士加入到VR企业，因为VR是科技发展的必然趋势，更是我们不可逆的未来。
 

评分☆☆☆☆☆

這本《Unreal Engine 4 虛擬實境開發：虛幻引擎激速入門》真的讓我體驗到了「學以致用」的暢快感。我之前一直對VR開發很感興趣，但總覺得自己沒有足夠的技術背景，無法跨入這個領域。這本書的出現，徹底改變了我的想法。它不是那種只講理論的書，而是非常強調實操。作者提供的範例專案，都是可以直接在Unreal Engine中打開並運行，然後可以逐一去拆解其中的細節。這比單純看文字教學要來得直觀太多了。我可以跟著書中的步驟，一步步去修改參數、替換模型、甚至嘗試加入自己的想法。這個過程非常具有成就感。特別是書中對於效能優化和VR裝置的適配方面的講解，讓我意識到，開發VR不僅僅是做出一個能看的東西，更要考慮到使用者體驗和裝置的限制。這些內容往往是新手容易忽略但卻非常關鍵的部分，而這本書卻很貼心地涵蓋進來了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题虽然叫「Unreal Engine 4 虚拟实境开发：虚幻引擎激速入门」，但光是「虛幻引擎激速入門」這幾個字就讓我有點好奇，因為我一直覺得虛幻引擎是很強大但相對比較難上手的工具。平常有在關注VR開發的動態，也知道Unreal Engine是業界主流的引擎之一，所以當看到這本書出版的時候，心裡就想著，或許這是一條可以快速進入VR開發領域的捷徑。我對VR的想像很多，從沉浸式的遊戲體驗到教育訓練、甚至是建築設計的可視化，都覺得VR有無限的可能性。然而，真正要動手開發，又是另一回事了。網路上雖然有很多資源，但有時候零散的資訊反而讓人不知從何開始，而且對於新手來說，一個有系統性的學習指引會是更有效率的選擇。我一直以來都是一個對新技術抱持高度興趣的學習者，但時間有限，能夠「激速入門」的誘因確實很吸引我，因為我希望能夠盡快掌握核心技能，而不是花費大量的時間在摸索階段。這本書的出版，讓我看到了一個可能性，就是能夠在短時間內，建立起VR開發的基本概念和實務操作能力，進而能夠開始嘗試將自己腦中的VR想法付諸實現。

评分☆☆☆☆☆

閱讀這本《Unreal Engine 4 虛擬實境開發：虛幻引擎激速入門》的過程中，我最大的感受是，它並不像書名所暗示的「速成班」，反而更像是為我這位VR開發新手打下了一個非常扎實的基礎。我之前嘗試過幾次接觸Unreal Engine，但往往因為不熟悉它的界面和各種設定，加上很多術語都像外星語一樣，很快就感到挫折。但這本書的作者，卻用一種非常易懂且循序漸進的方式，一步步帶領我認識引擎的各個主要功能。例如，它對於場景搭建、物件導入、材質編輯的講解，都非常細膩，並且搭配了大量的圖文說明，讓我在觀看時，腦中能夠很清晰地想像出實際操作的畫面。更重要的是，它在介紹這些基礎功能時，並沒有完全脫離VR開發的主題，而是時時點出這些基礎操作與VR應用之間的關聯性。這讓我有一種「原來這些基本功，都是為了VR開發而準備的」的豁然開朗感，而不是單純地學習軟體操作。這本書的作者，明顯是站在一個完全沒有VR開發經驗的讀者角度來寫作的，所以很多細節上的提醒和注意事項，都非常到位，讓我避免了很多可能走彎路的地方。

评分☆☆☆☆☆

對於一個像我這樣，過去僅有基礎程式設計經驗，但對於VR開發完全是門外漢的讀者來說，《Unreal Engine 4 虛擬實境開發：虛幻引擎激速入門》無疑是一盞及時的明燈。它沒有過度強調引擎的複雜性，而是以一種非常平易近人的方式，引導我進入VR開發的世界。書中對於開發流程的拆解，讓我不再感到無所適從。從虛幻引擎的基本操作，到VR專案的建置，再到如何實現基礎的互動功能，每一個步驟都有詳細的說明和示範。這本書的優點在於，它能夠在「激速」與「紮實」之間找到一個很好的平衡點。它讓你能夠快速上手，但同時又不會讓你覺得只是學到了皮毛。我特別喜歡書中關於如何利用引擎內建工具來實現VR場景的細節講解，像是光照、後製處理等等，這些都能大大提升VR體驗的真實感。這本書讓我覺得，VR開發並沒有想像中那麼遙不可及。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，剛拿到《Unreal Engine 4 虛擬實境開發：虛幻引擎激速入門》這本書時，我心中其實是帶著一絲質疑的。畢竟「激速入門」聽起來有點太過夢幻，而VR開發本身又是一個非常複雜的領域。我擔心這本書會不會只是流於表面，介紹一些淺顯的皮毛，而無法真正觸及到開發的核心。然而，隨著閱讀的深入，我發現我的擔憂完全是多餘的。這本書在介紹VR開發的基本流程上，有著非常清晰的脈絡。它從專案的創建，到VR攝影機的設定，再到互動物件的設計，每一個環節都講得非常清楚，而且不是那種「你知道有這個功能」就帶過的介紹，而是會深入到「為什麼要這樣做」、「這樣做的好處是什麼」的層面。特別是它對於VR中常見的交互方式，像是手部追蹤、控制器互動的講解，讓我受益匪淺。過去我對於如何讓使用者在VR環境中與虛擬物件產生互動，總是感到一頭霧水，而這本書提供的具體範例和程式碼片段，讓我能夠理解背後的邏輯，並且可以實際套用到自己的專案中。