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UE4/C++游戏开发培训

一、培训目标

1. 掌握UE4/C++核心开发能力：精通Unreal Engine 4/5的C++底层架构，理解引擎模块化设计（如Gameplay框架、渲染管线）。

2. 跨平台与性能优化：适配PC、主机（PS5/Xbox Series X）、移动端（iOS/Android）及VR/AR设备，优化帧率、内存占用与加载时间。

3. AI与物理交互：集成行为树、EQS（环境查询系统）实现智能NPC，结合Chaos物理引擎模拟真实破坏效果。

4. 网络同步与多人游戏：掌握Server-Client架构、预测回滚（Rollback）技术，开发低延迟多人竞技游戏。

5. 行业级工具链：熟练使用Niagara粒子系统、MetaHuman角色、Nanite虚拟化几何体等前沿工具，提升开发效率。

二、培训收益

1. 技术深度：从引擎底层（如反射系统、GC垃圾回收）到高层模块（如UMG UI、AI控制器）的全栈开发能力，减少对蓝图的依赖。

2. 性能极致：通过LOD优化、异步加载、GPU Instancing等技术，实现120FPS+的高画质流畅体验。

3. 跨平台适配：一次开发多端部署，支持云游戏（如NVIDIA GeForce NOW）与跨平台联机（PC/主机/手机同服）。

4. AI驱动玩法：利用机器学习插件（如ML Deformer）实现动态角色动画，或通过强化学习训练NPC自主决策。

5. 行业竞争力：快速上手3A级项目开发流程，成为团队核心成员，适配开放世界、元宇宙社交等新兴领域。

三、培训内容

第一部分：UE4/C++核心架构与开发环境

1. 引擎底层原理

· 模块化设计：

· 引擎模块（Core、Engine、Input）与游戏模块（Gameplay、AI）的交互机制。

· 自定义模块开发（如创建独立日志系统或网络协议栈）。

· 反射与序列化：

· UCLASS/UFUNCTION宏解析（实现C++类与蓝图的互通）。

· FArchive序列化（保存/加载游戏状态至本地或云端）。

2. 开发环境配置

· 跨平台编译：

· Windows（Visual Studio）、macOS（Xcode）、Linux（Clang）的工程配置。

· 条件编译（PLATFORM_WINDOWS/PLATFORM_ANDROID）适配不同平台代码。

· 调试工具链：

· Unreal Insights性能分析（定位CPU/GPU瓶颈）。

· Rider for Unreal Engine插件（智能代码补全与错误检查）。

第二部分：Gameplay框架与C++高级编程

1. 角色与动画系统

· Character类扩展：

· 自定义移动组件（如攀爬、滑翔逻辑）。

· 动画蒙太奇（Montage）触发战斗技能（如连击系统）。

· 动画蓝图与C++混合：

· 通过UAnimInstance在C++中控制动画状态机。

· 逆运动学（IK）实现脚部贴地或武器瞄准。

2. 游戏逻辑与事件系统

· GameplayAbilitySystem（GAS）：

· 属性集（Attribute Set）管理角色生命值、攻击力。

· 能力任务（Ability Task）实现技能冷却、范围伤害。

· 事件驱动开发：

· 自定义委托（DECLARE_DYNAMIC_MULTICAST_DELEGATE）实现模块间解耦。

· 事件总线（Event Bus）替代全局变量传递数据。

第三部分：渲染与画质优化

1. 图形编程与Shader开发

· 材质编辑器进阶：

· 自定义材质函数（如实现水波纹、卡通描边效果）。

· 材质实例动态参数（通过C++修改MaterialInstanceDynamic）。

· HLSL/USF开发：

· 编写自定义顶点/像素着色器（如实现屏幕空间反射SSR）。

· 调试Shader（通过PIX或RenderDoc捕获GPU指令）。

2. 性能优化技术

· Nanite与Lumen适配：

· 静态网格体虚拟化（Nanite）的LOD策略优化。

· 动态全局光照（Lumen）的硬件要求与降级方案。

· 内存管理：

· 对象池（TObjectPool）复用高频创建的Actor（如子弹、特效）。

· 异步加载（AsyncLoadLevel）减少关卡切换卡顿。

第四部分：AI与物理交互

1. 智能NPC开发

· 行为树（Behavior Tree）：

· 自定义装饰器（Decorator）与任务（Task）实现复杂逻辑（如巡逻、追击、躲避）。

· 黑板（Blackboard）动态存储NPC感知信息（如玩家位置、可见性）。

· 环境查询系统（EQS）：

· 生成掩体点、逃跑路径等空间查询结果。

· 结合感知系统（UAIPerceptionComponent）实现动态决策。

2. Chaos物理引擎

· 刚体与破坏效果：

· 碎片化模拟（如墙壁倒塌、玻璃碎裂）。

· 物理约束（UPhysicsConstraintComponent）实现绳索、关节连接。

· 车辆物理：

· 轮式车辆（UWheeledVehicleMovementComponent）的悬挂系统调优。

· 物理材质（UPhysicalMaterial）控制摩擦力与弹性。

第五部分：网络同步与多人游戏

1. 网络架构设计

· Server-Client模型：

· 权威服务器（Authority Server）防止作弊（如位置同步校验）。

· 客户端预测（Client-Side Prediction）与服务器回滚（Server Reconciliation）。

· Replication机制：

· Replicated变量与RPC（远程过程调用）的同步策略。

· 网络优化（如减少RepNotify调用频率、使用位域压缩数据）。

2. 跨平台联机与云游戏

· 跨平台匹配：

· EOS（Epic Online Services）或Steamworks实现PC/主机/手机同服。

· 输入设备适配（手柄/键盘鼠标/触屏的统一控制方案）。

· 云游戏集成：

· 适配NVIDIA GeForce NOW或Amazon Luna的流式传输延迟。

· 云端存档同步（通过UGameplayStatics::SaveGameToSlot）。

第六部分：行业工具链与扩展开发

1. 前沿工具应用

· Niagara粒子系统：

· 编写自定义VFX模块（如模拟火焰扩散、烟雾消散）。

· GPU粒子加速（减少CPU占用）。

· MetaHuman与动画重定向：

· 通过IKRetargeter将动画迁移至不同骨骼模型。

· 面部动画（Live Link）实时驱动角色表情。

2. 插件与扩展开发

· 自定义插件架构：

· 创建独立功能模块（如反作弊系统、成就统计）。

· 打包为.uplugin文件分发至Marketplace。

· 第三方SDK集成：

· 接入语音聊天（Vivox）、成就系统（Xbox Live/PSN）。

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