Lumen ist das vollständig dynamische globale Beleuchtungs- und Reflexionssystem von Unreal Engine 5, das für Konsolen der nächsten Generation konzipiert ist. Es ist das Standardsystem für globale Beleuchtung und Reflexionen. Lumen rendert diffuse Interflexionen mit unendlichen Abprallern und indirekte spiegelnde Reflexionen in großen, detaillierten Umgebungen mit einer Skalierung von Millimetern zu Kilometern.
Erste Schritte mit Lumen
Bei neu erstellten Projekten ist die globale Beleuchtung und Reflexion von Lumen standardmäßig aktiviert, ebenso wie ihre Abhängigkeiten wie Mesh-Abstandsfelder generieren.
Bestehende Projekte, die von Unreal Engine 4 in Unreal Engine 5 umgewandelt werden, aktivieren die Lumen-Funktionen nicht automatisch. Das verhindert ein Zerstören oder Ändern der Beleuchtungspfade in diesen Projekten.
Lumen wird über die Projekt-Einstellungen unter den Kategorien Rendering > Dynamische globale Beleuchtung und Reflexionen aktiviert.
Globale Beleuchtung und Reflexionen können unabhängig festgelegt werden. Lege in jeder Kategorie folgende Optionen fest, um Lumen zu aktivieren:
- Dynamische globale Beleuchtung: Lumen
-
Reflexionsmethode: Lumen
Wenn diese Option aktiviert ist, wird die Eigenschaft Mesh-Distanzfelder generieren aktiviert, wenn dies noch nicht der Fall ist. Sie wird für den Lumen-Modus Software-Ray-Tracing benötigt. Dafür muss die Engine neu gestartet werden.
Die globale Beleuchtung mit Lumen ersetzt Screen Space Global Illumination (SSGI) und Distance Field Ambient Occlusion (DFAO). Lumen-Reflexionen ersetzen Bildschirmraum-Reflexionen.
Wenn Lumen für ein Projekt aktiviert ist, sind vorberechnete statische Beleuchtungsbeiträge deaktiviert und alle Lightmaps sind ausgeblendet.
Lumen-Beleuchtungsfunktionen
Lumen bietet eine robuste, dynamische globale Beleuchtung für Unreal Engine und integriert sich gut mit anderen unterstützenden Systemen in Unreal Engine 5, wie Nanite, World Partition und Virtual Shadow Maps.
Die Funktionen von Unreal Engine 4, wie Screen Space Global Illumination und Ray Tracing Global Illumination (RTGI) waren nicht zuverlässig oder performant bei Projekten, für die Echtzeit mit einer ausreichend hohen Qualität erforderlich war. Diese Funktionen konnten außerdem nicht vollständig in andere wichtige Systeme integriert werden, um eine umfangreiche Unterstützung für die meisten Funktionen der Engine zu bieten.
Globale Beleuchtung mit Lumen
Die globale Beleuchtung mit Lumen löst die diffuse, indirekte Beleuchtung. Wenn zum Beispiel Licht diffus von einer Oberfläche zurückgeworfen wird, nimmt es die Farbe dieser Oberfläche auf und das farbige Licht wird auf andere Oberflächen in der Nähe reflektiert, was einen Effekt erzeugt, der als Ausbluten der Farbe bezeichnet wird. Meshes in der Szene blockieren außerdem eine indirekte Beleuchtung, die auch eine indirekte Schattenbildung erzeugt.
Lumen bietet unendliche diffuse Abpraller, was in Szenen mit hellen Streu-Materialien wichtig ist, wie zum Beispiel bei der weißen Farbe in der Wohnung unten.
Mit der Funktion Nanite Virtualisierte Geometrie von Unreal Engine 5 kann Geometrie viel detaillierter dargestellt werden. Lumen erzielt eine Schattierung mit voller Auflösung, während die indirekte Beleuchtung für die Echtzeit-Performance mit einer deutlich niedrigeren Auflösung berechnet wird.
Lumen mit Oberbeleuchtung
Die Oberbeleuchtung wird als Teil des Prozesses Endgültiges Sammeln von Lumen aufgelöst. Dies umfasst Oberschattenbildung, sodass Innenbereiche deutlich dunkler als die Außenbeleuchtung sein können, was einen deutlich natürlicheren Effekt ermöglicht.
Lumen bietet auch eine globale Beleuchtung mit einer niedrigeren Qualität für Beleuchtete Transluzenz und Volumetrischer Nebel.
Lumen und emissive Materialien
Emissive Materialien verbreiten Licht durch den Prozess „Endgültiges Sammeln" von Lumen ohne zusätzliche Performancekosten. Es gibt aber eine Beschränkung dafür, wie klein und hell emissive Bereiche sein dürfen, bevor sie Rauschenartefakte erscheinen lassen. Daher sind sie inhärent schwieriger aufzulösen als manuell platzierte Lichtquellen.
Lumen-Reflexionen
Lumen löst indirekte Spiegelungen oder Reflexionen für den gesamten Umfang der Materialrauheit-Werte.
Eine diffuse globale Beleuchtung und Oberlichter mit Schattenwurf sind in allen Reflexionen zu sehen. Lumen-Reflexionen unterstützten auch klare Beschichtungsmaterialien, wie bei dem Autobeispiel unten.
Lumen bietet glänzende Reflexionen bei Transluzenz, wie bei den Autofenstern in dem folgenden Beispiel.
Spiegelreflexionen werden derzeit nicht unterstützt.
Unterstützte Lichtarten und andere Funktionen
Auf der Detailebene unterstützt Lumen folgende Optionen:
- Alle Lichttypen werden unterstützt, was gerichtete, Ober-, Punk-, Spot- und rechteckige Lichter umfasst.
- Lichtfunktionen werden nur bei gerichtetem Licht unterstützt.
- Lichter, bei denen die Mobilität auf Statisch gesetzt ist, werden nicht unterstützt, da statische Lichtquellen vollständig in Lightmap gespeichert werden und ihr Beitrag deaktiviert wird, wenn Lumen aktiviert wird.
Lumen-Einstellungen
Einstellungen für Lumen finden sich an zwei Orten: Projekt-Einstellungen und Nachbearbeitungsvolumen.
Lumen-Projekt-Einstellungen
Alle Projekt-Einstellungen, die für Lumen gelten oder sich darauf auswirken, sind im Abschnitt Engine > Rendering zu finden. Die Projekt-Einstellungen enthalten alle Standardeinstellungen für Lumen für das Projekt.
Im Folgenden findest du eine Liste aller Einstellungen, die von Lumen benötigt werden oder sich darauf auswirken:
| Eigenschaftsname | Beschreibung |
|---|---|
| Globale Beleuchtung | |
| Dynamische globale Beleuchtungsmethode | Wähle die Art der dynamischen globalen Beleuchtung, die du in deinem Projekt verwenden möchtest. |
| Reflexionen | |
| Reflexionsmethode | Wähle die Art der dynamischen Reflexionen, die du in deinem Projekt verwenden möchtest. |
| Lumen | |
| Hardware-Ray-Tracing verwenden, wenn verfügbar | Diese Option verwendet Hardware-Ray-Tracing für Lumen-Funktionen, wenn dies von der Grafikkarte, RHI und dem Betriebssystem unterstützt wird. Andernfalls fällt Lumen auf das Software-Ray-Tracing zurück. Hardware-Ray-Tracing bringt erhebliche Szenen-Aktualisierungskosten für Szenen mit mehr als 100.000 Instanzen mit sich. Informationen dazu findest du unter Performance-Leitfaden Ray-Tracing. |
| Strahlenbeleuchtungsmodus | Diese Option steuert, wie Lumen-Reflexionsstrahlen beleuchtet werden, wenn Lumen das Hardware-Ray-Tracing verwendet. Standardmäßig verwendet Lumen den Oberflächen-Cache für die beste Performance. Es kann aber auch festgelegt werden, dass Trefferbeleuchtung für Reflexionen verwendet wird, um eine bessere Qualität zu erzielen. |
| Software-Ray-Tracing-Modus | Diese Option steuert, welche Tracing-Methode Lumen verwendet, wenn Ray-Tracing für die Szene verwendet wird. Detail-Tracing führt ein Tracing gegen die Distanzfelder einzelner Meshes für die höchste Qualität durch. Globales Tracing führt ein Tracing gegen die globalen Distanzfelder niedrigerer Details durch, um die schnellsten Traces zu erzielen. |
| Hardware-Ray-Tracing | |
| Unterstützung Hardware-Ray-Tracing | Diese Option aktiviert das Tracing von unterstützten Betriebssystemen, RHI und Grafikkarten für hochwertigere Ergebnisse. |
| Software-Ray-Tracing | |
| Mesh-Distanzfelder generieren | Diese Option legt fest, ob Distanzfelder von statischen Meshes erstellt werden. Das ist für Software-Ray-Tracing mit Lumen erforderlich und für die Distanzfeld-Umgebungsverdeckung, mit der die Schatten beweglicher Oberlichter und Schatten von Distanzfeldern mit Ray-Tracing für gerichtete Lichter implementiert werden. Wenn diese Option aktiviert wird, erhöhen sich die Erstellungszeiten, die Speicherbelegung und die Festplattengröße von statischen Meshes. |
| Distanzfeld-Voxel-Dichte | Diese Option bestimmt, wie die Standardskalierung eines Mesh in Distanzfeld-Voxel-Abmessungen konvertiert wird. Wird dies geändert, werden alle Distanzfelder neu aufgebaut. Höhere Werte verbrauchen sehr schnell viel Speicher. |
Nachbearbeitungseinstellungen
Nachbearbeitungsvolumen enthalten Overrides und vom Künstler gesteuerte Eigenschaften für Lumen. Diese Einstellungen findest du in den Kategorien Globale Beleuchtung und Reflexionen.
Im Folgenden findest du eine Liste aller Einstellungen von Lumen, die du im Nachbearbeitungsvolumen findest:
| Eigenschaftsname | Beschreibung |
|---|---|
| Globale Beleuchtung | |
| Lumen-Beleuchtungsqualität Szene | Größere Skalierungen führen dazu, dass die Lumen-Szene mit einer höheren Wiedergabetreue berechnet wird, was in den Reflexionen sichtbar sein kann, aber höhere GPU-Kosten mit sich bringt. |
| Lumen-Szenendetails | Dies Option steuert die Größe der Instanzen, die in einer Lumen-Szene dargestellt werden können. Größere Werte sorgen dafür, dass kleinere Objekte dargestellt werden, steigern aber die GPU-Kosten. |
| Lumen-Szenenbetrachtungsdistanz | Diese Option legt die maximale Betrachtungsdistanz der Szene fest, die Lumen für ein Ray-Tracing erhält. Größere Werte steigern den effektiven Bereich für Himmelsschattenbildung und globale Beleuchtung, erhöhen aber die GPU-Kosten. |
| Qualität endgültiges Sammeln | Diese Option steigert die Qualität der globalen Beleuchtung von Lumen und reduziert das Rauschen beim Rendern, erhöht aber die GPU-Kosten des Renderings. |
| Maximaler Trace-Abstand | Diese Option steuert den maximalen Abstand, den Lumen beim Auflösen der Beleuchtung verfolgen soll. Zu kleine Werte führen dazu, dass Beleuchtung in größere Bereiche einsickert, wie zum Beispiel Höhlen. Große Werte erhöhen die GPU-Kosten für das Rendering der Szene. |
| Lumen-Szenenbeleuchtung-Aktualisierungsgeschwindigkeit | Diese Option steuert, in welchem Umfang die Zwischenspeicherung von Beleuchtungsergebnissen in der Lumen-Szene zulässig ist, um die Performance zu verbessern. Größere Skalierungen führen dazu, dass Beleuchtungsänderungen schneller übernommen werden, erhöhen aber die GPU-Kosten. |
| Beleuchtungsaktualisierungsgeschwindigkeit endgültiges Sammeln | Diese Option steuert, in welchem Umfang die Zwischenspeicherung von Beleuchtungsergebnissen für das endgültige Sammeln von Lumen zulässig ist, um die Performance zu verbessern. Größere Skalierungen führen dazu, dass Beleuchtungsänderungen schneller übernommen werden, erhöhen aber die GPU-Kosten. |
| Qualität | Diese Option steigert die Qualität der Lumen-Reflexionen auf den Oberflächen und reduziert das Rauschen beim Rendern, erhöht aber die GPU-Kosten des Renderings. |
| Strahlenbeleuchtungsmodus | Bei der Verwendung von Hardware-Ray-Tracing mit Lumen steuert die Option, ob Reflexionen den Oberflächen-Cache für eine günstigere Beleuchtung wiederverwenden oder die Beleuchtung am Trefferpunkt berechnen, um eine höhere Qualität zu erzielen. |
Zusätzliche Hinweise
Im Folgenden sind einige weitere Überlegungen aufgeführt, die du berücksichtigen solltest, wenn du in deinem Projekt mit den Lumen-Funktionen arbeitest.
Aktualisierungsgeschwindigkeit der Lumen-Beleuchtung
Lumen verwendet eine Reihe von Caches, um Echtzeit-Performance zu erzielen. Während Änderungen der lokalen Beleuchtung schnell übernommen werden, kann die Übernahme globaler Beleuchtungsänderungen, wie das Deaktivieren der Sonne, mehrere Sekunden dauern. Projekte können die Steuerelemente Lumen-Szenenbeleuchtung-Aktualisierungsgeschwindigkeit und Beleuchtungsaktualisierungsgeschwindigkeit endgültiges Sammeln im Nachbearbeitungsvolumen verwenden, um diese Verzögerung auf Kosten gesteigerter GPU-Kosten zu umgehen.
Deaktivieren der statischen Beleuchtung für das Projekt
Eine vorberechnete Beleuchtung für statische Beleuchtung wird entfernt, wenn Lumen aktiviert wird. Du kannst die vorberechnete Beleuchtung für dein Projekt über die Projekteinstellungen im Bereich Engine > Rendering vollständig deaktivieren, indem du die Option Statische Beleuchtung zulassen deaktivierst.
Das Deaktivieren der statischen Beleuchtung spart auch einen gewissen Overhead der statischen Beleuchtung durch Shader-Permutationen. Es ermöglicht Material-Umgebungsverdeckung auch die Arbeit mit der globalen Beleuchtung von Lumen.
Bei Projekten, die bereits eine statische Beleuchtung verwenden, werden die Lightmaps in den Speicher und auf die Festplatte geladen, bis Keine vorberechnete Beleuchtung erzwingen in den Welteinstellungen eines bereits geladenen Levels aktiviert wird. Dann musst du die Beleuchtung neu aufbauen und den Level speichern, um die Lightmap-Daten zu entfernen.
Material Umgebungsverdeckung
Die globale Lumen-Beleuchtung unterstützt die Material-Umgebungsverdeckung, die eine zuverlässige Selbstverdeckung von Skelett-Meshes bietet.
So verwendest du die Material-Umgebungsverdeckung mit Lumen:
- Deaktiviere Statische Beleuchtung erlauben in den Projekteinstellungen, um Raum im GBuffer zu erzeugen.
- Setze das auszugebende Material auf Umgebungsverdeckung.
Links: Lumen GI auf einem Skelett-Mesh mit nur Screen-Traces (Software-Ray-Tracing); Rechts: Material-Umgebungsverdeckung
Die globale Lumen-Beleuchtung unterstützt gebeugte Normal-Maps für Material. Diese sind aber deutlich teurer als die Material-Umgebungsverdeckung mit nur einer geringen visuellen Verbesserung.
So verwendest du gebeugte Normal-Maps mit Lumen:
- Setze r.GBufferDiffuseSampleOcclusion=1 im Abschnitt [SystemSettings] der Konfigurationsdatei DefaultEngine.ini deines Projekts und starte den Editor neu.
- Richte das Material so ein, dass der Output zum benutzerdefinierten Output-Knoten Gebeugte Normale erfolgt.