Beschattung

Schatten geben Objekten das Gefühl, in der Welt geerdet zu sein. Sie geben dem Betrachter ein Gefühl von Tiefe und Weite. Die Beschattung wird von allen verfügbaren types of lights und durch die Mobilität eines Lichts bestimmt.

Unterstützte Beschattungsmethoden

Die Art der von einem Licht verwendeten Beschattung wird durch die Einstellung seiner Mobilität bestimmt: Statisch, Stationär oder Beweglich. Mobilität ist der wichtigste Leitfaktor dafür, ob ein Licht einen vorberechneten Schatten werfen soll, der in eine als Lightmap bezeichnete Textur eingebrannt ist, einen dynamischen Schatten, der in Echtzeit generiert wird, oder einen, der eine Kombination aus vorberechneter und dynamischer Beschattung verwendet.

Die Mobilität eines Lichts kann unabhängig von anderen Lichtern im Level eingestellt werden, was bedeutet, dass Sie jede Kombination von Mobilitäten verwenden können, um die Szene zu beleuchten.

Die folgenden Beschattungsmethoden stehen zur Verfügung:

Einige erfordern, dass die Projekteinstellungen aktiviert werden, oder dass zusätzliche Eigenschaften auf dem Licht aktiviert werden, damit sie funktionieren.

• Beschattungs-Mapping
  • Die standardmäßige Beschattungsmethode, die Geometrie in Schattentiefenkarten rendert. Diese Beschattungsmethode funktioniert für alle Plattformen, die dynamische Beschattung unterstützen, aber es erfordert eine manuelle Einrichtung der Beschattungsabstände und nur Culls pro Komponente, was bei Szenen mit vielen Polygonen zu einer schlechten Leistung führt. Außerdem unterstützt es keine Nanite-Geometrie.
• Virtual Shadow Maps
  • Diese Schattenmethode rendert Geometrie in virtualisierte Schattentiefenkarten. Sie bietet qualitativ hochwertige Schatten für Projekte der nächsten Generation mit vereinfachtem Setup. Sie hat eine hocheffiziente Aussortierung, wenn sie mit Nanite-Geometrie verwendet wird.
• Ray-traced Shadows
  • Diese Methode verfolgt eine festgelegte Anzahl von Samples pro Pixel unter Verwendung von Hardware Ray Tracing mit Denoising-Algorithmen um qualitativ hochwertige Raytracing-Schatten in Echtzeit zu rendern.
• Distance Field Shadows Diese Methode verwendet vorzeichenbehaftete Abstandsfelder pro statischem Mesh und wird von Lumen Software Ray Tracing für dynamische Schatten in weichen Bereichen verwendet.
• Precomputed Shadows with Lightmass
  • Diese Methode verwendet Beleuchtungsdaten aus der Szene, um Lightmap-Texturen zu generieren, die auf die statische Geometrie im Level angewendet werden. Die Geometrie erfordert eine zusätzliche Einrichtung mit den richtigen Lightmap-UVs. Die Vorberechnung der Beleuchtung für die Szene kann je nach Maschinenspezifikationen, Szenenkomplexität und anderen Faktoren bei der Bestimmung, wie lange ein Lichtaufbau dauern wird, variieren.

Vorschau auf statisches und stationäres Licht

Wenn Sie ein Licht bearbeiten, dessen Mobilität auf Stationär oder Statisch eingestellt ist, wird das Licht als nicht gebaut angesehen. Schattenvorschau ist aktiviert, um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie die Schatten aussehen werden, wenn die Beleuchtung wiederhergestellt wird, aber sie sind nicht repräsentativ für das endgültige, gebackene Ergebnis.

Um anzuzeigen, was eigentlich Vorschauschatten sind, werden Schatten dieser Lichter im Level-Editor mit dem Text Vorschau angezeigt.

Vorschautext über Schatten ist nur sichtbar, während Sie im Ebenen-Editor arbeiten. Wenn Sie Ihr Projekt im Play-In-Editor (PIE)- oder Standalone-Game-Modus starten, erscheint kein Text über nicht gebauten Schatten.

Um Schatten in der Vorschau aufzulösen, müssen Sie eine Beleuchtung erstellen. Verwenden Sie das Hauptmenü, um Bauen > Alle Ebenen bauen auszuwählen, um einen Beleuchtungs-Build zu starten.

Vorschauschatten können während der Arbeit im Editor deaktiviert werden, indem die Schattenvorschauanzeige im Menü Anzeigen > Visualisieren des Ebenenansichtsfensters deaktiviert wird.

Schatteneigenschaften von Lichtern konfigurieren

Die folgenden Eigenschaften können in den verfügbaren Types of Lights. gefunden werden.

Die Eigenschaften sind über das Panel Details der Ebene zugänglich, wenn ein Licht ausgewählt ist.

Klicken Sie auf das Bild, um es in voller Größe zu sehen.

Quellwinkel, Radius, Höhe und Breite

Jede Art von Licht hat eine Option, um den Winkel, Radius oder die Höhe und Breite ihrer Lichtquelle einzustellen, um die Größe und Form der Schatten zu steuern, die sie wirft. Größere Winkel, Radien, Höhen und Breiten mildern Schatten für Objekte, auf die das Licht wirkt.

In den Beispielen unten hat das linke Punktlicht keinen angegebenen Quellradius und erzeugt scharfe Schatten. Das rechte Punktlicht hat einen moderaten Quellradius, der die Schatten dieses Lichts je nach Entfernung der Objekte davon weicher macht.

Wenn Sie sich die Scheinwerfer im Ansichtsfenster des Ebeneneditors ansehen, können Sie sehen, dass der Quellradius des Lichts durch die gelbe Kugel auf dem Scheinwerfer auf der rechten Seite dargestellt wird.

Point, Spot und Rect Lights haben alle eine sichtbare Quellgröße, die während der Bearbeitung in Echtzeit aktualisiert wird.

Punktlichter und Spotlichter haben eine zusätzliche Option, um die Länge des Quellradius mit der Eigenschaft Quellenlänge zu steuern, wodurch es möglich wird, zylindrische Lichtformen wie ein Röhrenlicht zu erzeugen.

Dämpfungsradius

Der Dämpfungsradius von Punkt-, Punkt- und Rechtecklichtern ermöglicht es Ihnen, einen Begrenzungsbereich festzulegen, auf den dieses Licht wirkt. Obwohl dies physikalisch nicht genau ist, ist es für die Leistung wichtig, die Grenzen dynamischer, Schatten werfender Lichter festzulegen.

In den Beispielen unten hat das linke Spotlicht einen kleineren Dämpfungsradius als das rechte. Beachten Sie, dass das Licht nur den Bereich innerhalb des äußersten Punkts seines Radius beeinflusst.

Wenn die Lichter ausgewählt sind, können Sie sehen, wie sich der Abstand des Dämpfungsradius auf die Objekte in seinem Bereich auswirkt und keine Objekte außerhalb seiner Reichweite beschattet.

Schatten werfen

Schattenwurf steuert, ob das ausgewählte Licht Schatten zur Szene beitragen soll.

Links, Schattenwurf aktiviert; Richtig, Schattenwurf deaktiviert.

Volumetrische Schattierung

Die Volumetrische Streuintensität skaliert die Nebelintensität und Lichtfarbe, wenn aktiviert. Es ermöglicht einem Licht, mehr zum Nebel beizutragen, ohne seine Intensität direkt erhöhen zu müssen.

Lichter tragen zu Volumetric Fog bei, wenn sie für die Szene aktiviert sind.

Sie können den Beitrag einzelner Lichter zum volumetrischen Nebel mit Volumetrische Lichtstreuungsintensität steuern. Standardmäßig sind volumetrische Schatten für Lichter deaktiviert, können aber mit Volumetrischer Nebel aktiviert werden.

Global Illumination Indirekte Beleuchtung

Global Illumination bietet eine indirekte Beleuchtung für eine Szene aus Licht, das auf eine Oberfläche trifft und in einem Raum reflektiert wird. Es bietet eine Füllbeleuchtung und eine weiche Bereichsschattierung für Oberflächen, um Objekte innerhalb des Raums zu erden. Die Unreal Engine unterstützt indirekte Beleuchtung mit vorberechneter gebackener globaler Beleuchtung von Lightmass und dynamisch mit Lumen und Screen Space Global Illumimation.

Die Mobilität eines Lichts bestimmt (in einigen Fällen), zu welcher Methode ein Licht beitragen soll.

Szene mit indirekter Beleuchtung in Echtzeit mit dynamischer globaler Lumen-Beleuchtung.

Einige Methoden der dynamischen globalen Illumination können nicht mit vorberechneten Methoden kombiniert werden, z. B. Lumen mit gebackener globaler Illumination. Kann jedoch zusammenarbeiten, wie z. B. die Verwendung von Hardware Ray Tracing mit gebrannter globaler Beleuchtung.

Schattenverzerrung

Bei Verwendung der standardmäßigen Shadow-Mapping-Methode wird die zur Beschattung von Assets im Level generierte Shadow-Map pro Licht eingestellt, um ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Shadowing-Qualität aufrechtzuerhalten. Schatten-Maps weisen einige Einschränkungen auf, z. B. Facettierung auf gekrümmten geometrischen Oberflächen oder selbstschattende Artefakte, die mithilfe der Schattenverzerrung-Eigenschaften von Lichtern angepasst werden können.

Schattenverzerrung ist ein Satz von Eigenschaften pro Licht, die dazu beitragen, die Genauigkeit der Selbstschattenbildung und Kontakthärtung von einer Lichtquelle zu verbessern. Verzerrungseinstellungen sind nützlich, um einen Kompromiss zwischen der Genauigkeit in einem Bereich und der Reduzierung von Selbstschattenartefakten in einem anderen zu finden.

Weitere Informationen finden Sie unter Movable Lights.

Kontaktschatten

Contact Shadows sind eine zusätzliche Funktion pro Licht, die zusätzlich zu anderen Schattenmethoden verwendet wird, die von Lichtern verwendet werden. Es ist ein Screen-Space-Effekt, der Strahlen von der Position eines Pixels zur Lichtquelle durch den Tiefenpuffer der Szene zieht. Daher hilft es in einigen Fällen, die Kontakthärtung und die Genauigkeit von Schatten zu verbessern, ist jedoch durch das, was in der aktuellen Kameraansicht sichtbar ist, begrenzt.

Verwenden Sie die Eigenschaft Kontaktschattenlänge, um ihre Länge zu definieren, wobei ein Wert von 1 dem gesamten Bildschirm entspricht, 0,5 der Hälfte des Bildschirms entspricht und 0 deaktiviert ist. Niedrigere Werte erzeugen weniger Rauschen und können je nach Szene genauer erscheinen.

Lightmass-Einstellungen

Die Lightmass-Einstellungen eines Lichts wirken sich auf die vorberechnete Beleuchtung aus, wenn Light Mobility auf Statisch oder eingestellt ist Stationär und ein Beleuchtungsbau wurde abgeschlossen.

Diese Einstellungen steuern die gebackene Weichheit des Schattens mit Source Angle für Richtungslichter, wie stark die Sättigung dieses Lichts die indirekte Beleuchtung beeinflusst, und den Abfall von Halbschatten mit Schatten ein Schattenexponent.

Schattieren mit Materialien und Texturen

Lichter können Light Functions und IES Light Profiles verwenden, um Aspekte von Lichtern und ihren Schatten weiter zu definieren.

Lichtfunktionen sind ein Materialtyp, der auf Lichtquellen ohne Lichtzuordnung angewendet werden kann, wie bewegliche Lichter und die direkte Beleuchtung von stationären Lichtern, um die Intensität eines Lichts zu filtern, aber nicht seine Farbe. Es kann auch verwendet werden, um eine animierte Textur auf die Lichtquelle anzuwenden. Zum Beispiel die Simulation sich bewegender Wolkenschatten von einem Richtungslicht.

IES-Lichtprofile sind Texturen, die die Lichtverteilung von einer Lichtquelle anhand real gemessener Daten beschreiben. Sie sind eine Standardmethode der Beleuchtungsindustrie zur grafischen Darstellung der Helligkeit und des Abfalls von Lichtern, wie sie in einer bestimmten Leuchte vorhanden sind.

Fernfeldverschattung

Mesh Distance Fields haben eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten, von der Schattierung bis zur Erstellung interaktiver Materialien und dynamischer indirekter Beleuchtung und Reflexionen mit Lumen.

Eine Netzabstandsfelddarstellung eines statischen Netzes wird verwendet, um weiche Schatten von einer beweglichen Lichtquelle zu erzeugen, wenn die Eigenschaft Abstandsfeldschatten aktiviert ist.

Diese Schattenmethode ähnelt anderen Methoden wie Hardware Ray Tracing und Virtual Shadow Maps, wobei Source Angle, Radius, or Size Halbschatten kontrollieren.

Links, Schattenkarten; Rechts, Schatten von Maschenabstandsfeldern.

Gerichtetes Licht

Directional Lights enthält einzigartige Einstellungen, die für diese Lichtquelle relevant sind, um die Beleuchtung einer großen Welt zu simulieren.

Wolken- und Atmosphärenschatten

Im Abschnitt Atmosphäre und Wolken des Lichts gibt es Einstellungen und Eigenschaften, die beeinflussen, wie diese Lichtquelle mit Sky Atmosphere und Volumetric Clouds, wie zum Beispiel die Sonne die Atmosphäre und die Wolken beeinflussen lassen, Schatten von oder auf Wolken werfen und Schatten Qualität, um nur einige zu nennen.

Kaskadierte Schattenkarten

Kaskadierte Schatten-Maps teilen das Kameraansichts-Frustum in verschiedene Kaskaden (oder Schattendetailebenen) auf, um eine dynamische Schattierung der gesamten Szene zu ermöglichen. Dadurch werden Schatten über größere Entfernungen optimiert, um die Qualität dort bereitzustellen, wo sie benötigt wird: höhere Qualität näher an der Kameraposition, geringere Qualität weiter entfernt von der Kameraposition.

Die Einstellungen im Abschnitt Kaskadierte Schatten-Maps geben die Anzahl der zu verwendenden Kaskaden, ihre maximale Entfernung, die Verteilung der Qualität und den Übergang zwischen den einzelnen Kaskaden an.

Kaskadierte Shadow-Maps haben einen maximalen Abstand, den Sie angeben. Aber wenn Sie darüber hinaus größere Objekte beschatten möchten, können Sie die Entfernte Schattenkaskaden verwenden, um das Beschatten von Kunstwerken über größere Entfernungen zu ermöglichen. Der einzige Unterschied besteht hier jedoch darin, dass Sie bestimmte Assets aktivieren müssen, die Sie in dieser Entfernung schattieren möchten. Sie können dies tun, indem Sie einen Akteur im Level auswählen und Entferner Schatten für dieses Asset aktivieren.

Schatten-Leistungs- und Optimierungsoptionen

Die Schatten-Leistung kann weitgehend von der shadowing method being employed für Ihr Projekt abhängen.

Die in diesem Abschnitt erwähnten Eigenschaften sind Ausgangspunkte für die Optimierung der Beleuchtung innerhalb einer Szene, insbesondere für dynamische Lichter, bei denen einige Methoden der Schattenbildung teurer sind, wie z. B. die standardmäßige Schattenzuordnung.

Der Dämpfungsradius für Punkt-, Punkt- und Rechtecklichter ist wichtig, um nicht nur zu steuern, wo sich das Licht in der Szene befindet, sondern auch um die Anzahl der zu beschattenden Objekte zu begrenzen, was sie für einige Schattenmethoden teuer machen kann. insbesondere die standardmäßige Shadow-Mapping-Methode.

• Das Deaktivieren von Schattenwurf bei dynamischen Lichtern kann die Leistung verbessern, wenn die Schatten nicht viel zur Szene beitragen, das Licht viele Objekte mit einem großen Dämpfungsradius beeinflusst oder Assets viele geometrische Details aufweisen. Dies betrifft hauptsächlich Methoden, die mit herkömmlichem Shadow-Mapping beleuchtet werden, aber es ist wichtig, jedes dynamische Licht in Betracht zu ziehen, um die Frame-Kosten zu reduzieren.
• Das Festlegen einer Max. Sichtweite für ein Licht begrenzt seinen dynamischen Schattenbeitrag bis zu diesem Punkt. Bei Szenen, in denen Sie viele kleine bis mittelgroße Lichter haben, die einen Bereich beeinflussen, kann dies dazu beitragen, die Rahmenkosten zu senken. Wenn Sie Max Ausblendungsbereich zusätzlich zur maximalen Zeichnungsdistanz verwenden, wird dieses Licht mit der Zeit ausgeblendet, sodass es nicht abrupt erscheint und verschwindet.
• Die Schatten-Map-Schattenmethode ist ein Produkt, bei dem Qualität und Leistung in Einklang gebracht werden. Manchmal möchten Sie Leistung gegen ein bisschen Qualität eintauschen. Mit der Eigenschaft Schatten-Map-Auflösung können Sie die Schattenkarte des ausgewählten Lichts erhöhen, um Qualität gegen Leistung einzutauschen.
• Bei Verwendung von Hardware Ray Tracing Shadows können Sie die Abtastwerte pro Pixel anpassen. -Eigenschaft im Abschnitt Raytracing, um mehr Samples auf die Raytracing-Schatten des Lichts anzuwenden. Weniger Samples verringern die Qualität und verbessern die Leistung, während mehr Samples die Qualität verbessern (bis zu einem gewissen Punkt mit dem Denoising-Algorithmus), aber mehr kosten.