Himmelslichter

Das Himmelslicht fängt die entfernten Teile deines Levels ein und wendet es als Licht auf die Szene an. Das bedeutet, dass das Erscheinungsbild des Himmels und seine Beleuchtung / Reflexionen übereinstimmen, auch wenn Ihr Himmel es ist aus der Atmosphäre kommen, oder geschichtete Wolken auf einer Skybox oder entfernte Berge. Sie können eine zu verwendende Cubemap auch manuell angeben.

Szenenaufnahme

Das Himmelslicht erfasst die Szene nur unter bestimmten Umständen:

• Für statische Himmelslichter werden Aktualisierungen automatisch durchgeführt, wenn die Beleuchtung erstellt wird. Für Stationäre oder Bewegliche Himmelslichter erfolgen Aktualisierungen einmal beim Laden und werden nur dann weiter aktualisiert, wenn Wiederaufnahme aufgerufen wird, es sei denn, die Funktion Echtzeitaufnahme ist vorhanden aktiviert. Beide sind über das Details-Panel zugänglich, und Wiederaufnahme kann auch über Blueprint im Spiel aufgerufen werden.

  

  Detailbereich Sky Light Recapture-Schaltfläche

Wenn Sie die Textur ändern, die die Skybox verwendet, wird sie nicht automatisch aktualisiert. Sie müssen eine der oben genannten Methoden verwenden, um es zu aktualisieren.

Anstelle der Ambient Cubemap sollte ein Himmelslicht verwendet werden, um das Licht des Himmels darzustellen, da Himmelslichter lokale Schatten unterstützen, wodurch verhindert wird, dass Innenbereiche vom Himmel beleuchtet werden.

Mobilität

Ähnlich wie bei anderen Light Types kann das Himmelslicht auf eine der folgenden Mobilitäten eingestellt werden:

Statisches Himmelslicht

Ein auf Statisch gesetztes Himmelslicht wird für statische Objekte im Level komplett in die Lightmap gebacken und kostet daher nichts. Wenn Änderungen an den Eigenschaften des Lichts vorgenommen werden, sind die Änderungen nicht sichtbar bis die Beleuchtung für das Level wieder aufgebaut ist.

Wenn Sie ein statisches Himmelslicht verwenden, werden nur Akteure und Lichter in der Ebene, deren Mobilität auf Statisch oder Stationär eingestellt ist, erfasst und für die Beleuchtung verwendet. Weiterhin nur der Emissionsbeitrag von Materialien können mit einem statischen Himmelslicht erfasst werden, um eine Rückkopplungsschleife zu vermeiden. Stellen Sie aus diesem Grund sicher, dass jede Skybox ein Material hat, das auf Unbeleuchtet eingestellt ist.

Stationäres Himmelslicht

Ein Himmelslicht mit Stationärer Mobilität erhält gebackene Schatten von Lightmass. Sobald Sie ein stationäres Himmelslicht in Ihrem Level platziert haben, müssen Sie die Beleuchtung einmal neu aufbauen, um die gebackenen Schatten zu erhalten. Sie können das Himmelslicht dann beliebig ändern, ohne es neu zu bauen. Die Himmelslicht-Schattierung, die Lightmass backt, speichert Informationen zur gerichteten Okklusion in einem sogenannten Bent Normal.

Nur Komponenten und Lichter mit Statisch oder Stationäre Mobilität werden erfasst und für die Beleuchtung mit einem stationären Himmelslicht verwendet.

Wie bei allen Arten von Standlichtern kann die Farbe der direkten Beleuchtung zur Laufzeit über Blueprint oder Sequenzer geändert werden. Die indirekte Beleuchtung ist jedoch in die Lightmap eingebacken und kann zur Laufzeit nicht geändert werden. Die Intensität der indirekten Beleuchtung kann über „IndirectLightingIntensity" gesteuert werden.

Bewegliches Himmelslicht

Ein Himmelslicht, das auf Beweglich eingestellt ist, verwendet keinerlei Vorberechnung. Es erfasst Komponenten und Lichter jeder Mobilität, wenn es zur Erfassung der Szene eingerichtet ist.

Entfernungsfeld Umgebungsokklusion

Diese Eigenschaft erfordert, dass Mesh Distance Fields in den Projekteinstellungen aktiviert ist.

Die Abschattung für ein bewegliches Himmelslicht wird durch Distance Field Ambient Occlusion von Signed Distance Field Volumes bereitgestellt, die um jedes starre Objekt erzeugt werden. Entfernungsfeld Umgebungsokklusion unterstützt dynamische Szenenwechsel, bei denen die starren Netze verschoben oder ausgeblendet werden können, und wirkt sich auf die Okklusion aus.

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

Weitere Informationen und Beispiele finden Sie auf der Seite How to use Distance Field Ambient Occlusion.

Vorberechnetes (statisches oder stationäres) Himmelslicht

Wenn Sie Brennbeleuchtung mit einem statischen oder stationären Himmelslicht verwenden, werden die Beleuchtungs- und Schattendaten in Lightmaps gespeichert. In den folgenden Abschnitten werden einige dieser Funktionen erläutert, die von unterstützt werden Lightmass.

Verbesserte Direktionalität des statischen Himmelslichts

Vor Unreal Engine 4.18 wurden statische Himmelslichter von Lightmass mit einer sphärischen Harmonischen 3. Ordnung dargestellt, die nicht die Details erfasste, die in einem Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang vorhanden sein könnten. Es wird jetzt eine gefilterte Cubemap verwendet, was standardmäßig zu einer höheren Auflösung führt. Lightmass wählt auch den geeigneten Mip der Cubemap-Textur basierend auf der Größe der Final Gather-Strahlen aus, um Aliasing zu vermeiden.

Um ein Beispiel für diese Art von Interaktion zu sehen, gehen Sie zu Engine Content > MapTemplates > Sky und wählen Sie SunsetAmbientCubemap aus, da es ein großartiges Beispiel zeigt.

Der größte Unterschied ist in stark verdeckten Szenen mit einer Sky Light-Cubemap zu sehen, die viele Helligkeits- und Farbvariationen aufweist.

Camera Obscura

Mit der verbesserten Ausrichtung von Static Sky Lights ist es jetzt möglich, einen Lochkameraeffekt (Camera Obscura) mit einer ausreichend kleinen Öffnung nachzubilden. Je kleiner die Öffnung, desto gerichteter wird die Himmelsbeleuchtung.

Bent Normal für stationäre Himmelslichter

Bei stationären Himmelslichtern wird die statische und stationäre Beleuchtung separat von der beweglichen mit Lightmass gebacken, um Richtungsinformationen in einem sogenannten Bent Normal zu speichern. Das ist die Richtung vom Texel zur am wenigsten verdeckten Umgebungslichtquelle. Bereiche, die größtenteils verdeckt sind, verwenden diese Richtung für die Himmelsbeleuchtung anstelle der Oberflächennormalen, was die Qualität in Rissen verbessert.

Das erste Bild zeigt Sky Light nur mit Umgebungsokklusion. Das zweite Bild zeigt Sky Light mit gebogener normaler Okklusion. Beachten Sie, wie Oberflächen in Rissen „einig sind", woher die Beleuchtung kommt.

Weitere Informationen finden Sie auf der Seite Bent Normal Map.

Mehrere Lichtreflexionen

Mehrere Reflexionen von indirektem Licht von Himmelslichtern werden unterstützt, indem die Einstellung Num Sky Lighting Bounces in World Settings > Lightmass angepasst wird.

Setting for the number of sky light bounces to use.

Damit mehrere Himmelslichtreflexionen wahrnehmbar sind, müssen Ihre Materialien in den meisten Fällen einen hohen Streuwert aufweisen. Bei einem diffusen Wert von 0,18 (18 % Grau) trägt beispielsweise nur der zweite Himmelslichtreflex bei 18^3 = 0,006 der emittierten Energie des Lichts, was sehr subtil ist. Bei einem diffusen Wert von 0,5 trägt der zweite Himmelslichtreflex 0,125 zur emittierten Lichtenergie bei und ist wahrnehmbar.

Jeder hinzugefügte Bounce erhöht die nicht verteilte Bauzeit, also verwenden Sie es mit Vorsicht, wenn Sie nicht Swarm distribution verwenden.

Echtzeiterfassung

Der Echtzeiterfassungs-Modus bietet eine dynamische und spiegelnde Umgebungsbeleuchtung und ermöglicht dynamische Tageszeitsimulationen mit Echtzeitreflexionen auf Szenenelementen.

Dieser Modus ist verfügbar, wenn die Mobilität des Himmelslichts auf „Stationär" und „Dynamisch" eingestellt ist und wenn Echtzeitaufnahme im Bereich „Details" der Himmelslichtkomponente aktiviert ist.

Dieser Modus unterstützt die folgenden Komponenten für erfasste Reflexionen und Schatten:

• Sky Atmosphere
• Volumetric Clouds
• Exponential Height Fog
• Sky Dome Meshes mit einem unbeleuchteten Material, das als IsSky gekennzeichnet ist

Dies sind einige zusätzliche Dinge, die Sie bei der Verwendung dieses Modus beachten sollten:

• Volumetrischer Nebel wird nicht unterstützt.
• Erfordert eine Sky Atmosphere-Komponente, die in der Szene vorhanden sein muss, damit die Echtzeiterfassung funktioniert. In einer zukünftigen Version wird die Echtzeiterfassung ohne diese Anforderung unterstützt.
• Es ist möglich, Netze nur im Echtzeit-Erfassungsmodus zu rendern, indem Sie sie für das Rendern in der Hauptansicht deaktivieren. Es ist möglich, ein anderes Sky-Dome-Mesh für die Hauptansicht im Vergleich zur Reflexion der Echtzeitaufnahme zu haben, wenn Sichtbar in Echtzeit-Himmelsaufnahmen für einzelne Akteure aktiviert wird.
• Der Echtzeit-Erfassungsmodus ermöglicht es, Umgebungsschatten von volumetrischen Wolken auf die Welt zu werfen, wenn Cloud Ambient Occlusion aktiviert ist.
• Der Real Time Capture-Modus ist schneller und effizienter als der RecaptureSky Blueprint-Knoten, da alle Berechnungen auf der GPU verbleiben, ohne dass CPU-Verarbeitung verwendet wird, die zu Pausen oder Verlangsamungen des Spiels führen kann.
• Wenn Sie volumetrische Wolken verwenden, kann die Leistung je nach Komplexität des verwendeten Wolkenmaterials stark variieren. Sie können den Leistungskompromiss steuern – und dabei die visuellen Elemente in Ihrer Szene respektieren – indem Sie die Werte Reflexions-Sample-Anzahlskala und Schattenreflexions-Sample-Anzahlskala der Komponente „Volumetrische Wolke" anpassen.

Reflexionsqualität

Die Qualität der vom Himmelslicht erfassten Reflexionen wird durch die Eigenschaft Cubemap-Auflösung festgelegt. Es verwendet Zweierpotenzen (z. B. 64, 128, 256 usw.), um eine Texturauflösung für die erfasste Szene anzugeben.

Beachten Sie, dass höhere Auflösungswerte die Qualität auf Kosten der Leistung steigern. Der angegebene Wert wird auf den höchsten Cubemap-Mip (den Detaillierungsgrad einer Textur) angewendet.

Ziehen Sie den Schieberegler, um zu sehen, wie verringerte (64), standardmäßige (128) und erhöhte (256) Skylight-Cubemap-Auflösungen verwendet werden.

Beachten Sie, dass Screen Space Reflections (SSR) in diesen Aufnahmen deaktiviert wurde. Reflexionen sind nur das Ergebnis des Himmelslichts.

Zeitscheibenoptimierung

Der Echtzeitaufnahme-Modus verwendet eine Leistungsoptimierung namens Zeitscheiben, um die aufgenommene Szene über mehrere Frames zu verteilen, anstatt bei jedem Frame eine vollständige Szenenverarbeitung durchzuführen. Diese Optimierung reduziert die Kosten pro Frame, die eine vollständige Echtzeiterfassung jedes Frames für die Verwendung auf einigen Plattformen zu teuer machen würden.

Beispielsweise würde eine auf der PlayStation 4 mit einer 128 x 128 x 6 HDR-Cubemap mit Himmel und volumetrischen Wolken durchgeführte Aufnahme in etwa so aussehen (gemessen in Millisekunden):

• Ein vollständiger Prozess pro Frame für eine 128x128-Cubemap würde etwa 1,465 ms kosten (wie folgt aufgeteilt):
  • Sky und Cloud kosten 0,60 ms
  • Cubemap-Mip-Generierung kostet 0,05 ms
  • Specular Convolution kostet 0,80 ms
  • Diffuse Bestrahlung kostet 0,015 ms
• Derselbe Prozess, aber zeitlich über 9-Frames-Zeitscheibe verteilt, würde höchstens 0,20 ms für den teuersten Schritt kosten.

Das Verteilen der Aufnahme eines einzelnen Frames auf mehrere Frames hat den Vorteil, dass die Skylight-Aufnahme in Echtzeit innerhalb eines erschwinglichen Budgets für Ihr Projekt bleibt, da Time Slicing nur so teuer ist wie das teuerste Frame. Es bedeutet auch, dass Sie nach Möglichkeiten suchen können, die Qualität in anderen Bereichen zu steigern, wie z. B. der Qualität des Himmels oder der Wolken, da Sie ein wenig Spielraum im Rahmenbudget haben.

Time Slicing ist standardmäßig aktiviert, kann aber mit dem Konsolenbefehl „r.SkyLight.RealTimeReflectionCapture.TimeSlice." eingestellt werden

Abschattung durch bewegliche Objekte

Weiche Schatten von beweglichen Objekten auf die Umgebung können mit Capsule Shadows für Skeletal Meshes oder erreicht werden Distance Field Indirect Shadowing für starre Netze. Diese erfordern eine separate Einrichtung, um ordnungsgemäß zu funktionieren.

Eigenschaften

Es gibt zwei Kategorien von Himmelslicht-Komponenteneigenschaften, Himmelslicht und Licht, obwohl sie in der Benutzeroberfläche nicht unterschieden werden. Auf diese kann über das Fenster "Akteur Details" zugegriffen werden. Himmelslichteigenschaften sind spezifisch für Himmelslichtakteure, während Lichteigenschaften allen Lichtakteuren gemeinsam sind. Auf bestimmte Eigenschaften kann nur zugegriffen werden, indem der Abschnitt „Erweitert" erweitert wird, der in der folgenden Tabelle angegeben ist.

Einschränkungen

Diese Funktionen wären mit SkyLights nützlich, sind aber noch nicht implementiert:

• Weiche Schatten von beweglichen Objekten (Charakteren) auf die Umgebung sind nicht in Sky Light integriert und erfordern derzeit die Implementierung separater Funktionen gegen zusätzliche Rendering-Kosten. Die SkyLightComponent Blueprint-Funktion RecaptureSky() kann verwendet werden, hat jedoch hohe Verarbeitungskosten und erfordert mindestens 120 ms, was zu einer Unterbrechung oder Verlangsamung des Spiels führt.