Trazador de rutas

Path Tracer es un modo de renderizado progresivo y con aceleración por hardware que mitiga las desventajas de las funciones en tiempo real con una iluminación global físicamente correcta y sin complicaciones, reflexión y refracción de materiales, etc. Comparte la arquitectura de trazado de rayos integrada en Unreal Engine con una configuración adicional mínima o nula para conseguir renderizados limpios y fotorrealistas.

Path Tracer usa la misma arquitectura de trazado de rayos que otras funciones de trazado de rayos, como Trazado de rayos en tiempo real y Lightmass de GPU, lo que lo hace ideal para comparaciones reales y renderizados de producción. Path Tracer solo usa la geometría y el material presentes en la escena para renderizar su resultado sin sesgo, y no comparte el mismo código de trazado de rayos que se ha desarrollado para que funcione bien con el renderizado en tiempo real.

Ventajas de Path Tracer

Path Tracer ofrece las siguientes ventajas en comparación con otros modos de renderizado:

• La capacidad de generar renderizados fotorrealistas de alta calidad con resultados físicamente precisos.

• Se necesita una configuración adicional mínima o nula para conseguir resultados comparables a los de otros renderizadores sin conexión.

• Reduce la brecha de funciones en tiempo real comparables. Por ejemplo, los materiales que se ven en reflejos y refracciones se renderizan sin limitaciones, como la presencia de iluminación global y sombras con trazado de rutas.

• Integración total con Sequencer y Movie Render Queue para ofrecer renderizados con calidad de cine o televisión.

Ejemplos de trazados de ruta

Las siguientes escenas son ejemplos de renderizados de alta calidad conseguidos con Path Tracer.

Cómo habilitar Path Tracer en tu proyecto

Path Tracer requiere activar la opción Trazado de rayos por hardware en el proyecto. Se deben cumplir los siguientes requisitos del sistema y se deben activar estos ajustes.

Requisitos del sistema:

• Sistema operativo: Windows 10 1809 o posterior

• GPU: tarjetas gráficas de la serie GTX con controlador NVIDIA RTX y DXR

Configuración del proyecto:

• Plataformas > Windows > RHI de destino > RHI predeterminada: DirectX 12

• Motor > Renderizado > Trazado de rayos por hardware: habilitar Trazado de rutas

• Motor > Renderizado > Trazado de rayos por hardware: habilitar Admitir trazado de rayos por hardware

• Motor > Renderizado > Trazado de rayos por hardware: habilitar Trazado de rutas

  Unreal Engine 5 introdujo ajustes que controlan la creación de permutaciones de sombreador específicas del trazador de rutas para los materiales. Los proyectos que no vayan a usar el trazador de rutas pueden desactivar este ajuste para reducir el tiempo de compilación del sombreador.

• Motor > Renderizado > Optimizaciones: habilitar Admitir caché articulable de cálculo

Cómo usar Path Tracer en el editor de niveles

Activa la vista de Path Tracer en el visor de niveles usando el menú desplegable Modos de visualización para seleccionar Trazado de rutas.

Si esta opción está habilitada, el renderizador acumula progresivamente muestras de la vista actual añadiendo muestras continuamente mientras la cámara no se mueve. Cuando se alcanza la cantidad de muestra objetivo, se reduce el ruido del fotograma (si se ha activado la opción de reducción de ruido en los ajustes de posprocesamiento) para eliminar cualquier resto de ruido presente en el renderizado.

En la mayoría de los casos, cuando cambia la escena, las muestras se invalidan y el proceso vuelve a empezar. Mover la cámara, cambiar las vistas, actualizar o cambiar los materiales de un objeto, así como mover o añadir objetos a la escena, provocará la invalidación de las muestras de la escena.

Path Tracer se puede usar de forma interactiva y empezará a mostrar rápidamente píxeles con colores sombreados a medida que se acumulen las muestras. El tiempo que se tarda en renderizar depende en gran medida de la complejidad de la escena y de los materiales que se muestren. Las escenas de exteriores tienden a renderizar más rápido, ya que los rayos pueden escapar con menos rebotes y más rápidos. Las escenas de interiores, especialmente aquellas con materiales con albedos cercanos a 1.0, hacen que las rutas de la luz sean más largas y, por lo tanto, necesitarán un tiempo de renderizado más largo.

Cómo usar Path Tracer con Movie Render Queue

Movie Render Queue (o MRQ) es útil para las canalizaciones de producción a la hora de generar salidas renderizadas de alta calidad. Cuando se combina con Path Tracer, permite renderizados de una calidad sustancialmente superior a la que se podría conseguir de otra forma.

El módulo Path Tracer permite usar Path Tracer en la salida de fotogramas renderizados y proporciona algunos ajustes específicos para su ruta de renderizado.

Los volúmenes de posprocesamiento colocados en el nivel también controlan funciones específicas del trazado de rutas, como el número máximo de rebotes de rayos, la compatibilidad con materiales emisivos y la exposición.

MRQ también contiene otros módulos de ajustes que proporcionan controles y opciones adicionales para conseguir renderizados de mayor calidad.

• El módulo Alta resolución proporciona ajustes para renderizar fotogramas como teselas separadas que pueden combinarse para renderizar resoluciones de fotogramas individuales más altas de lo que sería posible de otro modo. Las teselas individuales pueden usar hasta la mayor resolución compatible con tu tarjeta gráfica (por ejemplo, 7680x4320 para tarjetas RTX 3080).

• El módulo Antialiasing proporciona ajustes específicos para ajustar el recuento de muestras por píxel y para mejorar la calidad del desenfoque de movimiento. Este módulo proporciona tiempos de calentamiento que pueden ser necesarios para la carga de nivel y los efectos visuales para renderizar la escena con precisión.

  • Recuento de muestras temporal interpola varios fotogramas renderizados con instancias ligeramente desfasadas en el tiempo, lo que mejora la calidad del desenfoque de movimiento. Esta acumulación de muestras ocurre después de que se elimine el ruido, lo que ayuda a estabilizar los artefactos residuales de pases espaciales individuales. Sin embargo, si se habilita la opción Referenciar desenfoque de movimiento, se tomarán todas las muestras temporales antes de reducir el ruido. En este caso, recomendamos dejar Muestras espaciales en 1 y controlar todos los muestreos a través de muestras temporales para maximizar la calidad del desenfoque de movimiento.

  • Recuento de muestras espaciales establece el número de muestras por píxel que se usarán por muestra temporal. Al aumentar las muestras por píxel, se reduce el ruido presente en cada pase de renderizado y se aumenta el tiempo necesario para renderizar cada fotograma. El ajuste de muestras por píxel del volumen de posprocesamiento se ignora al usar MRQ.

  • El número total de muestras tomadas por píxel es el producto de los recuentos de muestra espaciales y temporales. En algunos casos, es posible obtener mejores resultados si distribuyes las muestras tanto en el espacio como en el tiempo. Por ejemplo, si quieres usar 16 muestras por píxel, podrías aplicar 4 muestras como espaciales y 4 temporales, o 16 espaciales y 1 temporal, o 1 espacial y 16 temporales. La mejor opción dependerá principalmente de la calidad de desenfoque de movimiento deseada. Para las fotografías, recomendamos usar todas las muestras espaciales (1 temporal) y para las animaciones recomendamos usar 1 muestra espacial con muchas muestras temporales con la opción Referenciar desenfoque de movimiento activada.

• El módulo Variables de la consola te permite añadir cualquier variable de consola que sea relevante para tus fotogramas renderizados. Esto incluye anular la calidad o activar/desactivar algunos ajustes que serían relevantes para Path Tracer.

• El módulo Salida proporciona ajustes para configurar el directorio de salida, el nombre del archivo, la resolución de la imagen y los fotogramas inicial y final que quieres renderizar.

Configuración del volumen de posprocesamiento de Path Tracer

Los volúmenes de posprocesamiento colocados en el nivel proporcionan propiedades configurables para Path Tracer. Entre ellos, se encuentran los ajustes para el número máximo de rebotes de luz, muestras por píxel, calidad del antialiasing (o ancho del filtro) y más.

Los ajustes de Path Tracer se pueden encontrar en el panel Detalles del volumen de posprocesamiento, en la categoría PathTracing.

Renderizado de componentes de iluminación con MRQ

Path Tracer puede generar renderizados de componentes de iluminación individuales (como difuso y especular) a través de eventos de blueprint que se pueden llamar con Movie Render Queue.  

Para ello, tendrás que crear un blueprint de actor que contenga un volumen de posprocesamiento. Establece que el volumen sea Alcance infinito (sin límites) y dale una prioridad alta para garantizar que siempre se elija sobre cualquier otro volumen de posprocesamiento de la escena.

El propósito de este volumen de posprocesamiento es establecer la configuración deseada del componente de iluminación a través de eventos personalizados en un blueprint. Estos eventos personalizados pueden ejecutarse a través de un archivo de configuración de canalización de películas usando una pista de comando de consola de inicio y llamando a cada evento con la sintaxis Ke * [Nombre del evento personalizado].

En el ejemplo siguiente, la configuración de la canalización de películas llama al evento personalizado RenderSpecular con el comando de consola Ke * RenderSpecular.

Este proceso facilita preparar configuraciones únicas del componente de iluminación en función de las necesidades del proyecto.

Para que se agoten los renderizados del componente de iluminación, hay que llamar a la toma varias veces en MRQ, una por cada configuración de pasada deseada. Cada elemento de la cola tendría que referenciar a una configuración de canalización de películas distinta, cada una de las cuales llama a un evento personalizado distinto para configurar el componente de iluminación (como en el ejemplo de abajo).

En el blueprint que has creado, ahora vamos a configurar los siguientes eventos:

División de componente de rayo	División de rayo de ruta	División de componente de ruta
Haz clic en la imagen para verla a tamaño completo.	Haz clic en la imagen para verla a tamaño completo.	Haz clic en la imagen para verla a tamaño completo.

Limitaciones de Path Tracer

A continuación se indican algunas de las limitaciones actuales del trazado de rutas en Unreal Engine.

• Los materiales brillantes ralentizan los renderizados de interiores

  • Los materiales con un albedo cercano a 1.0, como los de color blanco brillante, provocan que el renderizado de los fotogramas tarde más de lo necesario, ya que Path Tracer necesita simular la ruta de las luces con muchos rebotes. Las escenas de interiores son especialmente susceptibles a esto, ya que los rayos de luz pueden tardar más en escapar del entorno antes de ser eliminados.

    Path Tracer emplea la técnica de la ruleta rusa para terminar los rayos que probablemente no vayan a contribuir antes a la escena. Es menos probable que aparezcan rayos que reboten continuamente por la escena, ya que, siempre que sea posible, se terminan con la técnica de la ruleta rusa. Cuando el albedo de un material usa un valor cercano a 1.0, es menos probable que se produzca la terminación de la ruta del rayo y contribuye a que los tiempos de renderizado del fotograma sean más largos.

  • Los materiales que reflejan toda la luz que reciben son poco habituales en el mundo real y suelen tener un aspecto descolorido en la superficie. Por este motivo, se recomienda que mantengas el valor de Color de base por debajo de 0.8 para todos los materiales difusos.

• Elementos de escenas dinámicas

  • Path Tracer hace que el renderizador acumule muestras a lo largo del tiempo. Esto es ideal para escenas estáticas, pero no tanto para escenas dinámicas que incluyen elementos como luces en movimiento, mallas articulables animadas y efectos visuales. Este tipo de elementos no invalidan el trazado de rutas en el editor y aparecen como artefactos borrosos o con rayas en el fotograma. Solo aparece al trabajar en el editor y se soluciona usando Movie Render Queue para renderizar los elementos finales.

    Hacer una captura de pantalla de alta resolución (ver abajo) con una resolución diferente a la del visor es otra forma de solucionar este problema, ya que toma todas las muestras sin dejar que el motor avance el tiempo.

• Nodos de cambio de calidad de materiales de trazado de rutas

  • Optimizar materiales para funciones de trazado de rutas reduciendo su complejidad mediante el nodo Path Tracing Quality Switch reduce la complejidad o las soluciones alternativas usadas en materiales estándar. Dado que el tiempo de ejecución no es un problema, no se necesita comprometer el material. El uso de estos nodos ayuda a proporcionar un resultado perfecto sin duplicar el material.

• Nodos de cambio de calidad de materiales de trazado de rayos

  • Optimizar el material para las funciones de trazado de rayos reduciendo su complejidad con el nodo Ray Tracing Quality Switch ayuda a reducir los costes en tiempo de ejecución. Esto permite que las funciones de trazado de rayos de Unreal Engine usen un material más simple en comparación con el renderizador diferido.

    Dado que Path Tracer rutas está diseñado para una salida de alta calidad, usa el puerto Normal de estos nodos de cambio, a pesar de estar basado en el trazado de rayos. Para controlar el comportamiento de los materiales específicamente para Path Tracer, usa el nodo Path Tracing Quality Switch en su lugar.

• HDRIBackdrop no es compatible con Path Tracer

  • La implementación actual del componente HDRIBackdrop hace que la iluminación se cuente dos veces en Path Tracer y desactiva el muestreo de importancia de la iluminación HDRI. Se recomienda usar una luz cenital con una textura específica y ajustar la variable de consola del trazador de rutas r.PathTracing.VisibleLights a 2 para que aparezca el fondo.

  Esto no proporciona un plano de suelo que atrape las sombras.

Funciones compatibles de Path Tracer

Más información

El modo de trazado de rutas funciona de forma distinta a otros métodos de renderizado de Unreal Engine. Esto significa que algo que funciona bien para el renderizado en tiempo real puede no funcionar mejor para el renderizado con trazado de rutas. Las siguientes secciones describen algunas de estas incoherencias y problemas comunes, así como los pasos que puedes seguir para mejorar tus resultados con Path Tracer.   

Reducción de los artefactos de luciérnaga

Path Tracer simula la luz trazando rayos de forma aleatoria según las propiedades de los materiales. Cuando las áreas brillantes de la escena tienen pocas probabilidades de ser detectadas, las muestras resultantes pueden volverse excesivamente brillantes, creando manchas de luz (o luciérnagas) que aparecen y desaparecen dentro del fotograma. El trazado de rutas intenta minimizar las fuentes más comunes de estos efectos, pero aún pueden ocurrir en determinadas situaciones.

Cuando el resultado de la ruta trazada se combina con pases de posprocesamiento bloom, los píxeles resultantes pueden ser especialmente notorios por cómo aparecen y desaparecen, o se vuelven más brillantes o más tenues.

El ajuste de posprocesamiento Intensidad máx. de la ruta controla la intensidad máxima usada en la escena renderizada con trazado de rutas.  Los valores por defecto sujetan a las luciérnagas de forma bastante agresiva y no deberías necesitar cambiarlos en la mayoría de los casos. Aumentar el valor dará como resultado renderizados más precisos a expensas de más ruido, mientras que reducir el valor puede sujetar aún más agresivamente a expensas de alguna pérdida de energía. Ten en cuenta que el valor aquí es relativo a la exposición actual, por lo que puede mantenerse constante en todos los casos.

Opciones de reducción de ruido

Al renderizar fotogramas con Path Tracer de forma interactiva a través del visor, Movie Render Graph o Movie Render Queue siempre dejarán algo de ruido en el fotograma. Una forma de reducir el ruido es usando un algoritmo de reducción de ruido para estabilizar los resultados finales, produciendo así imágenes más limpias con menos ruido.

Path Tracer activa la reducción de ruido a través de los ajustes del volumen de posprocesamiento cuando se activa Reducción de ruido en la sección Trazado de rutas.

Hay dos complementos disponibles por defecto: 

• NNE Denoise es la implementación predeterminada. Se basa en la misma red que Open Image Denoise de Intel, pero lo ejecuta en la GPU para mejorar el rendimiento. Esta es la opción predeterminada y recomendada. 

• NFOR Denoiser es un reductor de ruido optimizado para la renderización de animaciones. Tiene en cuenta los fotogramas vecinos y puedes producir resultados más estables que el reductor de ruido por defecto al renderizar secuencias de animación a través de Movie Render Queue. 

Además, también es compatible con las siguientes bibliotecas de reduccion de ruido de terceros: 

• La biblioteca Open Image Denoise de Intel es un reductor de ruido basado en CPU que elimina el ruido de la última muestra tomada y mejora la calidad de los fotogramas de larga duración. Esto produce resultados idénticos al NNE Denoiser integrado.

• La biblioteca NVIDIA Optix IA-Accelerated Denoiser es una inteligencia artificial acelerada por GPU entrenada en decenas de miles de imágenes para reducir el ruido visual, al tiempo que proporciona tiempos de reducción de ruido más rápidos. Esto puede producir resultados distintos a los del reductor de ruido por defecto; sin embargo, requiere una GPU NVIDIA.

Este es un ejemplo comparativo con y sin reducción de ruido aplicada al fotograma:

Sin reducción de ruido aplicada

Con reducción de ruido aplicada

NNE Denoiser

El complemento NNEDenoiser está habilitado de forma predeterminada.

Este reductor de ruido es un complemento genérico de reducción de ruido con el que se pueden importar redes neuronales arbitrarias de reductor de ruido y ejecutarlas en distintos tiempos de ejecución de NNE. Viene con diferentes versiones de Open Image Denoiser de Intel (rápidas, equilibradas y de alta calidad, cada una con y sin alfa) que pueden ejecutarse tanto en la CPU como en la GPU. Por defecto, se establece el preajuste balanceado con alfa que se ejecuta en la GPU, proporcionando una reducción de ruido interactiva con una calidad decente.

Para obtener más información sobre cómo cambiar el preajuste o añadir y activar tu propia reducción de ruido neuronal, consulta NNE Denoiser.

Complemento Open Image Denoise

Este reductor de ruido se ejecuta en la CPU y no está diseñado para reducir ruido de forma interactiva, sino para ayudar a mejorar la calidad de los fotogramas de larga duración. Este reductor de ruido no garantiza la coherencia temporal en todos los casos y puede requerir un gran número de muestras por píxel para una salida estable. La estabilidad temporal se puede mejorar al usar Movie Render Queue para aumentar el recuento de muestras temporales en los ajustes del módulo Antialiasing.

Complemento Optix Denoise

El complemento OptixDenoise debe estar habilitado para tu proyecto desde el explorador de complementos.

Esta función utiliza inteligencia artificial acelerada por la GPU para reducir el ruido visual y reducir el ruido. El reductor de ruido también contiene un componente temporal que intenta reducir el parpadeo en animaciones a las que se les ha aplicado reducción de ruido.

Si activas varios complementos para tu proyecto, debes usar variables de consola para elegir qué reductor de ruido se usa cuando está activada la opción Reductor de ruido en los ajustes del volumen de posprocesamiento. Puedes usar la variable de consola r.PathTracing.SpatialDenoiser.Type para seleccionar si se usará la reducción de ruido espacial (0, por defecto) o temporal (1). Establece r.PathTracing.Denoiser.Name (por ejemplo, en NNEDenoiser (por defecto) o en OIDN) para seleccionar qué reductor de ruido se usa cuando se activa la reducción de ruido espacial. Establece r.PathTracing.TemporalDenoiser.Name (por ejemplo, en NFOR (por defecto), o en NNEDenoiser u OptiX) para seleccionar qué reductor de ruido se usa cuando se activa la reducción de ruido temporal.

Iluminación cenital con Path Tracer

La iluminación cenital se gestiona de dos formas: usando un skybox tradicional con un material de cielo aplicado o usando el modo de captura en tiempo real de la luz cenital para capturar el cielo, la atmósfera y las nubes en la escena.

Malla de skybox	Captura de luz cenital en tiempo real

Para usar un skybox que represente el cielo es necesario configurar un par de cosas en la malla y en el material para que funcione bien con Path Tracer. Primero, el material del cielo debe tener el indicador Es cielo activado en los ajustes del panel Detalles del material. Esto garantiza que la iluminación del material del skybox no se cuente dos veces cuando la luz cenital esté presente en la escena. También reduce potencialmente la cantidad de ruido que puede producirse si el skybox se contase dos veces.

En el nivel, selecciona el actor skybox y usa el panel Detalles para desactivar Proyectar sombras y evitar que la malla ocluya las contribuciones de la luz cenital y la luz direccional en la escena.

Otra posibilidad es capturar las contribuciones de iluminación de los sistemas Atmósfera del cielo y Nubes volumétricas activando el modo Captura en tiempo real en la luz cenital. Debido a esta limitación a la hora de capturar los skyboxes, la atmósfera del cielo y las nubes volumétricas para la representación de la luz del cielo, sus resoluciones dependen de la resolución del cubemap de la luz cenital.

Resolución de cubemap de luz cenital: 128 (por defecto)	Resolución de cubemap de luz cenital: 512

Volumetría de niebla y atmósfera

Path Tracer es compatible con la volumetría de los componentes Atmósfera del cielo y Niebla de altura exponencial.

Referencia Atmósfera

Cuando la opción Referenciar atmósfera está activada en los ajustes de volumen de posprocesamiento, la iluminación de la atmósfera del cielo se calcula volumétricamente, lo que proporciona resultados más realistas. En este modo, cualquier luz cenital de la escena se ignora automáticamente, ya que la iluminación cenital solo se ve influida por fuentes de luz local y direccional. Path Tracer representa al planeta como una esfera muy grande para que exista el sombreado correcto y el color de fondo se refleje correctamente en la iluminación de rebote en el cielo desde todas las direcciones.

Escena con trazado de rutas sin Referenciar atmósfera

Escena con trazado de rutas con Referenciar atmósfera

Notas adicionales sobre el uso Referenciar atmósfera:

• Para usar la atmósfera del cielo como se pretende, ajusta el modo de transformación en Cima del planeta en la transformación del componente y mueve este componente por debajo de la escena para que el plano del suelo del planeta no interfiera con la escena.

• Ahora se admiten los componentes de nube volumétrica a partir de Unreal Engine 5.6. Por defecto, se usa una forma aproximada de dispersión múltiple para garantizar la compatibilidad con el proceso de rasterización y para mejorar el rendimiento. La dispersión múltiple real en las nubes se puede activar mediante r.PathTracing.CloudMultipleScatterMode 2, aunque esto puede aumentar considerablemente el tiempo de renderizado. El valor por defecto 1 usa los parámetros configurados en el nodo Volumetric Advanced Output en el material de la nube.

• Se recomienda desactivar la geometría de la skybox al usar el modo Referenciar atmósfera, a menos que su escala vaya más allá del tamaño de la atmósfera planetaria (en cuyo caso, se podrá usar para representar la luna, las estrellas u otros objetos que existan más allá de la atmósfera del planeta). Si quieres ocultar la skybox solo para Path Tracer, lo más sencillo es marcar la malla como invisible para el trazado de rayos.

• Las nubes solo proyectarán sombras sobre la geometría si está activada en la luz lejana que representa al sol.

Niebla volumétrica

La niebla es compatible cuando se usa un componente de niebla de altura exponencial que tenga activada la niebla volumétrica.

No todos los controles son compatibles, ya que algunos de los parámetros no tienen un significado físico. Los principales parámetros compatibles son:

• Densidad de la niebla y Disminución de altura de la niebla

• Distribución de la dispersión

• Albedo

• Escala de extinción

• Distancia de visión

  • Esto solía limitar la región de influencia de la niebla de altura, ya que una extensión infinita puede alargar los tiempos de renderizado.

Renderizado de volúmenes heterogéneos

Los volúmenes heterogéneos se renderizan con el complemento Niagara Fluids o instanciando actores de volumen heterogéneo en la escena que usan un material Textura de volumen disperso.

Para obtener más información sobre el renderizado de volúmenes heterogéneos con Path Tracer, consulta las secciones Volúmenes heterogéneos y Texturas de volumen disperso.

Visibilidad directa de fuentes de luz

Las fuentes de luz no puntuales, como las luces puntuales con un radio de fuente, las luces rectangulares y las luces cenitales, no son visibles por defecto para los rayos directos de la cámara. La excepción son las luces cenitales con captura en tiempo real activada.

Los rayos de la cámara no suelen ver la luz cenital junto con la geometría del skybox y cubemaps estáticos o especificados. Se puede modificar ajustando la variable de consola r.PathTracing.VisibleLights a 1.

Renderizado en vidrio con Path Tracer

Material de vidrio básico

La configuración básica del material para el vidrio en Path Tracer depende de varios factores. La primera decisión que hay que tomar es si la malla que se va a sombrear se ha modelado con grosor o no. En primer lugar, nos centraremos en el caso de material sólido (o «grueso»). En este caso, queremos usar los siguientes ajustes en el material:

• Modelo de sombreado: Iluminado por defecto

• Modo de mezcla: Traslúcido

• Modo de iluminación: Forward Shading de superficie (para permitir el acceso a todos los parámetros del sombreador)

• Método de refracción: Índice de refracción

Con esta configuración básica establecida, podemos hacer que partes del material refracten la luz ajustando la opción Opacidad en 0. Puedes pensar en el parámetro Opacidad como una mezcla entre el modelo de sombreado «Iluminado por defecto» (que incluye la luz difusa y la especular) y un modelo de sombreado puramente refractivo (que representa un vidrio claro). Por defecto, la cantidad de refracción se deriva automáticamente del color especular. Para un control más detallado, puedes introducir un valor en el espacio «Índice de refracción» del material para anular esto y controlar la reflectividad independientemente del efecto de curvatura de rayos de IOR. Aquí tienes un ejemplo del material de vidrio más sencillo posible:

Veamos ahora cómo podemos lograr un mayor control sobre el sombreado del vidrio controlando el efecto Fresnel y la refracción con IOR independientes. En lugar de usar el parámetro Especular, que solo puede producir un SpecularColor de hasta 0.08 (lo que corresponde a un IOR de aproximadamente 1.8), controlaremos el color especular más directamente ajustando la opción Metálico en 1.0, lo que permite que SpecularColor=BaseColor. Luego, usamos la fórmula SpecularColor=((IOR-1)/(IOR+1))^2 para calcular el SpecularColor apropiado dado un valor de índice de refracción. Aquí tienes un material de ejemplo:

Este es un ejemplo del control independiente de especularidad frente a refracción:

Arrastra el control deslizante para ver los cambios de especularidad en el material de vidrio. Los valores especulares van de 0 a 1.0 en incrementos de 0.1. Estos cambios equivalen a valores de IOR entre 1.0 y 1.789.

Arrastra el control deslizante para ver los cambios de especularidad en el material de vidrio. Los valores especulares van de 0 a 1.0 en incrementos de 0.1.

Modelo de sombreado Traslúcido fino

El modelo de sombreado Traslúcido fino es útil para conseguir resultados físicamente precisos cuando el objeto no tiene grosor (por ejemplo, si un panel de vidrio se representa con un único polígono plano). La configuración para el material de vidrio fino es prácticamente la misma que la anterior. Los únicos cambios que hay que hacer son:

• Modelo de sombreado: Traslúcido fino

• Añade un nodo de Thin Translucent Material para controlar el color (consulta la sección sobre la absorción de color más abajo).

El resto de comportamientos entre casos de materiales sólidos y finos es el mismo. Sin embargo, una diferencia importante es que, en el caso de materiales finos, el índice de refracción no cambia realmente la dirección del rayo cuando la rugosidad es baja. Sin embargo, tiene un efecto sutil sobre las cantidades de reflectividad y transmisión, además de controlar la relación entre la rugosidad del reflejo y la rugosidad de la transmisión. A medida que el índice de refracción se acerque a 1, la rugosidad de la transmisión disminuirá, mientras que la rugosidad reflejada permanecerá igual. Este efecto se puede ver al comparar el resultado con un bloque fino de vidrio usando un material de vidrio sólido.

En ambos casos, si el método de refracción no está establecido en Índice de refracción, Path Tracer usará la transparencia en lugar de la refracción. La transparencia no cuenta como evento de dispersión y, por lo tanto, no se cuenta a la hora de calcular el número de rebotes. También significa que la rugosidad no se aplica en estos modos.

Material de vidrio sólido	Material de vidrio traslúcido fino
Haz clic en la imagen para verla a tamaño completo.	Haz clic en la imagen para verla a tamaño completo.

Absorción de color

El color de la transmisión a través del vidrio (también conocido como «ley de Beer») puedes controlarlo con el nodo de salida de material Absorption Medium del grafo de material para materiales de vidrio sólido. Esta función solo está disponible para Path Tracer, ya que requiere rastrear el estado del color del rayo a través de múltiples rebotes.

Para añadir esta función a los ejemplos de vidrio sólido anteriores, puedes añadir un pequeño conjunto adicional de nodos al material, como en el ejemplo de abajo.

El material de ejemplo anterior utiliza el color transmitancia para controlar la cantidad de absorción que se produce. El color especificado se normaliza para que se alcance tras recorrer una distancia de 100 unidades. Para cambiar esta distancia, usa la siguiente fórmula Color de transmitancia = Color^(100/Distancia).

Absorción: 0x	Absorción: 1x	Absorción: 10x	Absorción: 100x

El nodo «Thin Translucent Output» controla la absorción a través del vidrio fino. Aquí, el color de transmisión es relativo a un grosor virtual, por lo que el control de la distancia puede simplificarse a uno relativo:

Ahorro de energía

La implementación de la función de ahorro de energía en Unreal Engine 5 se usa para reducir la pérdida de energía en el lóbulo especular de los materiales metálicos y de vidrio.

Puedes activar el ahorro de energía en Configuración del proyecto, en la sección Motor > Renderizado > Materiales.

Ahorro de energía: deshabilitado

Ahorro de energía: habilitado

Cáusticas aproximadas

El trazador de rutas usa rutas cáusticas aproximadas para ayudar a reducir el ruido, especialmente en los casos en los que una superficie de vidrio o metal tiene valores de rugosidad más bajos. En este tipo de materiales, las cáusticas reflectantes pueden producir varios patrones y consumir una cantidad de tiempo (o muestras) poco práctica para converger en una imagen sin ruido.

Por ejemplo, estas imágenes se tomaron secuencialmente durante el proceso de renderizado y acumulación de muestras, y la imagen final es el resultado final y sin ruido.

Dado que las cáusticas suelen tardar mucho tiempo en converger y dar un resultado sin ruido, Path Tracer reduce el ruido de la imagen aproximando las cáusticas que estarían presentes en la imagen con el comando de consola r.PathTracing.ApproximateCaustics 1. Esta variable está habilitada por defecto.

Cáusticas aproximadas: deshabilitado

Cáusticas aproximadas: habilitado

Otro elemento a tener en cuenta es la diferencia entre las cáusticas refractivas y las cáusticas aproximadas. Si se utiliza la función de reducción de ruido, es posible previsualizar cómo se verían las cáusticas con tiempo suficiente para converger, mientras que las cáusticas aproximadas proporcionan una imagen lista para la producción en un tiempo mucho más corto.

Cáusticas refractivas | deshabilitado

Cáusticas refractivas | Cáusticas aproximadas: habilitado

Transmisión y reflejos de luz aproximada

Path Tracer es único en el sentido de que permite el renderizado de transmisión aproximada además de la reflexión aproximada. En el caso de Path Tracer, estos parámetros del sombreador están acoplados.

En los ejemplos siguientes, el valor de rugosidad del material de vidrio varía para demostrar las cáusticas aproximadas, la rugosidad del reflejo y el efecto que tiene sobre la sombra traslúcida que se proyecta.

Arrastra el control deslizante para ver cómo cambia el material de vidrio de no tener rugosidad a tener algo de rugosidad. Los valores de rugosidad están entre 0 y 0.2.

Nodo de material de cambio de tipo de rayo

El nodo Path Tracing Ray Type Switch puede usarse para reemplazar la información del material para sombras, luz especular indirecta, volúmenes y rayos difusos.

La siguiente escena de ejemplo muestra dos materiales configurados con el nodo Path Tracing Ray Type Switch: un material opaco y otro traslúcido. El material opaco se aplica a la esfera y muestra el reflejo especular indirecto del material en azul. La iluminación indirecta que rodea a la esfera roja ahora es verde. Y el material traslúcido de damero reemplaza su sombra con una muestra de textura enmascarada.

El material opaco sustituye a la luz especular indirecta y la luz difusa indirecta.	Material traslúcido que sustituye a la sombra proyectada por el material.

Búferes de material de posprocesamiento

Los búferes de material de posprocesamiento incluyen salidas adicionales para usar con Path Tracer. Se puede acceder a estos búferes a través de la expresión de material Textura de búfer de trazado de rutas. Este nodo proporciona datos sobre el resplandor, el resplandor sin ruido, el albedo, la normal y la varianza. Usa el panel Detalles para seleccionar el tipo de búfer que quieres aplicar al nodo en tu grafo de material.

Expresiones materiales de pegatinas DBuffer

Las expresiones de material DBuffer son útiles a la hora de ajustar materiales de pegatina que proporcionen una respuesta más amplia que los modos de mezcla traslúcido y de compuesto alfa. Estos nodos leen los datos de texturas del DBuffer directamente en el grafo de materiales, proporcionando flexibilidad personalizable para los materiales de tus pegatinas, como recrear una aproximación del comportamiento heredado o interacciones de iluminación más complejas.

Para obtener más información sobre el uso de estas expresiones en materiales, consulta la sección «Expresiones de material DBuffer» en Materiales de pegatina.

Variables de consola útiles

A continuación se indican algunas variables de consola útiles que debes tener activadas al usar Path Tracer.

Preguntas frecuentes

Capturar una imagen convergente de trazado de rutas con HighResShot

Usa la variable de consola r.HighResScreenshotDelay igual a las muestras por píxel activas actualmente en tu escena. Una buena manera de comprobar que se está capturando la salida correcta es dejar r.PathTracing.ProgressDisplay establecido en 1. Si la barra de progreso no está presente en la imagen capturada, la acumulación de muestras se ha completado.

Cómo habilitar Path Tracer en tiempo de ejecución

Path Tracer se puede invocar en tiempo de ejecución en hardware y plataformas compatibles mediante el nodo de blueprint Enable Path Tracing.

Cómo evitar retrasos del tiempo de espera en Windows en mensajes de error «El dispositivo D3D eliminado se bloquea»

Para mantener la capacidad de respuesta del sistema, Windows limita el tiempo que puede tardar un kernel de GPU. En el caso de procesos que consumen muchos recursos, como el trazado de rutas por fuerza bruta, es posible que se alcance este límite con más frecuencia, sobre todo en las GPU de gama baja o cuando la simulación de la luz se vuelve demasiado compleja como para finalizar en un tiempo razonable.

• r.PathTracing.DispatchSize controla el ancho y el alto máximos en píxeles para el renderizado con trazado de rutas. Si este valor es menor que la resolución de tu imagen o de tu visor, es posible que el renderizado se lleve a cabo en varios pasos, lo que aumenta el número de veces que Windows verifica que la GPU sigue respondiendo. El valor por defecto es 2048.

• r.PathTracing.FlushDispatch controla la frecuencia con la que se vacía la lista de comandos durante el proceso de trazado de rutas. Si lo estableces en 1, Windows tendrá más posibilidades de verificar que la GPU sigue respondiendo. Por defecto, está establecido en 2.

En casos extremos, puede resultar difícil mantener un buen rendimiento y evitar fallos. En tales casos, es posible cambiar el propio límite de tiempo de espera de Windows. Consulta Cómo solucionar un bloqueo del controlador de la GPU.

En el caso de escenas con pelo, es posible que se produzcan tiempos de espera de la estructura de aceleración (BLAS). En este caso, prueba a reducir el valor de r.HairStrands.RaytracingProceduralSplits a 1 o 2.

Instancias que desaparecen en la vista con trazado de rutas

La implementación por defecto del cribado para el trazado de rayos por hardware puede ser demasiado agresiva en el contexto del trazado de rutas, ya que el trazado de rayos también se usa para la visibilidad de la cámara. Si parece que faltan instancias al cambiar a la vista de Path Tracer, prueba a ajustar r.RayTracing.Geometry.InstancedStaticMeshes.Culling a 0.

Cómo usar Path Tracer rutas con mallas habilitadas para Nanite

Existe compatibilidad experimental para el trazado de rutas nativo de mallas habilitadas para Nanite que se puede habilitar con r.RayTracing.Nanite.Mode 1. Este modo usa el sistema Nanite para preparar mallas con trazado de rayos sobre la marcha, conservando más detalles de los que pueden obtener las mallas de reserva.

Path Tracer también es compatible con las mallas Nanite activas y la malla de reserva para su representación. La malla imprecisa usa un porcentaje de los triángulos de la malla de origen para la representación, pero hace que las mallas Nanite activas tengan menos detalle en la escena. Aumenta el detalle de la malla imprecisa en el editor de mallas estáticas ajustando los parámetros Porcentaje de triángulo de reducción de velocidad y Error relativo alternativo.

Para obtener más información sobre cómo configurar estos ajustes, consulta la sección Malla imprecisa en la documentación de Nanite.

Cómo habilitar la compatibilidad con varias GPU

Es posible calcular la iluminación con varias GPU (mGPU) con la tecnología Scalable Link Interface (SLI) de NVIDIA, que vincula varias GPU de NVIDIA entre sí. Esto mejora la cantidad de potencia de procesamiento necesaria para renderizar escenas usando las funciones principales de trazado de rayos por hardware, como Path Tracer y Lightmass de GPU.

Activa la compatibilidad con varias configuraciones de GPU:

• Conectando GPU con puentes NVLink y activando SLI en el panel de control de NVIDIA.

• Pasando el argumento de la línea de comandos -MaxGPUCount=N, donde N es el número de GPU disponibles. Por ejemplo, -MaxGPUCount=2.

• Con el editor abierto, usa la variable de consola r.PathTracing.MultiGPU 1 para activar la compatibilidad con varias GPU. También puedes añadir esta variable de consola a tu archivo DefaultEngine.ini que se encuentra en [Raíz de Unreal Engine]/Engine/Config en [/Script/Engine.RendererSettings].

Cuando se abra el editor, puedes consultar el registro de salida para confirmar que se ha activado el modo de varias GPU. Busca LogD3D12RHI: Cómo habilitar varias GPU con 2 nodos.