硬件光线追踪

在为影视和可视化内容进行离线渲染时，光追技术经常被用来生成高品质、自然逼真的效果，因为它们能够提供柔和阴影、精确环境光遮蔽、交互式全局光照、反射以及其他功能。不过，以这种方法渲染图像，哪怕只是一帧画面，通常都需要及其昂贵的设备，以及大量的制作时间。

借助虚幻引擎，光追技术可以借助硬件成为可能，这样就能使用微妙的光照效果来实时渲染交互式体验。在虚幻引擎中，硬件光追功能与传统光栅化渲染技术相结合。这样，单个像素就能以较少的采样次数来实现追踪光线，结合去噪算法，用户体验将接近离线渲染器的效果。 

建筑可视化室内示例包含了基于实时渲染的光线追踪效果；该示例可在Epic Games启动程序中下载。

启用硬件光线追踪

在 项目设置（Project Settings）中，打开 引擎（Engine）> 渲染（Rendering）> 硬件光线追踪（Hardware Ray Tracing），然后重启编辑器。

启用光线追踪后，还会同时启用 支持计算皮肤缓存（Support Compute Skincache）。

光线追踪的某些功能，例如 光线追踪阴影 和 光线追踪天光，可以独立于其他光线追踪功能独立启用。在项目设置的硬件光追分段中，你可以启用这些功能。

实时光线追踪功能

以下是受支持的硬件光线追踪功能。

光线追踪阴影

光线追踪阴影（Ray Traced Shadows） 为环境中的物体模拟柔和的面积光照效果。这意味着根据光源的大小或光源角度，物体的阴影在靠近接触面的部分会比较锐利，离接触面越远就越柔和且变宽。

光线追踪环境光遮蔽

光线追踪环境光遮蔽（RTAO）准确地对环境光照被遮挡的区域投射阴影，使物体更好地融入环境，例如在角落和墙壁相交处投射阴影，或者为裂缝或皮肤上的皱纹增添深度。

与屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）相比，RTAO能使物体融入环境，并为场景增加深度，使被间接照明的区域呈现自然的阴影。

通过改变环境遮蔽效果的 强度（Intensity） 和 半径（Radius） 属性，你可以控制其大小和强度。

光线追踪反射

此光线追踪功能已停止维护，可能会在未来被移除。

光线追踪反射（RTR）能够模拟准确的环境表现，并且可支持多次反射。

此示例比较了光线追踪反射单次反弹和多次反弹的结果。借助多次反弹， 我们可以让场景中的各个反射表面之间形成实时的相互反射效果。

相较而言，屏幕空间反射 (SSR)、平面反射、甚至包括反射捕获Actor在内，都无法动态捕获整个场景；光线追踪反射也没有其他反射方法中的一些限制。

相比之下，SSR仅能进行一次反射反弹，并且仅限于屏幕上的可见内容。与之不同的是，RTR能够多次反弹，并且不会局限于屏幕上的可见内容，这意味着我们可以看到书的侧面、摄像机背后的反射效果，以及通过窗户反射到表面上的额外灯光。

光线追踪半透明

此光线追踪功能已停止维护，可能会在未来被移除。

光线追踪半透明（RTT）能准确表现玻璃和液体材质，在透明表面上显示符合物理的正确反射、吸收和折射。

光线追踪全局光照

此光线追踪功能已停止维护，可能会在未来被移除。

光线追踪全局光照（RTGI）会对那些未被光源直接照射的场景区域施加实时交互反射光照效果。

在后期处理体积中，你可以选择两种光追全局光照方法：

• 暴力方法（Brute Force） 能够模拟离线渲染器的间接光照效果，但是渲染速度更慢。
• 最终收集（Final Gather） 提供单次反射的间接光照，但是渲染速度更快。

最终收集法

这是一种实验性方法。

最终收集（Final Gather） 是另一种基于光线追踪的全局光照法，使用基于最终收集的技术，力求提高运行时性能。它是一种包含两个通道（pass）的算法。第一阶段分配着色点（类似于暴力方法），但以逐像素一个采样的固定速率进行。在此阶段，着色点采样的历史记录（最多16个）将保存在屏幕空间中。在第二阶段中，该算法尝试重新连接到着色点历史记录，从而摊销该方法的开销。

暴力方法（Brute Force）旨在模拟路径追踪器的基准参考，与执行路径追踪结果类似。最终收集方法牺牲了模拟效果，从而换取性能。这会造成一些限制，比如，目前仅限基于单次反射的间接漫反射GI，并且上一帧GI采样数据的重投影很容易出现重影。

为处理临时重影的瑕疵，可以使用以下命令修改场景空间拒绝条件。

r.RayTracing.GlobalIllumination.FinalGatherDistance [number of units]

其当前基于从原始着色点测量的场景距离。此拒绝条件默认为10个单位。

最终收集方法还需要在后期处理体积中进行以下设置，才能有效使用：

• 最大反射次数：1
• 逐像素采样：16

超过1的所有其他最大反射次数都会被丢弃（无提示）；调整逐像素采样时，最好以2的幂次方进行增加（例如8、16、32、64）。

使用光线追踪功能

下述小节详细介绍了后期处理体积中与光追有关的各功能及属性。

后期处理体积

后期处理体积允许你控制某些光追效果：

• 环境光遮蔽
• 全局光照
• 反射
• 半透明

点击查看大图。

如需进一步了解可用的后期处理设置，请参阅光线追踪设置。

光源

启用 投射光追阴影（Cast Ray Traced Shadows） 后，所有光源类型都能投射柔化区域阴影。柔化阴影区域的效果取决于光源大小及其与被照对象之间的距离。

通过调节下列设置来控制阴影柔和度： 

• 在定向光源上，设置 光源角度（Source Angle）。
• 在点光源和聚光源上，设置 光源半径（Source Radius）。 
• 在矩形光源上，设置 挡光板角度（Barn Door Angle） 和 挡光板长度（Barn Door Length） 来控制阴影柔和度。

天空光照

在启用 投射光追阴影（Cast Ray Traced Shadow） 并指定 光源类型（Source Type）后，天空光照可以支持柔和环境阴影。天空光照会捕捉关卡远距离处的光，并将其作为光照效果应用到场景中。

如需让天光使用光追全局光照，请启用控制台变量 r.RayTracing.GlobalIllumination.EvalSkylight。

性能与调试

下述小节介绍了可用于检查、调试项目光追性能的初步方法和工具。

Stat GPU

使用控制台命令 GPU Stats 来检查相关的光线追踪GPU性能。你会找到已启用的光线追踪功能的相关信息，并了解在当前视图中为了渲染它们花费了多少帧时间。 

Stat D3D12RayTracing

使用控制台命令 Stat D3D12RayTracing 来检查相关的光线追踪资源使用情况。

光线追踪调试视图模式

硬件光追提供了一系列调试视图模式，可用于查看光追的特定效果和功能。请在关卡视口中点击 视图模式（View Mode） 下拉菜单中的 光线追踪调试（Ray Tracing Debug） ，选择可用的调试视图模式。 

强制禁用所有光追效果

请使用控制台变量 r.RayTracing.ForceAllRayTracingEffects 来快速启用或禁用场景中的所有光追功能。

• 0 禁用所有光追功能。
• 1 启用所有光追功能。
• -1 使用上一个控制台变量设置的状态；它使用后处理体积中设置的数值。（默认）

支持的光线追踪功能

此列表旨在提供当前支持功能的概念，并未完整列出 虚幻引擎4.23 支持的光线追踪功能。