培训机构的网站建设,西安网站建设公司十强,湛江网站搜索优化,做网站公司项目的流程对官方教程视频[官方培训]02-实时渲染基础下 | 陈拓 Epic的笔记没听懂的地方就瞎写反射实时渲染中反射是一个非常有挑战的特性UE中有多种不同的方案#xff0c;各有各的优势和缺点反射捕获屏幕空间反射平面反射LumenRT Reflection反射捕获在指定位置捕获一张Cube Map需要预计算…对官方教程视频[官方培训]02-实时渲染基础下 | 陈拓 Epic的笔记没听懂的地方就瞎写反射实时渲染中反射是一个非常有挑战的特性UE中有多种不同的方案各有各的优势和缺点反射捕获屏幕空间反射平面反射LumenRT Reflection反射捕获在指定位置捕获一张Cube Map需要预计算快速不精确只能捕获一定距离范围内的物体反射捕获文档反射捕获的使用方法是在场景中放置reflection capture actoractor会捕获一张自身位置的cube map在渲染时会以这张cube map作为光源来计算反射反射捕获使用的是一张预先计算的立方体贴图因此运行速度很快但并不精确且只有局部的效果相机离捕获位置越近则越精确只开启反射捕获的测试帧率是高了但效果一言难尽:反射捕获的立方体贴图分辨率可以在项目设置中修改影响反射效果清晰度:如果场景中有多个反射捕获且半径较大出现了反射捕获重叠的情况重叠区域会导致像素进行多次计算使性能损耗变大平面反射并不常见也不常常使用仅限在指定平面上在某些设置下可能会有很大的性能损耗(每帧都会捕获画面)适合需要精确反射的表面(例如镜子)平面反射文档平面反射需要在场景添加Planar Reflection Actor并包裹需要反射的平面项目设置中的全局剪切平面也需要打开使用平面反射的地板效果与反射捕获相比更为准确:平面反射本质上也是一个摄像机以平面的视角将几乎整个场景又重新渲染了一次所以对性能的损耗非常大屏幕空间反射默认开启的反射系统对任何物体都有影响准确输出有噪声性能损耗较大只反射视野范围内可见的物体屏幕空间反射文档屏幕空间反射是引擎中唯一默认激活的反射系统通过控制台开启或关闭屏幕空间反射:r.SSR.Quality 0//关闭
r.SSR.Quality 4//开启后期盒子中也有相关设置:一个比较明显的问题是屏幕空间反射只能反射我们屏幕里能看到的内容屏幕看不到的内容不会进行绘制如下图在屏幕边缘的倒影反射反射性能提示如果未经过Cook反射捕获会在打开关卡时进行导致加载变慢反射捕获区域如果有很多重叠会导致多次着色从而性能变差反射捕获的分辨率可以在系统设置中调节天空光为整个关卡提供了低成本的反射捕获必要时才使用平面反射的实时捕获和SSR光照光源类型文档静态光源 (Static Light)是指在运行时不能以任何方式改变或移动的光源。它们仅在光照贴图中进行计算一旦处理完成后不会再有进一步的性能影响。可移动对象不能和静态光源进行交互所以静态光源的用处是非常有限的可移动光源 (Movable Lights)产生完全动态的光照和阴影可以改变光源位置、旋转、颜色、衰减、半径等属性几乎光源的任何属性都可以修改。它们产生的光照不会烘焙到光照贴图中也不会产生间接光照效果固定光源(Stationary Lights)保特固定位置不变的光源但可以在其他方面进行变更例如亮度和颜色。这是它们与静态光源的主要不同之处静态光源无法在游戏时以任何方式进行变更。然而应该注意的是在运行时对亮度进行修改仅会影响直接光照。间接(反射)光照由于是通过 Lightmass 进行预计算的所以不会改变静态光照和阴景与反射一样光照和阴影在实时计算也很困难部分光照、阴影的计算会在预计算阶段完成在runtime与实时光照结合虚幻引擎中有数十种不同的光照和阴影方案Lightmap(光照贴图)理解虚幻引擎中的光照贴图静态光照主要通过Lightmap实现Lightmap是一张烘焙了光照和阴影的贴图在计算光照时与BaseColor相乘Lightmap原理示意图:在虚幻引擎中使用 Lightmass 工具生成 Lightmap多张Lightmap 会合并到 atlas 中可以逐个 mesh 调整 Lightmap 密度场景中的Lightmap可以在World Setting 中的Lightmass下的light map中查看贴图的分辨率可以在物体的light map resolution override属性修改分辨率越高则阴影越清晰在视口中可以可视化查看场景物体的Lightmap分辨率情况对于静态光照不管是移动了光源还是物体都需要重新构建烘焙光照贴图Volumetric LightmapLightmass会生成表面光照贴图用于表现静态对象上的间接光照。但是动态的对象 (例如角色)也需要一种接受间接光照的方法。这种方法就是在构建时将所有点的预计算光照存储在名为体积光照贴图的空间中然后在运行时用于动态对象的间接光照的插值。如下图所示,在空间中记录了一系列的点这些点上以求谐系数的形式保存了当前这个位置的光照信息在绘制动态物体时取靠近物体的点对他们的光照结果进行插值使用控制台代码显示当前场景中的Volumetric Lightmap采样点:ShowFlag.VisualizeVolumetricLightmap 1Lightmass虚幻引擎使用Lightmass来构建LightmapLightmass 是一个独立程序由引擎编辑器在烘焙时调用支持网络分布式渲染渲染质量可以通过一些选项设置GPU Lightmass在UE4.27添加了GPU Lightmass大大减少了计算、构建和生成复杂场景光照数据所需的时间其速度可与基于CPU的Lightmass使用Swarm进行分布式构建时的速度相媲美。此外还提供具有交互性的新工作流可以实时编辑场景、重新计算和重新构建光照基于CPU的Lightmass系统无法使用此工作流GPU Lightmass全局光照静态光照质量总结可以处理间接和全局光照真实的阴影效果包括软阴影光照和阴影的质量取决于Lightmap的分辨率和UV分布由于UV布局的关系光照还可能显示出接缝Lightmap分辨率有上限巨大的模型可能效果不佳一旦烘焙完成在运行时静态的光源和物体无法移动静态光照性能总结在编辑器下预先计算并将信息储存在Lightmap中计算非常高效但占用更多内存需要一定的时间去预计算每次修改光照和静态物体需要重新构建光照模型需要Lightmap UV因此需要额外的步骤去处理静态光照性能提示静态光照总是以完全相同的速度渲染无论有多少静态光源烘焙之后的渲染速度是一样的Lightmap分辨率会影响内存但不影响帧率烘焙速度会受以下几点影响Lightmap分辨率模型光源数量烘焙选项光照影响范围动态光照和阴影动态阴影常规动态阴影级联阴影逐对象阴影距离场阴影常规动态阴影(阴影非常锐利)Shadow Acne(阴影失真)阴影贴图分辨率不足时会导致阴影失真光源的阴影偏移设置有助于减少这些类型的瑕疵阴影偏差文档级联阴影(Cascaded Shadow Maps)阴影贴图的分辨率低锯齿严重视锥体分割方向光、不同距离级联阴影贴图文档传统的阴影贴图方法是将所有的物体全部渲染在一张阴影贴图中对于近距离的物体贴图分辨率是不够的级联阴影对视椎进行分割使用多张阴影贴图离相机近的地方使用精细的阴影贴图远的地方使用粗糙的既优化了阴影的效果也保证了渲染的效率逐对象阴影针对可移动物体针对固定光源 (位置固定颜色、光强可变)针对单独的每一个物体渲染它的阴影贴图同时保证了分辨率和贴图的使用率//教程里只是一句带过文档里也没找到具体说明距离场阴影(Distance Field Shadows)可以生成软阴影不需要针对模型运行阴影pass从空间中待着色的点出发沿着光线方向前进由于需要直接光照光源需是固定或可移动光源只对静态网格体有效需离线生成Mesh Distance Field(网格体距离场)(Mesh Distance Field在UE5中默认开启但在UE4中默认关闭)同时开启情况下的优先级: 级联阴影 距离场阴影 传统阴影运行实时生成Global Distance FieldRay Marching距离场阴影文档其他阴影Contact Shadow -- 对于小的物体有较好的细节Capsule Shadow -- 用简化的模型来渲染阴影阴影性能提示渲染阴影的性能损耗大通常需要降低渲染质量来补偿动态光照不会对大部分的内容产生间接或全局光照动态光照不会生成“真正的”软阴影只是通过模拟实现动态光照在场景中看起来更“真实”光线非常锐利动态光照使用像素着色器计算点光源用一个球形模型来渲染在球投影内像素会进行光照渲染方向光对全屏像素进行渲染动态光照性能提示动态光照在延迟渲染中性能损耗相对少像素越多性能越慢光源本身并不是问题和损耗的所在阴影才是损耗源于像素的着色运算因此像素越多性速度越慢光源离相机越近受影响的像素越多性能也就越慢光源半径需要尽可能小避免重叠点光源如果有重叠重叠部分会进行多次着色计算Lumen和VSMLumen是虚幻引擎5全新的全动态全局光照和反射系统使用了多种光线追踪方法来处理全局光照和反射VSM是对应的阴影解决方案UE5创建的工程默认开启了Lumen如果是从UE4升级的项目需要进行设置:项目设置中选择动态全局光照方法项目设置中选择反射方法项目设置中开启网格距离场Lumen支持特性Color bleedingSoft indirect shadowMulti-bounce indirect illuminationEmissive materiaSkylight emissiveColor bleedingColor bleeding使被光照射到的物体表面的颜色会影响周围物体表面的颜色Soft indirect shadowSoft indirect shadow(间接软阴影)可以使场景中没有受到直接光照的物体投下阴影传统方法是使用AO贴图或屏幕空间的AO算法来粗略估算阴影的产生方式UE5中Lumen完全取代了UE4中的SSAO消除了实时生成AO贴图的需求并提供了精确且柔和的阴影AO: Ambient Occlusion三维图形渲染中用来表示物体之间相互影响效果的环境光遮蔽贴图主要用于改善阴影Multi-bounce indirect illuminationMulti-bounce indirect illumination(多次反弹间接照明)通过追踪前一帧的光照来计算当前帧的光照这意味着光照结果是当前帧和前几帧混合在一起的结果r.Lumen.Radiosity 0//关闭间接光照Lumen原理说明处理全局光照最常用的方法就是光线追踪光线追踪通过追踪光线来模拟光线和物体相交时的效果并生成图像全局光照需要大量的追踪来生成间接漫反射、软阴影和二次反射等Lumen使用了混合的追踪方法首先它会追踪屏幕上的光线但只追踪屏幕上的光线无法覆盖全部场景所以Lumen还大量使用了硬件加速的光线追踪为了支持老一些的设备Lumen还通过有向距离场生成简化的场景来加速追踪因此也提供了光线追踪的软件方案另外由于直接采样追踪到的三角形会有巨大的消耗Lumen通过采样表面缓存的方式来加速计算光照结果通过Lumen Sence我们可以看到Lumen是如何照亮这个场景的可以在可视化选项中查看Lumen Sence:Lumen正是使用这些内容来生成全局光照、阴影和反射的Lumen scene的内容也会被直接用来计算场景的反射不再需要在场景里放置反射捕获一旦在项目中启用了Lumen反射它也会完全取代屏幕空间反射和光线追踪反射UE4的屏幕空间反射和光线追踪反射会直接忽略粗糙材质而在Lumen中能够为粗糙的表面计算出更好的反射结果半透明延迟渲染管线难以处理半透明材质半透明渲染在渲染流程的后半段使用前向渲染管线渲染半透明物体半透明是延迟渲染器的弱项之一也是实时渲染中最大的性能影响因素之一不仅仅是虚幻引擎任何延迟渲染引擎都会遇到这个困难通常会将半透明渲染放在渲染流程中非常靠后的阶段在前向渲染中渲染透明效果要简单得多引擎使用的办法就是在前向渲染中完成半透明物体的渲染然后将结果和延迟渲染的结果进行合并前向渲染每个几何体从顶点着色器到像素着色器输出到图元缓冲区后再进行下一个物体的渲染即一个一个的渲染场景有多少物体就渲染多少次优点1.前向渲染是从头到尾走完一个着色模型所以对于着色器的支持更好可以使用更多种类着色器和更多功能2.特别适合半透明物体每个物体的渲染都是单独的不会出现透明物体渲染错误的情况缺点1.无效渲染太多如前面的物体挡住了后面的物体被挡住的部分相机看不见但是依旧被渲染了出来2.无法支持过多光源每个物体都会走一遍着色器每个着色器都会去进行光源的计算如100个光源100个着色模型那么光源就会被计算10000次延迟渲染得到深度信息后对场景里的所有物体一窝蜂一起进行渲染优点1.支持多光源只渲染可见像素不会无效计算缺点1.支持的shader种类少2.延迟渲染储存的信息大带宽开销高3.处理半透明物体比较蛋疼半透明性能提示渲染半透明材质的对性能影响很大像素被多层半透明材质覆盖性能损耗很大渲染排序也会增加性能的损耗后期处理后期处理效果文档后期处理就是在渲染流程的最未端应用的一个视觉特效顾名思义这就是它为什么被称为后期处理后期处理很大程度上也依赖于像素着色器并且也是利用合成来实现它通过再度使用G-buffer来计算各种效果Bloom (泛光)泛光是真实摄像机的光照瑕疵它通过再现光源和反射性表面周围的辉光来增加所渲染图像的真实感DOF (Depth of Field景深)景深根据焦点前后的距离为场景应用模糊效果。该效果用于根据深度将观看者的注意力吸引到镜头中的特定主体上。它还可以增加一种美感使渲染的图像看起来更像照片或胶片Lensflare (镜头光晕)镜头光晕效果可模拟在查看明亮物体时由于摄像机镜头缺陷导致的光散射Vignette (暗角)暗角效果创建一个无边框窗口使图像朝边缘淡出Tonemapping (色调映射)色调映射功能的目的是将广泛的高动态范围HDR颜色映射到显示器能够输出的低动态范围LDR可以将色调映射的过程想象成一种模拟胶片对光线的反应的方法Motion Blur (动态模糊)动态模糊基于对象运动情况使对象模糊。在摄影与电影中如一系列帧动态模糊源于捕获图像之前的对象移动从而产生可见的模糊效果Exposure (曝光)曝光类目包含的属性用于选择要使用的曝光方法类型以及指定场景在给定时间内应该变得多亮或多暗自定义的后期处理材质需要把材质域设置为后期处理实时光线追踪Ray Tracing(光线追踪)指追踪从摄像机出发的光线在场景中多次反弹的过程光线的生成和反弹符合物理规律使得渲染效果非常逼真从相机发射一条光线交于场景中某一点将这个点与场景中的光源连线如果连线被其他物体阻挡则这个点处于阴影中如果与某个光源的连线没有被其他物体阻挡则这个点是被该光源照亮的如果一条光线射到一个光滑的表面上可以根据这个光滑表面的法线计算出它的反射光线再将反射光线所交的点的颜色值赋给这个点光线追踪文档性能调试(Profiling)Stat命令stat unit
查看不同线程执行的耗时stat game
查看game线程stat initviews
查看draw线程stat gpu
查看gpu线程
使用CtrlShift,快捷键也可以显示GPU查看器GPU VisualizerUnreal Visualizer是一个独立的可执行程序可以帮助开发者来识别瓶颈用于性能优化还可以用于收集分析和显示引擎发出的数据还可以轻松添加用户自身的分析数据可以从里面活获得各个函数运行的时间、运行的次数、当前帧率、各线程使用情况等信息Unreal InsightFrontend session这俩教程视频里没展开,我也懒得去了解了,相比性能优化还是先弄明白怎么把功能实现比较重要
