Unreal GI

掌舵的鱼1987

全局光照介绍
实时渲染的烘焙和动态GI
所有非定向光照信息，比如 接触阴影、颜色扩散、光平衡...缺失，对提升真实感很重要
加入全局光照后
加入纹理、材质、反射后的效果
介绍
GI in a Real-Time(Baked vs. Dynamic)
实时渲染中的全局光照方式：Unreal中的两种方式

烘焙GI（main 常用于室内场景 多数为静态物体 画面效果更优）动态GI

模拟GI需要消耗大量计算，涉及到光线追踪，有时需要数分钟/小时才能计算出最终的GI效果。在实时渲染中，渲染GI效果在内的单帧画面只需要几毫秒的时间，传统的物理模拟手段在实时渲染引擎中并不适用。实时渲染中的两种常见手法可用来计算全局光照：

预计算，即预处理GI。将计算结果储存在光照贴图(本质即纹理)中，它们会和材质及其他纹理相互融合，形成最终效果。局限：只有静态对象才能烘焙光照；好处：性能开销低光线传播体积。完全实时计算，没有任何事先处理环节，所以GI效果不是很精确(细节上)，主要是为了补偿额外的性能损失

理解Lightmass - 烘焙核对表
烘焙全局光照的核对表（5个步骤）

场景中的网格体Mobility设置成Static后可被烘焙，不会在运行时移动，且可接收光照贴图设置成Movable后不会被烘焙，实时计算光照，包含动画，且阴影明暗都是动态的Stationary，部分光照(定向光照/阴影)实时计算、部分(非定向/GI)会被烘焙为所有对象设置UV通道，才能将纹理映射到网格体上，以便用于烘焙光照贴图

左上角 橘色-可移动；黄色-固定；空-静态
Channel0主要用于常规纹理(漫反射、法线、粗糙度贴图)；Channel1专门用于烘焙光照贴图
烘焙光照贴图的UV上禁止出现重叠 否则光照贴图会被过度烘焙 导致一些光照异常和瑕疵；尽量减少UV周围的空白区域
可用DCC软件创建这两个UV通道，也可用Unreal自动生成光照贴图的UV通道（在Build Settings中勾选Generate Lightmap UVs 并 Apply Changes 引擎就会计算UV）可自定义光照贴图在哪个UV通道中生成，还有resolution等信息，调整数值来确保UV间距正常


Lightmass介绍
在unreal中烘焙光照、计算全局光照、将贴图融合进材质等都由Lightmass完成
Lightmass本质是一个独立应用，支持光线追踪，与其他光线追踪器(如V-Ray或Mental Ray)一样，它拥有大部分光照功能，还支持网络分布式渲染或多处理器渲染，以便加快烘焙速度
在unreal中主要通过build菜单使用Lightmass。build Light Only后，场景就会被发送给Lightmass，然后它开始计算光照和GI，计算完成后会生成纹理，再将纹理导入场景，使纹理与材质融合。一旦Lightmass烘焙完场景的光照贴图，就能在视口中直接看到效果。


可视化Lightmass
如何通过关闭纹理并调整设置方法在视口中分离并查看GI效果
为了快速改善光照贴图的烘焙质量，应过滤掉多余的光照信息，在没有纹理、材质、其他后处理特效干扰的情况下查看烘焙效果。通常做法：

切换到 Lighting Only 模式（可滤过所有纹理和反射效果）禁用某些后处理特效，如 SSAO屏幕空间环境光遮蔽。Lightmass已经计算了部分环境光遮蔽效果，并将其烘焙进了光照贴图，如果引擎继续加上其他环境光遮蔽效果，很难判断出哪种SSAO质量出了问题需要调整（禁用后只显示Lightmass计算出的环境光遮蔽，而不是引擎计算出的效果）调整曝光设置，不建议使用自动模式，可设置成常量。亮处或暗处切换引擎会自动调整曝光禁用泛光效果。Bloom会在光照中增添高亮效果，导致烘焙信息受到干扰

Show下拉框中 禁用SSAO
Lit下拉框中 取消勾选Game Settings 调整曝光值
Show下拉框中 禁用Bloom


提高lightmass质量
如何提升烘焙质量、缩短烘焙时间

Importance Volume 重要体积

编辑器提供的一种特殊的Actor，作用是告诉Lightmass应该聚焦在哪里/集中计算哪些区域。有的大型场景会设置远景，Lightmass并不需要计算这些区域的GI/生成全局光照效果，只需关心实际能看到的场景，该体积会告诉Lightmass应该计算哪些区域。
- 有助于提升质量，所有反射、光线追踪都只会发生在该区域，而不是遍历整个场景
- 有助于减少烘焙时间

Lightmass Portals 门户

也是一种特殊的Actor，对室内场景很有用。一般室内场景的所有开口位置都要添加该门户，作用是告诉Lightmass场景开口在哪里。这样Lightmass能更好地汇集光线以提升光照质量，烘焙时间也会缩短，因为计算更集中了。
烘焙光照贴图时 阳光会更加集中地从开口照进来

Lighting Quality 光照质量

build下可调整光照质量级别 会影响烘焙时间


理解世界场景设置(World Settings)
光照质量级别有限，World Settings - Lightmass中有更多设置，主要介绍与质量相关的选项

Static Lighting Level Scale 静态光照级别比例：默认1，降低该数值可增加捕获的细节，如接触阴影的细节；但降低该数值时噪点可能会变多，尤其光照质量较低时，故应增大光照质量以便消除计算GI产生的噪点，烘焙时间也会变长Num Indirect Lighting Bounces 间接光照反射次数：控制默认情况下的反射次数，光照较暗场景中缺少足够反射时，可增大反射次数。同理Num Sky Lighting Bounces（增加光线反射次数对烘焙时间的影响有限，最初几次反射会增加时间，后面几次就影响较少了）Indirect Lighting Qualify 间接光质量：对光照质量有直接影响，默认1

网格体作为光源
Lightmass允许将纹理对象作为光源，例子：电视播放画面并照亮屋内环境
放置一个Plane 添加自发光材质 周围的间接光照会受到影响
Plane - Details - Lighting

Use Emissive for Static Lighting 将自发光用于静态光照，告诉Lightmass这是一个发光对象，勾选后Lightmass就会把它看作光源，颜色由材质中连到自发光引脚的部分来确定Emissive Boost 自发光影响系数，数值越高自发光对间接光照影响越多，可营造色调氛围

动态GI
当场景中包含移动对象时，LPV实时光照的效果优于烘焙，但前者计算量更大。动态GI基于light propagation volume 光线传播体积技术

优点：实时计算，无需烘焙或预处理，所有对象都可用同一套系统处理，无需其它系统来处理特殊情况。对于工作流而言，模型无需额外准备工作（如准备UV）直接将对象加入场景即可，引擎会自动处理它们缺点：不利于性能，渲染开销会变大，因为每一帧都要实时计算GI。为了保证画面的可交互性，计算会大量采用近似算法实现近似效果，不可能在高帧率下实现精确的GI效果。相比烘焙GI，动态GI质量更低细节更少

在编辑器中使用动态GI：

在 ConsoleVariables.ini (Engine-Config文件夹下) 中开启这项特性在Startup下添加一行自定义命令：r.LightPropagationVolume = 1关闭编辑器，清除光照烘焙信息(删除xxx_BuildData.uasset)，启动编辑器即可

ConsoleVariables.ini (Engine-Config文件夹下)
例子：如果要在编辑器中开启动态GI，需要一个Movable的定向光源；对该光源勾选上Dynamic Indirect Lighting 动态间接光照，就能直接在场景中观察光线如何反射。动态GI与烘焙GI相比更偏向近似效果，没有小细节和接触阴影，最好同时开启SSAO来补偿丢失的细节；好处是完全动态，光照会实时更新
动态GI效果（缺少小细节和接触阴影）
动态GI的设置/光线传播体积LPV设置：需借助后处理体积 Post Process Volume - Rendering Feature - Light Propagation Volume

Intensity：增加/减少动态GI的强度Size：同理重要体积中的Size表示区域大小，但只与LPV有关，用于指定动态GI需要集中计算哪些区域。如果降低该数值，缩小后的区域内会有更多细节和更好的质量Light Injection Bias 光线注入偏移：用于控制漏光，动态GI采用近似效果故墙壁后可能会有漏光，可调整偏移参数来解决该问题