Unreal Engine 4 UE4学習 13日目グローバルイルミネーションの基礎を見る

はじめに
GI in a Real-Time(Baked vs Dynamic)
Baked GI
Dynamic GI
1. Light Propagation Volume(LPV)
  1. メリット
  2. デメリット
最後に
メモ

はじめに

なにか目的を持って作りたい為UE4を始める
UE4一ヶ月でどれくらいのレベルになるのか検証

今回はこちらを見ていきます

エンジンが生成するダイレクトライティングと影野シンプルなシーンから始める
グローバルイルミネーションを生成して下記のような結果を得るプロセスを紹介

最初のシーンに戻る

上記のシーンだけでもUE4が極めて正確にシェーディングしている影の計算を行っていることがわかる
ただしコンタクトシャドウ、カラーブリーディング、ライトバランスなどの間接ライティング情報はまだ不足している
- 建築のシーンでは上記はリアリスティックを求めるのに重要
テクスチャ、マテリアル、反射と組み合わせると下記のようになる

この講座のアジェンダは下記の通り

GI in a Real-Time(Baked vs Dynamic)
Baked GI
- Baking Checklist
- Intro to Lightmass
- Visualizing Lightmaps
- Lightmass Setup
- Meshes as Lights
Dynamic GI
- Light Propagation Volume(LPV)

GI in a Real-Time(Baked vs Dynamic)

GI ( Global illumination)の作成方法の紹介
ベイクされたGIとダイナミックなGIの2種類ある
この講座ではベイクされたGIにより焦点を絞る
- なぜなら建設シーンではベイクされたほうが一般的なため
- ベイクされると通常よりも高品質を実現できる
リアルタイムGI
- 多大な労力を必要とするプロセス
  - 数分から数時間要する
- レイトレーシングが必要
- リアルタイムでのGIアプローチ
  - GIを事前計算または事前処理し結果をLightmapに保存する
    - このようなライトマップは基本的にテクスチャ
    - マテリアルやテクスチャと組み合わせて使用する
    - 制約はこのアプローチを使うオブジェクトはスタティックでなければならないという点
    - パフォーマンスは非常に優れている
  - ライトプロパゲーションボリュームという手法
    - すべてをオンザフライで計算する
    - 最初のアプローチよりも品質は劣る

Baked GI

Baking Checklist

GIをライトマップにベイクするために必要なチェックリスト

MeshアクターのMobilityはスタティックに設定されている事
- アウトライナでオレンジの点がついているものは movable 設定がされている
ライトMobilityはstaticまたはstationaryに設定可能
- stationary は静的とダイナミックを含む
メッシュは重なっていないUVを要求する
- ライトマップをベイクするために使用されるUVチャンネルがオブジェクト上にある必要がある
  - ライトマップはテクスチャとして表される為、適切なUVチャンネルが必要
    - スタティックメッシュを開くと
    - UVチャンネルは２つある
      - 0 はディフューズ、法線、ラフネスマップなど通常のテクスチャに使用される
      - 1 はLightmapに使用される
      - 1を開いたところ、このUVマップは重なり合わさってはいけない
      - UV周辺の空白部分は最小限に抑えることも重要
      - DCCソフトでUVチャンネルを作成する事も可能
Lightmap UVはUE4の既存のUVに基づいてUVチャンネルを自動生成できる機能がある
- 宛先ライトマップインデックスが Lightmapを書き込む場所の指定
オブジェクトごとに適切な解像度を設定する
- 2つの設定は一致しているのが好ましい

Intro to Lightmass

ライトマップのベイク
グローバルイルミネーションの計算
マテリアルへの統合
上記をすべてを行うツールは Lightmass と呼ばれている
Lightmassはスタンドアロナプリケーション
- レイトレーシングをサポート
- ネットワーク経由の分散レンダリングをサポート（負荷分散のため）

ライトマスを実行する方法

シーンがライトますに送信される
GIの計算が開始される

計算が完了したらテクスチャをシーンにインポートしてすべてをマテリアルと統合する

Visualizing Lightmaps

ベイクするライトマップの品質を向上させるにはライティングの情報のみ分離してテクスチャ、マテリアルその他のポストプロセスが追加されていない状態でベイクされた結果を確認することが有効
表示モードをライティングのみに変える

テクスチャや反射をすべて非表示にすることが可能

特定のポストプロセスも無効にするとのこと

表示 → ライティング機能 → スクリーンスペースアンビエントオクルージョンをOFF

– ライトマスは一部のアンビエントオクルージョン条件をすでに計算しておりライトマップでベイクされている
– スクリーンスペースアンビエントオクルージョンが有効な場合は、＋アルファでエンジンが追加処理を行っていることになる。純粋に評価しづらくなるため無効化する

また露出設定も無効にするとのこと。

自分の環境で確認すると露出設定自動などの項目がないため、何も手をつけないでおく

もう一つが Bloom 設定。ライティングにいくつかのハイライトを追加する機能だが、わかりにくくなるため無効化するとの事

これでベイク品質に集中できる様になった模様

Lightmass Setup

品質改善、ベイク時間を短縮するにはどうすればよいか？
- いくつかの方法がある
- 品質のみ向上させるもの
- ベイク時間のみ短縮させるもの

インポータンスボリューム

Editor のアクタから取得できる特別なアクタ
これは空間を指定する通常のボリューム
なかったため追加。部屋全体を包む黄色い枠。
このボリュームの目的はすべての計算をどこに集中するかをライトマスに伝えること
- この例でいうと部屋の外にも世界はあるが、主に部屋内部(Boxの内側）に焦点を当ててベイクするように依頼。
- 品質の向上に役立ち、範囲を制限していることからベイク時間短縮にも役立つ

ライトマスポータル

開口部がシーンのどこにあるかをライトマスに伝える

追加すると平べったいBoxが現れる

理想的にはインテリアシーンの全ての開口部の周辺にあることが望ましい。

開口部がシーンのどこにあるかをライトマスに伝える

太陽光が分散するのではなく集中できるようになるため品質とベイク時間両方にとって良い

品質を上げる

反復が一番品質が低い。オブジェクトの配置や色を変えている段階なら低くしてパフォーマンスを優先させたほうが良い

ワールドセッティングから改善する

ウィンドウ→ワールドセッティングを開く

詳細については講座の内容からそれるためしないが品質に重要なものを解説するとのこお
最も重要なのは間接ライティング品質
- 講座では 1 から 5 へ変更していたため同じにする
部屋が暗いと感じるなら間接ライティングのバウンス数を修正
静的ライティングスケールもオブジェクトの周りに細かいコンタクトシャドウなどが必要だと感じるならこの値を下げる事ができる
- 品質が低い場合、値を下げることでノイズが増えてしまうので注意が必要

一旦ベイクしてみる。その前に現段階のイメージ

あまり良くわからないけど部屋の奥の方はベイク後のほうが気持ち明るくなっていて明度が増えたように感じる

Meshes as Lights

ライトマスはテクスチャ処理されたオブジェクトを光源として使用する優れた機能もサポートしている
この機能は本当に役立つ。との事

ここではテレビに電源

が入っていて、テレビからの光が部屋に影響を与えているようにするとの事。

平面を追加してテレビの画面の前面に覆いかぶさるように配置
マテリアルを追加。tv_matという名前にしている
tv_matをダブルクリックして編集する
マテリアルの Shaind Modelを Unlitに設定
Texture Sampleをエミッシブカラーに接続
Textureは適当に画面に表示されているイメージを選択
ライトマスのライトエミッタとみなすために、性的ライティングに笑みっ支部を使用にチェック
ビルドするとテレビの光が落ちているように見えるとのこと
更にわかりやすく表示するには、ライティングのみにすれば良いとのこと
- しかし残念ながら光の影響を受けているようには見えず。しかしやり方はわかったので一旦良しとする