你真的瞭解ue4中的光線追蹤使用方法嗎？本文必看

在本教程中將展示虛幻引擎中的光線追蹤功能。為了比較光線追蹤引入的變化，我從頭開始構建了一個獨特的環境，其中包括各種材料和模組化資產。光線追蹤是一個很棒的工具，可以讓你更好地控制場景的視覺方面。

啟用光線追蹤的展示場景的主要鏡頭

基本要求和設定

要在您的專案中啟用光線追蹤，您需要安裝 Unreal Engine 版本 4。22。2（或更高版本）、Windows Build 1809（或最新更新）和安裝了最新驅動程式的 Nvidia 顯示卡（RTX 或 10 系列） 。 目前並非所有 10 系列卡都支援，請檢視 Nvidia 的官方網站，看看您的是否相容。在引擎內部，在專案設定中強制 DirectX 模式，啟用光線追蹤並啟用面板快取（如果尚未啟用），然後重新啟動引擎。

在虛幻中啟用光線追蹤的設定

光線追蹤陰影

現在應該在您的專案中啟用光線追蹤。如果場景中有任何預先存在的燈光，請確保在燈光的 Details 面板中啟用了 Cast Raytraced Shadows。預設情況下，任何新建立的燈光都會啟用此設定。我決定用一個定向光來照亮我的場景，以儘可能真實地呈現真實世界的場景，其中廢墟只會被太陽照亮。

左側的預設燈光與右側帶有光線追蹤陰影的同一燈光相比

陰影控制

要控制陰影的銳度，請在每個燈光的 Details 面板中更改 Source Angle（或 Source Radius）：值越高，陰影越柔和。

請注意陰影是如何隨著距離物件之間的接觸點越遠而逐漸柔和的，就像在現實生活中一樣。

源角度值如何影響陰影

後處理量

所有新的光線追蹤功能都可以透過控制檯命令或後期處理量進行控制。要使用它，請在“模式”面板的“卷”選項卡中找到它，然後將其放入關卡中。然後將體積的邊界設定為 Infinite Extent 以影響整個場景或將其縮放到您的偏好。

檢查後處理卷中的未繫結

光線追蹤反射

啟用光線追蹤後，反射型別已更改。正如您在螢幕截圖中看到的那樣，關卡中存在的所有元素都會出現在右側地球的倒影中，儘管它們位於框架之外。光線追蹤反射對效能有非常大的影響，但是有很多方法可以降低它們的計算成本。

螢幕空間反射和光線追蹤反射之間的區別

反射控制最大粗糙度

為了提高效能，我們可以透過在 Post Process Volume 內的 Ray Tracing Reflection 部分設定一個限制來限制將要使用 Ray Tracing 的反射量。在 Details 面板中，查詢 Max Roughness，（預設設定為 0。6）在我的情況下，我將其降低到 0。2，因為我沒有很多需要精確反射的材料。要視覺化場景中的粗糙度值，您可以在視口頂部的緩衝區視覺化下拉選單中切換到粗糙度。要返回預設檢視模式，請按 Alt+4。

粗糙度緩衝區視覺化和最大粗糙度設定

射線距離

為了進一步提高效能，我們可以限制分散在整個場景中以跟蹤反射的光線的傳播距離。我們可以透過命令“r。RayTracing。Reflections。MaxRayDistance”來做到這一點，其中輸入值表示與相機的距離。透過降低該值，遠離相機的物體將不會出現在反射中。正如您在螢幕截圖中看到的，將值降低到 3，500 個單位後，遠處的神殿在反射中不再可見。

從左到右，我每次將 Max Ray Distance 值減半

反射控制最大反彈

Max Bounces 設定設定反射使用的最大反彈次數。在我的場景中，將值增加到 2 可以使影響石材裝飾的反射反映在金色工件上，如果場景中有多個高反射表面，這種變化會更加劇烈。

反射表面上的最大反彈值比較

每個畫素的反射控制樣本

增加每個畫素的樣本可以提高反射的準確性。在我的場景中，如果我將每畫素的樣本數提高到 4，反射的陰影會變得稍微亮一些並且不是漆黑一片。

比較的每畫素樣本值

反射陰影控制

此設定有 3 個選項，如我的螢幕截圖所示。我發現在大多數情況下，區域陰影看起來很嘈雜，但可以透過調整以前的設定來提高它們的質量。

反射陰影型別比較

反射降噪器

此功能透過智慧地最佳化最終的光線追蹤反射輸出，可以減少用於計算的光線。降噪器預設啟用，您可以使用命令“r。Reflections。Denoiser 0”禁用它。

反射降噪器在執行

光線追蹤環境遮擋

也可以從 Post Process Volume 的 Details 面板更改環境光遮擋型別。使用預設設定時，環境光遮蔽看起來更強烈，但額外的控制元件使光線追蹤版本也更加明顯。

比較環境光遮擋型別

光線追蹤 GI

Ray Traced GI 是動態的，可以對實時材質變化做出精美的反應。在我的場景中啟用此設定極大地提高了陰影的質量和材質的真實感。在任何帶有移動物體或動態材質的場景中，您都會注意到 GI 如何實時更新，這對於遊戲玩法和視覺敘事來說可能至關重要。

GI型別比較

GI controls

Max Bounces 控制用於計算 GI 的光線的反彈。增加此值會進一步使陰影變亮並提高其著色的準確性。與大多數光線追蹤設定一樣，我不建議進一步增加此值，除非您正在渲染靜態影象。

GI最大值。反彈增加影響損壞的列

光線追蹤半透明

“詳細資訊”面板中的半透明型別有兩個選項，光柵和光線追蹤。啟用光線追蹤半透明使我的關卡中的玻璃球看起來正確折射。

半透明型別比較

半透明控制

半透明的陰影設定類似於反射陰影控制元件。有兩種不同型別的陰影可用，或者可以完全禁用它們。在這個場景中，陰影主要是由雕像的手握著球體投射的。

影響球形網格的半透明陰影

著色器複雜度

在使用光線追蹤時，擁有相同型別的著色器可以提高效能。您可以透過視口中“檢視模式”下拉選單中的“光線追蹤除錯”選項來視覺化著色型別。在這種情況下，右側的球體使用半透明著色器，中間的蕨類植物使用蒙版著色器，它們分別顯示為紅色和紫色，與預設著色器的綠色形成對比。

著色模型 ID 緩衝區型別

世界位置偏移和樹葉

光線追蹤目前不支援世界位置偏移。此材質功能用於大多數使用它來模擬風運動的樹葉著色器，並且啟用光線追蹤將使受影響的網格渲染不正確。

光線追蹤和世界位置偏移的問題

體積霧

不幸的是，光線追蹤尚不支援的另一個功能是體積霧。在我的環境中，我使用霧來增強金色工件的光澤度，正如您所見，水中的反射完全沒有黃色光暈。

光線追蹤反射不支援體積霧

材料中的光線追蹤質量開關

為了簡化計算並進一步最佳化場景，材質編輯器中引入了一個新節點，允許您為要與光線追蹤一起使用的每個材質引數指示替代輸入。此節點非常有用，例如簡化具有平移紋理的材質或設定特定的粗糙度值。

材質圖中的“RayTracingQualitySwitchReplace”節點

影響光線追蹤計算的地理複雜性

使用光線追蹤時，場景中有大量高度詳細的幾何圖形會極大地影響效能。光滑和乾淨的表面將使投射的光線均勻地反彈並簡化計算。在我的場景中，用更簡單的網格替換兩個雕像（包含很多裂縫），將效能提高了幾乎每秒一整幀。

幾何圖形頂部的線框

使用光線追蹤進行渲染

透過 Sequencer Editor 渲染影象序列或影片時，前幾幀可能顯得非常嘈雜，這是因為光線追蹤 GI 和反射需要幾幀來計算，即使在動畫設定中啟用預熱幀時也是如此。在使用關鍵幀元素設定渲染時請記住這一點。

不同渲染幀中的光線追蹤 GI

光線追蹤的影響

在我的關卡周圍放置攝像機時，我遇到了一個很好的例子，說明光線追蹤可以在多大程度上改善環境的視覺讀取。當然，有很多方法可以在不啟用光線追蹤的情況下改善全域性光照，但請記住，光線追蹤 GI 是動態的，因此更改地形顏色會立即更新間接光照，而無需重新烘焙光照貼圖。

影響神殿天花板的光線追蹤 GI

路徑追蹤

新的虛幻更新還包括一個實驗性的路徑追蹤器。這個工具在場景中投射更多的光線，並使用它們來計算網格的各個方面，從基色到法線，基本上就像 V-Ray 等傳統渲染引擎一樣工作。

路徑跟蹤可以在視口的“檢視模式”下拉選單中訪問，正如您所見，它渲染了一個定義良好的影象，可以用來比較場景在傳統渲染器中的外觀。

路徑追蹤與預設光柵化和光線追蹤渲染的比較

生成的 LOD

我強烈建議您為每個資產使用不同的 LOD（細節級別）網格。幸運的是，您可以從靜態網格體編輯器的詳細資訊面板直接在引擎中生成它們。

顏色分級

為了提高渲染質量，後期處理卷中提供了多種工具。我建議從 Volume 的 Details 面板中的 Global Color Grading 設定開始，並且總是有一個參考來匹配。

顯示 FPS

讓您控制場景中的效能的一個重要工具是 FPS 計數器。在視口中按 Ctrl+Shift+H，您現在將不斷指示構建專案後關卡將如何執行，再次按快捷方式以隱藏計數器。

檢視模式和緩衝區視覺化

在視口中，您可以訪問多種檢視模式，我使用最多的是粗糙度和環境光遮蔽，它們位於緩衝區視覺化類別中。

總結

如果虛幻引擎要是開啟光線追蹤，那麼對整體電腦的硬體要求也是特別高的，對於很多初學者和個人以及需要大場景製作的夥伴們來說，這些硬體成本較高，而且隨著軟體的不斷更新換代，電腦也要隨之不斷更換，更多的cg設計師們都開始由傳統電腦轉換到使用

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