行业资讯实时光线追踪

3D渲染就在我们身边。从大型动作电影到汽车广告，再到即将到来的建筑物或产品设计的预览，3D可视化已经变得如此普遍和逼真，以至于您可能甚至不知道它的存在。 在这篇介绍性文章中，解释了3D渲染的基础知识，从创建图像的计算方法到创建出色的计算机生成 (CG) 内容的艺术技术及其各种用途。 什么是3D渲染？ 简而言之，3D渲染是使用计算机从数字 3D 场景生成 2D 图像的过程。 为了生成图像，使用了特定的方法和特殊的软件和硬件。因此，我们需要了解3D渲染是一个过程——构建图像的过程。 3D渲染的类型 我们可以创建不同类型的渲染图像；它们可以是现实的或不现实的。 逼真的图像可以是看起来像照片的建筑内部、产品设计图像（例如一件家具）或汽车的汽车渲染图。另一方面，我们可以创建一个非现实的图像，例如轮廓类型的图表或具有传统2D外观的卡通风格的图像。从技术上讲，我们可以想象任何我们能想象到的东西。 如何使用3D渲染？ 3D渲染是许多行业的基本技术，包括建筑、产品设计、广告、视频游戏以及电影、电视和动画的视觉效果。 在设计和建筑中，渲染允许有创造力的人以清晰透明的方式传达他们的想法。渲染让他们有机会在建造或制造之前评估他们的建议、试验材料、进行研究并将他们的设计融入现实世界。 对于媒体和娱乐行业，3D渲染是创建讲述故事的序列和动画的基础，无论我们是在观看动画电影、时代剧还是带有爆炸、来自未来的船只、异国情调的动作序列，或外星生物。 访问我们令人惊叹的画廊，了解渲染的力量。 在过去的几年里，这些行业中计算机图形学的发展已经取代了传统技术。例如，特效正在被视觉效果所取代，这意味着特技演员不再冒着生命危险在车祸中。 在广告方面，我敢说90%的汽车广告都是CG甚至更多。在建筑行业，许多用于创建表示的传统技术（例如比例模型）已被逼真的图像所取代，以确保我们能够准确地看到建造后的外观。 加速流程、降低成本以及对更高质量结果的需求帮助技术发展。硬件比以往任何时候都更强大，转向CG是不可避免的。 如何生成3D渲染图像？ 两种具有不同特性的软件用于计算机生成图像和动画：渲染引擎和游戏引擎。渲染引擎使用一种称为光线追踪的技术，而游戏引擎使用一种称为光栅化的技术——有些引擎混合了这两种技术，但我们稍后会讨论。 什么是光线追踪？ 光线追踪通过追踪来自相机的光线穿过像素的虚拟平面并模拟其与物体相遇的效果来生成图像。要创建效果，必须跟踪不同的光线。例如，要获得阴影，必须跟踪某些光线，要获得反射，必须跟踪其他光线，等等。 该技术用于创建逼真的图像。如果我们必须计算场景中的大量灯光和对象，则会显着增加渲染图像所需的时间。3D艺术家必须考虑场景中所有事物的含义，包括反射、折射和半透明，以及更复杂的元素，如置换、次表面散射和实例化。 什么是光栅化？ 还有另一种非常流行的方法可以让我们非常快速地获取图像，但缺乏光线追踪提供的真实感。光栅化在游戏引擎中非常常见，其最重要的优势在于它提供了实时体验，观众可以在其中移动并与3D场景进行交互。 在光栅化中，屏幕上的对象由虚拟三角形网格创建，这些虚拟三角形创建对象的 3D 模型。在这个虚拟网格中，每个三角形的角（称为顶点）与其他形状和大小不同的三角形的顶点相交。每个顶点都提供特定信息，通过收集所有这些数据，创建对象的形状。然后，计算机将3D模型的三角形转换为2D屏幕上的像素，并呈现给我们最终的图像。 正如我所说，这种技术在视频游戏引擎中非常常见。它可能会变得计算密集，因为场景中的所有对象可能有数百万个多边形，而屏幕上可能有数百万个像素。 3DCAT及其领域 3DCAT实时渲染解决方案，一键赋能元宇宙 3DCAT基于云端强大的图形渲染算力，渲染XR应用并实时推送到终端，为用户提供公有云+私有云解决方案。 3DCAT实时渲染公有云基于云计算理念，将XR应用部署在云端运行，云端资源进行图形数据的实时计算和输出。并通过3DCAT自主研发的RayStreaming协议，把运行结用“流”（Streaming）的方式高速并低延迟推送到终端，终端用户可随时随地交互式访问各种XR应用，更具沉浸式和可访问性。 3DCAT实时渲染云私有化部署方案将三维内容部署在私有云上，利用私有云进行 实时渲染，克服终端运行困难的瓶颈。通过局域网方式访问相应资源，实现私有化部署。 3DCAT实时渲染私有化方案适合对画质、安全性、稳定性要求高的用户，在局域网环境下，私有化方案能够最大限度发挥实时渲染的平台优势，让用户获得更好的体验。 想体验实时云渲染，现在注册立赠实时渲染云免费体验： https://app.3dcat.live/register 本文《 什么是3D渲染 — 3D可视化指南》内容由 3DCAT实时渲染解决方案提供商整理发布，如需转载，请注明出处及链接：https://www.3dcat.live/share/post-id-13

Stephen Honegger是一位来自澳大利亚墨尔本的环境艺术家，本文中他将分享他的项目，一个地下室的场景制作过程，文中介绍了他在UE4中，他用Megascans和光线追踪进行的测试项目。(译者注： 3DCAT实时渲染平台可支持 unreal实时渲染) 介绍 Honegger来自墨尔本，职业生涯期间也曾涉足美术制作和其他领域，包括角色和动画。 书写这篇文章时Honegger已是 Sledgehammer Games 的高级环境艺术家。在那之前他是澳大利亚互动娱乐学院(AIE)艺术系主任。 地下室场景的目标和设计理念 Honegger有一张RTX显卡已经一年多了，所以想尝试使用UE4设计 实时光线追踪的场景。Honegger还想尝试在项目中尽可能使用Quixel Megascans库可以达到怎样的效果。他脑海中有几个场景，并在UE4中做一些测试，但都不尽人意。主要是没有达成预期中的效果，对Blockout场景很有帮助。如果在最后阶段无法得到好的构图和灯光效果，Honegger可能会提前放弃该项目。 在尝试了几个想法之后，Honegger想起了 Artyom Vlaskin 的一个概念设计作品，他一直想创作。他喜欢作品中的细节、调色、材质和灯光，这个作品的制作根据他设想的工作流程应该会很快完成。 设计规划 首先，Honegger把这个概念分解成不同的类别构造空间，大致计算需要设计多少道具。首先，Honegger确定了场景中大面积的瓷砖材质，这些是这个空间中最重要的元素，它们作为整个场景的基础。 1、(红色)混凝土地面 2、(绿色)红色瓷砖 3、粉刷过的煤渣墙 4、(黄色)石膏墙 5、(粉红色)木板天花板 可重复使用的道具包括： 1、(橙色)砖柱 2、(粉红色)木梁 3、(浅蓝色)楼梯 4、楼梯栏杆和栏杆 5、(绿色)灯具 6、(黄色)门 在整个项目中，Honegger还收集了氛围、材料、细节和灯光作为参考。 模型 下一步是在Maya中尽可能接近概念设计的比例来划分空间。Honegger使用了现实世界中标准尺寸的物体，比如楼梯和门的高度作为出发点。他还从Maya的内容库中添加了一个182cm高的人体基础网格作为比例参考。 在将早期版本的Blockout引入UE4之后，Honegger认为该扩大空间，以适应最终构图所需的摄影机角度，并让建筑物的占地面积更加逼真。 场景中的大多数道具都来自 Megascans Library资源库，很符合他最初的项目目标。他还使用了 Unreal Marketplace: Construction Site VOL 的免费资产包。2-Tools，Parts，和 Dekogon的Machine Props和SilverTm的Industry Props Pack 6 。在 Megascans Library资源库或免费资产包中Honegger找不到Maya 建模的对象，在 Substance Painter 中有贴图。他设计的道具包括门、椅子、灯开关、灯和楼梯。这些模型设计的特别快，主要是使用细分建模，然后转换为多极。 主要的建筑也在Maya中设计。Honegger只是使用了基本的高模。Honegger在设计基本几何图形建模时，他发现的最重要的事情之一就是知道在哪里设计多边形带来更好的效果。Honegger通常会在结构的边缘添加斜角，以设计更柔和，更自然的外观。我还对较长的对象添加了一些分割，使轮廓破裂并扭曲，给它的构造添加一种不完美的感觉。这可能非常微妙，但在总体上影响很大。 4个模块化的楼梯组成楼梯的整体，Honegger使用了 Megascans Library资源库的材质作为楼梯几何的所有部分的装饰板。Honegger原以为需要混合磨损，但效果令人满意。这个场景最重要的道具之一是椅子。Honegger有一个非常具体的想法，但不确定这个设计是什么，它有十字靠背椅的特点，没有十字靠背。 在项目刚开始的时，Honegger并没有专注场景的故事，而是关注开发空间、分为和材质。他决定展示整个项目过程四分之三的故事。场景的设定是绑架或者审讯的暴力感觉，在开发这个项目的过程中，一直在寻找故事的灵感，并偶然发现了Richard Wright的概念作品《教父地下室》。它有Honegger想要的所有元素，最重要的是椅子和棒球棒。甚至材质和空间都是自己的想要的场景。

贴图 当我对场景遮挡的比例和比例感到满意后，我在Megascans Library资源库中搜索五个主要平铺贴图。Honegger找到了一些不错的候选素材，尝试可下。Quixel Bridge使将材质导入UE4(译者注： 3DCAT实时渲染平台可支持 unreal实时渲染)非常容易。 确定基础材质后，Honegger在Maya中细分了墙，地板和天花板网格，这样就可以在表面上进行顶点材质混合，调整UV来缩放并，更好地与基础材质对齐。正确设置UV很重要，尤其是像砖或瓷砖等之类模块化材质。你不希望将奇怪的半砖与其他表面相交，让材质的比例尽可能匹配。 过去是通过目测来匹配贴图，缩放检查，直到它们大小相同。Maya较新UV工具，使用像素密度工具就像按下按钮一样简单，这可以节省大量时间。 Honegger对自己选择的所有基础材料都很满意，除了修饰过的煤渣砌块墙，它的效果并不理想。Honegger决定用与楼梯旁边墙壁的相同石膏材质替代它，但顶点混合在砖的基础上。然后开始在混凝土地板和墙壁上测试顶点混合辅助材料。除墙壁，大多数表面都有两种材质，墙壁有3种。Honegger对场景中的大型表面使用4K材质，对贴花和一些较小的物体使用2K材质。 Honegger仅使用Substance Designer编辑了一些Megascans材料。 例如，红色瓷砖。 希望灌浆更轻，所以在使用Substance Designer时掩盖了灌浆更轻的浆液。除了UE4之外，Honegger做的唯一的其他贴图编辑是在Photoshop中调整一些贴花的Alpha贴图。拥有这些强大的工具真是太棒了，即使你只在其中涉及了很少的工作。因为他非常了解Substance Designer，所以我知道它将是完成这项工作的完美工具。后来，他尝试在Quixel Mixer中做同样的事情来测试不同的工作流，但它的速度没那么快。 再次强调，Honegger没有使用它的经验。最重要的是，无论使用哪种工具，都应帮你最快的获得最终结果。 照明 以前Honegger从未在UE4中使用 实时光线跟踪。这个设置非常简单，但是依赖于掌握正确的信息，理解光线跟踪的灯光设置和光线跟踪的后处理设置之间的联系。他发现Leo Chou的一段视频很有帮助，他在整个场景中展示了设计场景灯光，调整设置和控制台命令的过程，Honegger受益很多。 以下是一些Honegger用来激活，切换和调整RTX设置的命令。 Poolsize大小为了帮助纹理流。 Honegger在Blockout阶段确定了主要构图，使他可以根据固定的相机位置设置灯光和组合场景。这可以避免将过多时间花费在无法使用的元素上。Honegger设置主要灯光，重点强调从空间外部区域（例如楼上和外部）进入场景的深度和光线。暗示主要场景之外的区域是重要的，因为它可以让观众发挥故事的想象力。 除了天花板灯的聚光灯外，Honegger在大部分场景照明中使用了矩形灯。开始只增加物理光源的光线，比如台灯，楼梯的灯光，以及从窗户和门进来的蓝色月光。他将“光线追踪”的“全局光照”和“后处理”中的“最大反射”提高到3，这不仅使场景变亮，这大大提高了场景的亮度，但帧率却大大降低，所以我将最大反射值设置为1。为了弥补较暗的区域，添加了一些矩形光来模拟一些反射光。这使他能够直接控制需要的光的增强。 下面的动画 gif 说明了Honegger主要照明和添加填充灯之间的区别。 下面的图片只是填充灯光： 最初的设计理念是在楼梯旁边的墙上设计一盏荧光灯，Honegger早期就设计了这盏灯，但在得到反馈后移除了几何形状(这样做有损于构图，在视觉上也看不清楚)。不过他还是把光源保留了下来，因为它增加了一些不错的阴影，有助于照亮前景。 另一个重要组成部分是体积雾（Volumetric Fog）。这有助于设计一个更好的深度感，同时也照亮了场景，增加了灯光的体积。体积雾与标准指数高度的雾差异很大。 Polishing 除了在更大的表面上混合材质，Honegger还添加了50多张贴纸。这产生了巨大的影响，并在场景中增加了额外的历史记录。 当进入项目的polish阶段时，Honegger开始添加所有微小的细节，比如一块块破碎的混凝土和石头，木屑和地面上的树叶。他试着找到一种平衡，既能增加足够的细节，又不会让场景太复杂。他还添加了一些更小、更细致的贴图，尝试一些改进构图的方法。Honegger试着在椅子旁边加了一个瓶子和凳子，但那地方太乱了，让画面故事有点混乱。对构图最大的改进是增加道具到前景，创造一个物理的vignette。他在前景设计了一些道具，包括纸板箱，木头碎片和工作台。这有助于将更多注意力吸引到图像的中间部分。工作台和木雕工具也为故事增添了一点趣味性。 最后的想法 Honegger喜欢在UE4中使用实时光线跟踪。 无需等待烘烤就可以看到GI，整个过程变得更快。帧速率确实受到了损失，他想自己的项目接近尾声时能得到大约30帧每秒。希望随着 UE5的即将发布，性能将大大提高。 Honegger怀疑自己是否能完成一个独特的空间，主要用来自Megascans Library的资产和材质填充它。Honegger觉得这有点像作弊，因为不是自己制作的资产。在完成这个项目后，这两种想法都得到了消除。尽管Megascans加快了设计过程，但你仍须在构建场景中耗费大量的建模时间。它做得很好，可以在艺术上释放你的精力。专注于构图，故事，情绪和灯光，而不是费力地为场景构建每个道具，这是令人愉快的。

第一部由全CG角色打造的电影《阿凡达》，导演詹姆斯·卡梅隆制作历时4年，花费将近5亿美元为大家打开了一个全新的科幻世界。影片中全CG的纳美人举手投足与真人无异，逼真的科幻场景令人震撼，而这些精彩的画面离不开CG艺术家们的努力和离线渲染技术支持。 据了解，为了解决《阿凡达》的渲染任务，Weta Digital超级计算机每天处理多达140万个任务来渲染电影，每天运行24小时，动用了40000颗CPU，104TB内存，10G网络带宽，渲染了1个多月......通常阿凡达的每帧需要渲染几个小时，每一秒24帧，由此可看出强大的渲染集群能力对CG工作室的重要性。 什么是离线渲染？ 离线渲染首先需要对物体建模，也就是用点、线、面、贴图、材质、光影、特效等元素构建逼真的物体和场景。之后，利用计算资源根据预先定义好的场景设置把模型在视点、光线、运动轨迹等因素作用下的视觉画面计算出来，这个过程我们称为渲染。渲染完成后再将图片连续播放，实现就可以达到动画效果。 它的典型应用场景主要是在建筑视觉、影视、动画、广告片等领域，其重点是艺术和视觉效果。为了获得理想的视觉效果，制作过程中需要模型师雕琢各种模型细节，需要动画师赋予角色灵动的韵味，需要灯光师营造各种艺术的氛围，需要特效师提供逼真的特效。 常用的离线渲染软件有3ds Max、Maya、Blender和Cinema 4D等，其特点是需要提前布置好场景，设置好相关渲染参数（阴影质量、光子数量、抗锯齿等等），然后再用单机或调用渲染农场进行无监管的计算，渲染。 像文中提到的制作软件，在线商用渲染农场Renderbus瑞云渲染都可以为上文提到的软件提供渲染技术支持。这里温馨提醒的是，可以选用本地机器进行渲染，也可以使用在线商用渲染农场。 离线渲染的场景中每一帧都是预先设置好的。一旦开始渲染后，每一帧需要花费数秒、数分钟甚至数小时进行渲染，而且在渲染过程中需要消耗大量的内存、CPU/GPU以及存储等资源，属于计算资源密集型应用。尤其在影视项目中，通常都有档期要求，需要在指定时间完成渲染任务，目前基本上是将任务提交到在线商业渲染农场来完成。在线商业渲染农场例如Renderbus瑞云渲染，就是够提供大规模并行计算集群的专业服务机构。拿2019年爆火的动画电影《哪吒之魔童降世》来说，如果想靠单独的高性能计算机的话，大概几年后才能看到这部电影，而且最终的影片画面远远达不到现在的那么精致。 离线渲染后的基本是已经完成了渲染的成品作品，而如果想要在可操作在线服务或者在线游戏上实时计算画面并显示，那就不得不说它的另一个“朋友”了， 实时渲染。 实时画质渲染—实时渲染 2020年8月，一段游戏科学（Game Science）公司制作的动作角色扮演游戏《黑神话：悟空》的实机演示火爆的网络。演示中顶尖的画面、丰富的细节、沉浸的战斗体验、足量的剧情演绎，去还原一个东方魔幻世界。游戏中每一个精美的画面，都是实时渲染呈现的。 实现实时画质渲染的方式称为实时渲染。是指计算机边计算画面边将其输出显示，这种方式的典型代表有Unreal和Unity等，像游戏科学这款游戏就是使用虚幻引擎4打造的。实时渲染的特点是可以实时操控，非常方便交互，缺点是要受系统的负荷能力的限制，必要时会牺牲画面效果（模型的精细、光影的应用、贴图的精细程度）来满足实时系统的要求。实时渲染目前可应用于三维游戏、工业仿真、军事仿真、灾难模拟和产品展示等上。 实时渲染关注的是交互性和实时性，一般制作的场景需要进行优化以提高画面计算速度并减少延时。对于用户来说，任何操作，例如手指划过屏幕、鼠标点击、键盘输入…，都会导致画面重新计算，用户操作后需要实时得到反馈结果，因此实时性是非常重要的。在仿真应用中，大量数据表明，延时控制在100ms以内，普通人才不会明显感知到视觉画面和声音的不一致。 近年来，随着GPU性能的提升，实时计算的速度也越来越快，计算画面的精度也越来越高，比如一些汽车等实时展示的项目，其画面展示的车漆等元素已经可以做到美轮美奂。尤其是随着Ray-tracing（光线跟踪）等技术的应用，实时渲染的效果越来越逼真。 目前国内已经有一些可以提供实时渲染的云平台，如 3DCAT实时渲染平台等可以体验炫目的实时渲染应用。3DCAT是一个三维应用的托管运行平台，在云端提供强大的图形实时渲染计算服务，平台配备弹性GPU资源集群，支持自动负载均衡和伸缩扩容，支持海量用户同时安全访问应用,让任意设备，随时随地访问您的3D应用。

by ：Jon Peddie 20年前我们能否预测到20年后的今天技术的发展程度呢？ 您已经听说过有关如何煮青蛙的古老玩笑-慢慢提高水温。在某种程度上，我们一直是青蛙，摩尔定律使水温升高。处理能力的提高以及由于大量消耗而导致的成本降低，导致了良性循环的软件开发，这些开发利用了处理器的改进，然后提出了更高的要求。 但是我们几乎没有注意到，也很少回头做比较。我们一直在忙于消费和享受结果。如此之多，以至于我们将它们视为理所当然。但是，让我们暂停片刻，看看我们已经走了多远。 使用CG系统可以提供的每个FLOP 的最大应用程序之一（如果不是最大的话）是游戏，尤其是PC游戏。 实时渲染，高帧频，高保真图形以及在越来越高级的游戏中流畅的HDR游戏玩法，再加上5.1至7.1的Atmos音频，使沉浸感达到了新的高度。三人制第一人称射击游戏（FPS）是模拟的杰作，具有开放世界，独立的AI机器人，实时和逼真的物理以及4K图像。飞行和汽车模拟器同等地相称，而 实时光线追踪则增加了另一个维度-您可以花2,000美元购买这样的模拟系统，而几年前就则需要200万美元。 上图所示的Lora Croft是当今可以做并且已经完成的一个很好的例子。从1996年的230个多边形到2018年的50,000个以上的跃迁大部分在她的脑海中；她的头发（现在还有她身体的其他部分）被错误地引用了。头发，烟雾和波浪可能是CG的一项重大成就。 实时云渲染的逼真度使您不仅可以观看电影，还可以参与电影或游戏。 二十年前，最佳的屏幕分辨率为1024×768，这是因为用户和行业逐渐从古老的VGA（640×480）和SuperVGA（800×600）转移。到2010年，高清（1920×1080）开始使用，而1366×768则开始流行。五年前，4K才变得有趣起来，现在的戴尔显示器已经到达8K。 二十年前，我们有6位色彩的残差，但是8位（24位RGB）是标准，如果正确实施，则可以为我们提供1600万种色彩。全彩色或高动态范围（HDR10），30位RGB和10.7亿种颜色直到2019年才在显示器中建立并受支持，尽管图形外接板（AIB）和GPU可能会支持一段时间。显示器制造商落后于对主流HDR屏幕的支持，因为高色彩深度需要更复杂的背光以提供更多水平的灰度和黑色，从而增加了成本。但是，一旦显示器制造商加紧努力，显示器制造商就可以添加更宽的显示器，从5×4的宽高比到27英寸的16×9，以及49英寸弯曲显示器的32 x 9。（示例屏幕如下图所示。） 随着分辨率和色彩深度的每一步，处理负载呈指数增长，帧速率（fps）从所需的60 fps滑落到可接受的30 fps和所需的60 fps。视频带宽需求已从18 MHz上升到1 GHz或更高，而且还看不到尽头。 这些数字真是太棒了：在4K屏幕上有8.3百万像素，具有10亿种颜色和533 MP / sec的数据馈送它。现代GPU每秒可以处理数十亿个三角形，而我们太夸张了，我们大步向前，期待它并提出了更多要求。即使拥有摩尔定律的力量，令人怀疑的是20年前，许多人是否能够预测我们今天在计算机图形学中的性能和复杂程度。 摩尔定律正在放缓，如下图所示。减速，不停止。因此，硬件性能的提升不会像过去50年那样频繁或如此多。 随着时间的推移，计算机图形设备GFLOPS 但是，软件开发将继续，程序员和美术师将从硬件中开发出更多功能。除了改善头发和烟雾的效果外，还将改善肤色和肌肉运动，以进一步减少注意力分散并增加难以置信的悬念。光线跟踪将添加柔和的阴影和反射，这在光学上是完美的，并且我们会感觉到内在的图像，而不仅仅是屏幕上的平面图像。

By：Arti Sergeev、Nvidia 近期Nvidia分享了在游戏《赛博朋克2077》中 实时光线追踪效果的使用细节。两家开发公司Nvidia和CD Projekt合作，联手为《赛博朋客2077》的视觉世界添加了四种不同的光线追踪效果。该游戏还将增强了Nvidia的DLSS 2.0，团队的深度学习技术，将较低的基本分辨率图像升级到较高的屏幕分辨率。 首先，《赛博朋克2077》将使用光线追踪漫反射全局照明（Ray-Traced Diffuse Illumination），该技术使不同的环境光源（如太阳，月亮和电子广告牌）真实地照亮周围的场景。 游戏还将呈现光线追踪的反射，你可能已经在游戏《控制》中看到了。这项技术可以让游戏在场景中的任何地方显示对象的反射。玩家可以透过窗户看到身后发生的事情。此外，与传统的阴影贴图相比，《赛博朋克2077》支持光线跟踪的阴影和光线跟踪的环境光映射，从而使场景中的阴影更加真实。 基于 RTX-Powered 光线追踪 去年，Nvidia宣布在《赛博朋克2077》中加入了光线追踪，并分享了一些技术支持的游戏画面。现在，游戏中将有四个光线追踪效果，进一步提高图像质量、逼真度和沉浸感。 光线追踪漫反射全局照明 Ray-Traced Diffuse Illumination 捕捉天空亮度以及各种表面的发射光，传统的 实时渲染技术相比这很难实现。如果启用，广告牌和其他照明表面和物体将照亮他们的周围自然灯光，太阳和月亮将照亮夜晚的城市。 光线追踪反射 Ray-Traced Reflections 在《赛博朋克2077》，光线追踪反射被用于所有表面，追踪范围达数公里，使现实的反射跨越更广阔的视野。它们同时出现在不透明的物体和表面上，通过跟踪场景中的单个反射光线来模拟光从光滑表面和金属表面反射的方式。 与只反射屏幕上的东西的屏幕空间技术不同，光线追踪反射融合了人物周围的整个场景，可以准确地展示视图之外或背对相机的物体。此外，光线追踪反射提高了保真度，并且不会受到其他损害图像质量和使用屏幕空间技术时的影响。 光线追踪环境光遮蔽 Ray-Traced Ambient Occlusion 环境光遮蔽是一种阴影和渲染技术，用于计算场景中每个点对环境光下的曝光程度，从而 实时渲染出新的AO阴影，该阴影可以使地面物体和自然变暗的表面，物体和其他游戏元素。在《赛博朋客2077》中，光线追踪的环境光遮挡可以与局部光一起使用，填补缺少阴影的局部阴影效果，可以改善环境光遮挡效果的质量。 光线追踪阴影 Ray-Traced Shadows 光线跟踪阴影使开发人员能够将像素完美的阴影带到游戏中，而不受限制。 在《赛博朋克2077》中，根据光的强度，光纤在云层中的散射以及其他因素，和太阳和月光的阴影将都会被添加到游戏中。 这些效果都是由DirectX 12 Ultimate’s DXR Raytracing API提供的，并针对GeForce RTX graphics GPUs专用光线追踪核心进行了优化。

By：Ehsan Ebrahimzadeh 高级环境艺术家Ehsan Ebrahimzadeh近期分享了他的一个《Zero Six – Behind Enemy Lines》游戏场景制作项目，下面看看他的一些制作心得吧！ 关于项目 《Zero Six》是第三人称战术射击游戏。这个场景，Ebrahimzadeh的工作是制作开场场景。 在与游戏总监交流后，决定制作在热带茂密的丛林场景去展示游戏的气氛和视觉目标，以及玩家可以在这个游戏世界上并消灭敌人。 下面这个截图可以展示Ebrahimzadeh的想法。 Ebrahimzadeh总是从学习和研究概念开始。这个场景想深入热带雨林，所以了解生物群落和那里生长的物种非常重要。 植物设计 Ebrahimzadeh主要用Megascans和SpeedTree设计植被。他喜欢这两个工具，有自己的使用方式。软件和摄影测量法产品对行业很有帮助。但在场景和 实时3D渲染中拖放模型的想法还不够好。 Ebrahimzadeh倾向于在将扫描对象带到他的场景之前对其进行编辑、合并、修改。对于软件工具，希望可以巧妙地使用它们，让模型看起来更自然。 灯光和大气效果 这个场景中使用了 实时灯光，整个场景使用定向和天光作为主灯光。Ebrahimzadeh使用了一些点光源来设计一些细节，但主要的光还是两个光源。阳光和阴影的角度对构图很重要。 场景中最重要的一点是使它看起来像天然的热带森林，同时保持场景的可读性和复杂性。在这样的场景下，你有许多色调相近的资产设计会变得更加困难。好的构图，光线和正确参数可以为制作提供很多帮助。 Ebrahimzadeh使用了启用了Exponential Height Fog（指数级高度雾）的体积雾，雾很酷，可以肯定，有很多过度使用的雾使场景看起来像乳白色而且不清晰。他倾向于在雾中有一点点色彩来营造气氛。 上帝光和光轴设置在Ebrahimzadeh的定向光体积散射强度中。同样，它是微妙的，他倾向于不过度使用后期效果和灯光特性。你想表达一个故事，其他所有内容都应该对你的故事有所帮助，而不是成为一个故事本身。 贴图和着色器 对于树叶，Ebrahimzadeh使用了 UE4的双面树叶着色器。由于森林非常茂密，半透明对于帮助其灯光和可读性很重要。下面，你可以看到主要的着色器部分。他快速做了一个基于Z轴的模糊苔藓着色器。 这是一个早期测试，将默认的 虚幻引擎UE4着色器与Ebrahimzadeh的测试进行比较，该测试使用了模糊性以及《神秘海域4：盗贼末路》所使用的一些技巧。两个着色球都使用相同的贴图。 使用Megascans制作贴图，Ebrahimzadeh喜欢组合，编辑和添加不同的贴图，而不是直接使用从Quixel的贴图资源。Megascans非常棒，特别是在树叶和自然场景方面。但如果你只是将贴图和模型直接从Megascans拖放到场景中，那么场景可能会变得非常乱且不美观，Ebrahimzadeh会使用这些颜色，组合不同的贴图，编辑Alpha通道使他们视觉上更有易读性。

By：Aitor Rández AitorRández在最新研究中解释了他如何在 UE4中进行照明工作，并分享了设置和场景以供下载。 介绍 我叫AitorRández，在本文中，我将介绍如何为最新研究创建照明。可以使用您自己的资产或Megascans资产下载并重新创建照明设置。 轻松学习的岩石：目标 该研究的目的是在短时间内重新创建一个受UE5的预告片启发而受UE4的限制并受Megascans资产帮助的场景。 分析我们的工具 UE4中有哪些可用的工具，如何充分利用这些工具？ 我们现在使用的最准确的照明类型是烘烤的照明与光线追踪。为了性能起见，我决定使用SSGI代替光线跟踪进行全局照明。该工具动态计算屏幕上显示的间接照明（SSGI也非常昂贵）。 开始之前 1. 打开 光线跟踪功能，如果GPU不是20XX系列或更高版本，请不要担心。转到项目设置，然后搜索“光线跟踪”。 2. 确保引擎与DirectX 12一起运行。在项目设置中，依次搜索平台，Windows，Default RHI和DirectX 12。 3. 打开SSGI：转到项目设置并搜索SSGI。 重新启动引擎，你应该可以开始了。 灯光，更多灯光 太阳： 我想要一个非常明亮的阳光，有雾的气氛以及阴影和突出显示区域之间的高对比度。因此，如参考文献所示，光的颜色是温暖的而阴影是寒冷的。 每个人都想要那些上帝的光芒。是的，我知道您也想要它们并实现该目标，请启用“投射体积阴影”，将“指数高度雾”添加到场景中，然后启用“体积雾”。 指数高度雾和定向光设置： 光源处于固定位置，这意味着它是结合了烘焙和（动态）光线追踪的照明。它融合了Stationary和Dynamic的最佳品质，Lightmass（Baked）设置可以在世界设置中更改。记住要调整对象的光照贴图的大小。 因为使用了光线跟踪，所以我没有在Lightmass上使用AO。 Epic Games的视频很酷，他们在其中比较并解释了Lightmass最重要的设置。我鼓励您看一下以更好地了解Lightmass。 天窗： 天光是给场景带来真实感的地方。寒冷的阴影是由从地面弹起的天空产生的。将“大气雾”添加到您的场景中，可以使用第一个选项“太阳倍增器”提高天空的亮度。请小心，因为它可能会破坏场景，但是如果操作正确，则可以使场景具有真实感。 打开/关闭大气雾，您也可以看到神的光芒： 大气雾和天光设置： 后处理-魔术发生的地方 我认为，与讨论更相关的设置如下： 曝光设置： 曝光设置非常重要。默认情况下，设置不是那么好。如果不确定设置，则将max和min保留与示例1相同的值是更安全的。更改曝光设置后，黑暗区域应保持不变，因为屏幕不会调节亮度。我使用的设置可以在下面的照片“后期处理设置”中找到。 后期处理材料： 我制作了很酷的材料，其工作原理类似于Photoshop中的Sharpen。它给场景增添了清晰的感觉，但是我建议保持它的微妙。 我要为该场景实现的目标是创建一种材质，使纹理仅出现在阴影或非常暗的斑点上，这与实际相机在夜间具有高ISO-死像素的效果类似。也许您可以尝试一下？ 色差和光晕： 高色差和光晕设置通常会破坏好的艺术品。始终牢记，更多并不总是更好。 射线追踪： 目前在UE4中，可以使用反射，AO，GI，半透明和射线追踪光。我使用了AO，光线追踪灯和Reflections。可以根据您的硬件调整设置。 启用这些设置后，通常即可直接使用。可以使用以下命令在控制台上打开和关闭设置： r.RayTracing 0 r.RayTracing 1 回顾 添加了“直接光”，“天光”，“指数高度雾”，“大气雾”和“后处理量”。光线跟踪和屏幕空间全局照明功能已打开。

文章授权转自公众号@余的ArchiCG 作者：余德杰 大家好，好久好久不见！ 最近，有国内团队通过模改UE4的部分功能做了个软件，他们在 UE4渲染模块的基础上自行定制了专门的渲染管线，还花了九牛二虎之力搭建了自己的编辑器，开发了自己的工作流程，得到了全球越来越多的用户肯定，引来了不少的注意，其中还有不少是开发者模改UE4又一次提起大家的兴趣，UE4那么好，是不是稍微改改就能变成自己的软件呢？看大神作品那么好，是不是在UE的基础上堆些素材，就能直接变现呢？ 但也有用户提出了自己的顾虑：使用UE4会有怎样的法律风险，又如何规避？ 所以说到底，想用UE4做个软件，我们为什么用，到底需要做些什么、需要注意什么，下面用我的浅见为大家解答一下这些疑问，大佬神仙们请略过。 1.用UE4的好处 先来谈谈好处，首先当然就是逼真的画面了。当看到用UE4制作的惊艳作品后，不少人觉得这就是能为行业带来革命的工具，有人心里还萌生了改变世界的念头。 基于物理的材质、灯光、功能完善优秀的后处理等等，这些好处就不一一再述了，之前我也写过文章展开浅谈过这些，感兴趣的各位不妨翻一翻我号里的老文章。 市面上不缺画面技术牛逼爆炸的游戏，但一般人能接触到的且画面又好的游戏引擎，UE4应该是数一数二的，更重要的是，epic还让UE4开源了，拜读（bái piáo）它的成本很低，如果需要一些特别的效果，自己刨刨论文看看算法，也能在UE的源码基础上改出来。不像有些游戏引擎，渲染等模块都是黑盒，改造空间不大，有些时候空有想法而无法实现，我现在工作参与的项目就有类似的情况，让人头疼。 2.一些额外的工作 UE4的画面好是毫无疑问的，它的技术演示总是引领潮流，引来万吨关注。那么，UE4是否已经涵盖我所有 渲染相关的要求？ 以如今的硬件水平看，如果更侧重高度的实时性、可交互性，愿意牺牲一些真实性，那自带的渲染应该是可以满足绝大部分需求，不少艺术家用它做快速关卡设计，在很短的时间内就用素材堆砌出高质量的场景，可见软件的技术是过硬的。 若是更在意输出高质量的静帧甚至是动画，那可能还需要一些额外的工作。有些还没深入使用过UE4的人，在看完大神逼真的作品以后，以为用了UE4的画面就理所当然那样好，其实他们不知道，这逼真的背后，需要付出什么样的制作代价。 下图截自UE4Arch的免费场景 使用过自带截图功能的人应该注意到，得到的图片总有一些锯齿，甚至还不如引擎里实时看到的效果，因为在它的High Resolution Screenshot功能仅仅是把当前的一帧截了下来，并没有做额外的抗锯齿处理，甚至还没有好好利用上TAA的历史，所以比 实时渲染还更逊色就可以理解了。 输出高分辨率再压缩成低分辨率，可以一定程度上缓解锯齿问题，相当于超采样。但是自带的功能，由于没有做拆分和拼接处理，如果直接6k甚至8k地截图，就会引起崩溃，连截图界面都已经给出高分辨率会引起崩溃的警告，毕竟人家也没想着你用它出图。 其实在 引擎里把图拆成多块渲染，并不是什么困难的事情，但凡有点工程能力的团队都能做到，如果需要高分辨率输出，自己做一个便是。但有聪明的团队想到了歪点子，由于自己实在是不会做 拆分渲染和拼接，于是盯上了Ansel，它是一款由英伟达提供的免费游戏截图工具，可以截取超高分辨率的单帧和全景图，它的实现思路也是拼接。 下图截自英伟达官网 由于Ansel天然支持UE4，所以UE4里用Ansel截图，简直就像在键盘上点一下按键Print-Screen给桌面截图一样的简单方便。技术不够，Ansel来凑，本来是一件值得称赞的事情，但如果有团队把它变为自己的收费项目，那简直太过于不要脸了，这种邪恶又愚蠢的事情，恐怕没有人会做。 除了清晰平滑的画面，高品质的输出当然也少不了逼真的光照。UE4的Lightmass提供了逼真的间接照明效果，需要用户预先拆分模型UV，然后在UE4编辑器内进行烘焙，最终得到高质量的实时效果。 但打包好的工程是不包含Lightmass烘焙功能的，因为它属于编辑器功能，所以不能在自己的软件里烘焙Lightmass。如果想使用烘焙功能，只能自己整合第三方的烘焙工具。 除了选择流程相对繁琐的烘焙，还可以用 实时光线跟踪，她有多好就不展开说了，之前的文章已经讲过。UE4自身已经整合了 基于dxr的光线跟踪，已经包含不少功能，但如果想直接搬进自己的软件里用，那你可能想多了。 这里不再谈GI的精度、反射里的GI等等，之前的文章已经说过。这次讲一下自带的光线跟踪和各种效果的兼容问题。材质顶点动画是应用非常广泛的技术，由于它在顶点着色器完成计算，不依赖于CPU，所以能完成数量庞大、复杂的 顶点运动，比如大量植被在风中摇摆的效果，水面起伏的效果等等。很遗憾，现在自带的光线跟踪是不支持顶点变化的，就像下面的动图那样，树在摇摆，而树的光线跟踪阴影却是固定不动的。 可能有人觉得上面的树还能忍，那只是因为图太小。看下面的动图，三个金属球的运动是在材质顶点里完成的，可以看到球的阴影根本没有跟着球动，甚至在背后的墙上看到黑块，就像是烘焙过一样。 其实原因也很容易猜到，顶点动画是在顶点着色器完成的，是光栅化管线的重要一环，而光线跟踪拿到的，仅仅是带了位置旋转缩放的网格，她完全不知道顶点着色器做了什么。如果要让顶点运动被正确识别，就需要在构建bvh之前，把顶点计算应用到网格上，这还涉及到每帧重新构建带来的效率问题，绝不是一件易事。 在场景中散布成千上万棵树，远处树木会加载低精度的LOD，大幅降低计算负担，这在光栅化管线里再正常不过。但引入 光线跟踪后，事情就变得没那么简单了。由于LOD0以外的部分不参与自带的光线跟踪计算，远处的物体均不能正确渲染。显然，如果不自行解决这个问题，植被就没戏了。 就算是理所当然的置换，也不是那么的理所当然，它有着和顶点动画一样的问题，显然也不能正常使用。 除了以上提到的，还有不少大小问题需要处理，工作量自然不少。记得之前有团队大肆宣传自己支持 光线跟踪，还以此为收费的重量级元素，价格不菲，后来却沦为几乎免费的功能，想必和这些问题也有联系。 看到这里，自然有人想问，是不是UE5出来以后这些问题都将被解决？到时候好好学习（bái piáo）就可以了？ 前些天，UE5的演示视频引爆游戏和CG圈，引来一百万吨的关注。Lumen技术带来了前所未有的纯动态实时全局光照，着实惊艳无比，让人不由得浮想联翩，它是一套使用了体素+距离场+屏幕空间的混合方案，具有很好的硬件兼容性，不得不说是一次很大的飞跃。演示中到处都是几何形体精细复杂的静态石头，却没有出现动态植被、镜子之类的物体，细心一想也能大致猜到原因，距离场如何高效应对复杂多变的顶点动画，如何计算镜面中的全局光，应该都不是简单的问题。若是想用在高质量 3d可视化上，应该还有很长的路要走，额外的工作量自然也少不了。 下图截自Epic官网 3.法律风险和收益分成 使用UE4提供的源码，就必须遵守它的EULA，这是作为开发者应有的基本意识，这既是对开发者自己负责，更是对用户群负责，蔑视EULA，无异于拿用户利益当玩笑。如果有人一边谈着情怀，一边背地里干着见不得人的事情，那它真的就是过街老鼠。 使用UE4源码二次开发，到底需要注意哪些地方？下面贴个官方地址 `https://www.unrealengine.com/en-US/eula/publishing` 无非就是哪些事情不能做以及怎么分钱的问题。UE4虽然给了完整的源码，但并不意味着全部都能用于发布产品。 条款阐述了许可授予的相关问题，其中明确规定了发布的产品中不能包含引擎内容和未经过打包的付费内容。 什么是引擎内容？就是 UE4编辑器相关的各种工具，小到移动旋转缩放轴，大到刷草刷树的地形编辑工具，这些代码都不能打进自己的项目里。这就意味着，如果想要刷树的功能，就只能自己做，如果想要移动缩放物体，就只能自己做交互，看到这，是不是感觉这额外的工作量还不少呢？直接拿来用虽然可以省掉一吨开发成本，但也要有那个胆子才行。如果有软件的目录里有下图那样的一堆文件夹，说明他明目张胆地剽窃UE的编辑器代码，甚至蠢到还不知道混淆一下代码。如果它被追究法律责任，用户的利益将受到威胁，花的钱将会打水漂，显然是邪恶又愚蠢的行为。 什么是未经过打包的付费内容？付费内容是从市场花钱购买的插件或工具，如果未经打包就发布到产品中，就相当于你买了一个模型以后直接发到网上，别人可以免费拷走，侵犯了作者的利益，当然也是不允许的。 如果你已经用UE4源码模改出自己的项目，就不能以源码形式再许可给其他用户，只要包含 UE4源码的部分都是不允许的。 关于收益分成，赚了钱且超过一定数额，当然要分给Epic，具体条款网站里已经说的很清楚，一般小团队赚的钱少，可能一分钱也不用交，还是很友好的。但如果你满足条件又不交钱，Epic有每季度收取2%滞纳金的权利，自己还将面临各种赔偿，怎么说都是件不划算的事情 除了上述部分以外，还有一些限制，想更具体了解可以仔细研读官方的协议。 作为尊重商业规则和知识产权的开发者，为了自己的利益，为了用户的利益，为了其他开发者的利益，为了不给圈子抹黑，请自觉遵守EULA。 作为用户，应该有意识地保护自己的合法权益，在选择和购买软件时，尽量做到火眼金睛，别被傻乎乎地骗到坑里去。

18年8月13日，英伟达（NVIDIA）发布全新的GPU架构– Turing GPU。Nvidia的新GPU是为视觉效果行业设计和开发的。Nvidia已经意识到视觉效果行业的需求，并通过提供GPU来解决这一难题，该GPU可以支持迄今为止我们所见过的一些最真实的交互式体验。 显然，新的Turing体系结构将帮助那里的数百万艺术家和设计师 实时渲染高质量的场景。借助如此强大的GPU，即使使用最复杂的场景和高度详细的对象，他们也可以期待流畅的工作流程。 SIGGRAPH会议上的公告 18年SIGGRAPH会议在不列颠哥伦比亚省的温哥华举行。Nvidia的创始人兼首席执行官黄仁勋（Jensen Huang）宣布了有关Nvidia新产品的一些非常有趣的事情： ●光线追踪 ●人工智能 ●高级着色和模拟 他们所有的新GPU均具有经过调整以增强3D渲染的全新架构，包括： ●Nvidia Quadro RTX 8000 ●Nvidia Quadro RTX 6000 ●Nvidia Quadro RTX 5000 Nvidia专业可视化副总裁Rob Pette做了他自己的演讲，他说： “ Quadro RTX标志着全球计算机图形业新时代的开始。用户现在可以享受强大的功能，而这些功能预计至少要五年以上才能提供。 设计师和艺术家可以通过光线追踪的逼真的细节与其复杂的设计和视觉效果进行 实时交互。电影制片厂和制片厂现在可以通过其渲染工作量实现更高的吞吐量，从而节省大量时间和成本。” 黄仁勋还宣布了新的Quadro RTX服务器，该服务器设计为可提供高性能和可扩展性的解决方案。有了它，视觉效果行业的专家和科学家就可以轻松应对繁重的工作量。 这不仅适用于科学可视化，而且适用于渲染逼真的场景和要求很高的模拟。Quadro RTX服务器是可以用于按需呈现的新体系结构。这是一个高度可配置的虚拟工作站解决方案。 现在，让我们看看这种新颖的革命性图灵架构。 Nvidia Turing – 3D渲染的未来 如果您是PC硬件发烧友，那么您可能还记得Nvidia在2006年发布CUDA GPU时的巨大飞跃。与CUDA一样，许多专家也认为新的Turing架构。通过将模拟，光栅化，AI和光线跟踪以及所有这些实时信息结合在一起，Nvidia无疑必将对计算机图形学产生巨大影响。 Nvidia的工程师通过使实时光线追踪成为可能，重新发明了计算机图形。他们开发了全新的GPU内核-RT内核和Tensor内核。RT在那里可以加快光线追踪，而Tensor核心用于AI推理。 这如何影响 实时3D渲染？RT内核用于计算声光在3D环境中的传播方式。Turing架构使RT内核能够比上一代GPU快25倍地处理光线跟踪。最大速度为每秒10 Giga Rays。 张量核心在那里为图灵架构注入新鲜空气。它们用于推理和深度学习。根据规范，这些内核每秒可提供多达500万亿张量的Tensor操作。Tensor核心正是使AI增强功能快速闪电化的原因。其中一些功能包括视频重新定时，降噪和分辨率缩放。 光线追踪的力量 得益于其全新的架构以及闪电般的RT和Tensor内核，新的Nvidia GPU可以在全新的水平上交付广为人知的光线追踪技术。视觉效果行业的专家使用光线跟踪来生成高质量的图像。 您在使用CGI的电影中看到的所有这些阴影，折射和反射都由GPU处理。对于那些不知道光线追踪是什么的人，让我们解释一下。 由于光束从其表面反射，我们所有人都能看到物体。光线追踪是一种专注于逆转此过程的技术。它遵循光束从观看者的眼睛（摄像机视图）向后到达当前聚焦对象的路径。 光线跟踪彻底改变了计算机生成3D图像的方式，从而使Nvidia成为第一家过渡到制造GPU架构以进行3D渲染的公司。 射线追踪技术完全消除了现在过时的栅格化，该技术在计算上非常耗费精力。这仅仅是因为3D对象有时可以包含数百万个多边形，每个多边形都包含有关纹理，颜色和确定环境中表面方向的度量的信息。 现在，想象一个包含几个3D对象的场景。借助数百万个多边形，现代4K显示屏中数百万个像素以及每秒30 Hz至90 Hz的刷新率，光栅化给GPU带来了巨大压力。 生成场景时，光线跟踪的工作原理完全不同。它跟踪光线的路径，并通过2D观察表面上的每个像素。然后，它使用该信息生成场景的3D模型。 光线跟踪收集的信息可以是以下任意信息：挡光块，阴影，从一个对象到另一个对象的光反射，折射等。您可能已经猜到了，“光线跟踪”也需要大量计算。这就是Nvidia必须等待Turing架构以及强大的RT和Tensor内核付诸实施的原因。 今年的SIGGRAPH会议无疑对我们产生了影响。英伟达推出了基于革命性图灵架构的全新GPU。通过 实时光线追踪，Nvidia为永久改变3D渲染领域设定了稳定的路线。