在本教程中将展示虚幻引擎中的光线追踪功能。为了比较光线追踪引入的变化，我从头开始构建了一个独特的环境，其中包括各种材料和模块化资产。光线追踪是一个很棒的工具，可以让你更好地控制场景的视觉方面。

启用光线追踪的展示场景的主要镜头

基本要求和设置

要在您的项目中启用光线追踪，您需要安装 Unreal Engine 版本 4.22.2（或更高版本）、Windows Build 1809（或最新更新）和安装了最新驱动程序的 Nvidia 显卡（RTX 或 10 系列） . 目前并非所有 10 系列卡都支持，请查看 Nvidia 的官方网站，看看您的是否兼容。在引擎内部，在项目设置中强制 DirectX 模式，启用光线追踪并启用皮肤缓存（如果尚未启用），然后重新启动引擎。

在虚幻中启用光线追踪的设置

光线追踪阴影

现在应该在您的项目中启用光线追踪。如果场景中有任何预先存在的灯光，请确保在灯光的 Details 面板中启用了 Cast Raytraced Shadows。默认情况下，任何新创建的灯光都会启用此设置。我决定用一个定向光来照亮我的场景，以尽可能真实地呈现真实世界的场景，其中废墟只会被太阳照亮。

左侧的默认灯光与右侧带有光线追踪阴影的同一灯光相比

阴影控制

要控制阴影的锐度，请在每个灯光的 Details 面板中更改 Source Angle（或 Source Radius）：值越高，阴影越柔和。

请注意阴影是如何随着距离对象之间的接触点越远而逐渐柔和的，就像在现实生活中一样。

源角度值如何影响阴影

后处理量

所有新的光线追踪功能都可以通过控制台命令或后期处理量进行控制。要使用它，请在“模式”面板的“卷”选项卡中找到它，然后将其放入关卡中。然后将体积的边界设置为 Infinite Extent 以影响整个场景或将其缩放到您的偏好。

检查后处理卷中的未绑定

光线追踪反射

启用光线追踪后，反射类型已更改。正如您在屏幕截图中看到的那样，关卡中存在的所有元素都会出现在右侧地球的倒影中，尽管它们位于框架之外。光线追踪反射对性能有非常大的影响，但是有很多方法可以降低它们的计算成本。

屏幕空间反射和光线追踪反射之间的区别

反射控制最大粗糙度

为了提高性能，我们可以通过在 Post Process Volume 内的 Ray Tracing Reflection 部分设置一个限制来限制将要使用 Ray Tracing 的反射量。在 Details 面板中，查找 Max Roughness，（默认设置为 0.6）在我的情况下，我将其降低到 0.2，因为我没有很多需要精确反射的材料。要可视化场景中的粗糙度值，您可以在视口顶部的缓冲区可视化下拉菜单中切换到粗糙度。要返回默认视图模式，请按 Alt+4。

粗糙度缓冲区可视化和最大粗糙度设置

射线距离

为了进一步提高性能，我们可以限制分散在整个场景中以跟踪反射的光线的传播距离。我们可以通过命令“r.RayTracing.Reflections.MaxRayDistance”来做到这一点，其中输入值表示与相机的距离。通过降低该值，远离相机的物体将不会出现在反射中。正如您在屏幕截图中看到的，将值降低到 3,500 个单位后，远处的神殿在反射中不再可见。

从左到右，我每次将 Max Ray Distance 值减半

反射控制最大反弹

Max Bounces 设置设置反射使用的最大反弹次数。在我的场景中，将值增加到 2 可以使影响石材装饰的反射反映在金色工件上，如果场景中有多个高反射表面，这种变化会更加剧烈。

反射表面上的最大反弹值比较

每个像素的反射控制样本

增加每个像素的样本可以提高反射的准确性。在我的场景中，如果我将每像素的样本数提高到 4，反射的阴影会变得稍微亮一些并且不是漆黑一片。

比较的每像素样本值

反射阴影控制

此设置有 3 个选项，如我的屏幕截图所示。我发现在大多数情况下，区域阴影看起来很嘈杂，但可以通过调整以前的设置来提高它们的质量。

反射阴影类型比较

反射降噪器

此功能通过智能地优化最终的光线追踪反射输出，可以减少用于计算的光线。降噪器默认启用，您可以使用命令“r.Reflections.Denoiser 0”禁用它。

反射降噪器在运行

光线追踪环境遮挡

也可以从 Post Process Volume 的 Details 面板更改环境光遮挡类型。使用默认设置时，环境光遮蔽看起来更强烈，但额外的控件使光线追踪版本也更加明显。

比较环境光遮挡类型

光线追踪 GI

Ray Traced GI 是动态的，可以对实时材质变化做出精美的反应。在我的场景中启用此设置极大地提高了阴影的质量和材质的真实感。在任何带有移动物体或动态材质的场景中，您都会注意到 GI 如何实时更新，这对于游戏玩法和视觉叙事来说可能至关重要。

GI类型比较

GI controls

Max Bounces 控制用于计算 GI 的光线的反弹。增加此值会进一步使阴影变亮并提高其着色的准确性。与大多数光线追踪设置一样，我不建议进一步增加此值，除非您正在渲染静态图像。

GI最大值。反弹增加影响损坏的列

光线追踪半透明

“详细信息”面板中的半透明类型有两个选项，光栅和光线追踪。启用光线追踪半透明使我的关卡中的玻璃球看起来正确折射。

半透明类型比较

半透明控制

半透明的阴影设置类似于反射阴影控件。有两种不同类型的阴影可用，或者可以完全禁用它们。在这个场景中，阴影主要是由雕像的手握着球体投射的。

影响球形网格的半透明阴影

着色器复杂度

在使用光线追踪时，拥有相同类型的着色器可以提高性能。您可以通过视口中“视图模式”下拉菜单中的“光线追踪调试”选项来可视化着色类型。在这种情况下，右侧的球体使用半透明着色器，中间的蕨类植物使用蒙版着色器，它们分别显示为红色和紫色，与默认着色器的绿色形成对比。

着色模型 ID 缓冲区类型

世界位置偏移和树叶

光线追踪目前不支持世界位置偏移。此材质功能用于大多数使用它来模拟风运动的树叶着色器，并且激活光线追踪将使受影响的网格渲染不正确。

光线追踪和世界位置偏移的问题

体积雾

不幸的是，光线追踪尚不支持的另一个功能是体积雾。在我的环境中，我使用雾来增强金色工件的光泽度，正如您所见，水中的反射完全没有黄色光晕。

光线追踪反射不支持体积雾

材料中的光线追踪质量开关

为了简化计算并进一步优化场景，材质编辑器中引入了一个新节点，允许您为要与光线追踪一起使用的每个材质参数指示替代输入。此节点非常有用，例如简化具有平移纹理的材质或设置特定的粗糙度值。

材质图中的“RayTracingQualitySwitchReplace”节点

影响光线追踪计算的地理复杂性

使用光线追踪时，场景中有大量高度详细的几何图形会极大地影响性能。光滑和干净的表面将使投射的光线均匀地反弹并简化计算。在我的场景中，用更简单的网格替换两个雕像（包含很多裂缝），将性能提高了几乎每秒一整帧。

几何图形顶部的线框

使用光线追踪进行渲染

通过 Sequencer Editor 渲染图像序列或视频时，前几帧可能显得非常嘈杂，这是因为光线追踪 GI 和反射需要几帧来计算，即使在动画设置中启用预热帧时也是如此。在使用关键帧元素设置渲染时请记住这一点。

不同渲染帧中的光线追踪 GI

光线追踪的影响

在我的关卡周围放置摄像机时，我遇到了一个很好的例子，说明光线追踪可以在多大程度上改善环境的视觉读取。当然，有很多方法可以在不启用光线追踪的情况下改善全局光照，但请记住，光线追踪 GI 是动态的，因此更改地形颜色会立即更新间接光照，而无需重新烘焙光照贴图。

影响神殿天花板的光线追踪 GI

路径追踪

新的虚幻更新还包括一个实验性的路径追踪器。这个工具在场景中投射更多的光线，并使用它们来计算网格的各个方面，从基色到法线，基本上就像 V-Ray 等传统渲染引擎一样工作。

路径跟踪可以在视口的“视图模式”下拉菜单中访问，正如您所见，它渲染了一个定义良好的图像，可以用来比较场景在传统渲染器中的外观。

路径追踪与默认光栅化和光线追踪渲染的比较

生成的 LOD

我强烈建议您为每个资产使用不同的 LOD（细节级别）网格。幸运的是，您可以从静态网格体编辑器的详细信息面板直接在引擎中生成它们。

颜色分级

为了提高渲染质量，后期处理卷中提供了多种工具。我建议从 Volume 的 Details 面板中的 Global Color Grading 设置开始，并且总是有一个参考来匹配。

显示 FPS

让您控制场景中的性能的一个重要工具是 FPS 计数器。在视口中按 Ctrl+Shift+H，您现在将不断指示构建项目后关卡将如何执行，再次按快捷方式以隐藏计数器。

查看模式和缓冲区可视化

在视口中，您可以访问多种视图模式，我使用最多的是粗糙度和环境光遮蔽，它们位于缓冲区可视化类别中。

总结

如果虚幻引擎要是开启光线追踪，那么对整体电脑的硬件要求也是特别高的，对于很多初学者和个人以及需要大场景制作的伙伴们来说，这些硬件成本较高，而且随着软件的不断更新换代，电脑也要随之不断更换，更多的cg设计师们都开始由传统电脑转换到使用呆猫云桌面，云端制作和渲染，全流程服务，高性能存储高性能电脑以及软件中心等一应俱全。

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