UE4 Ray Tracingによる リアルタイムコンテンツ制作
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講演動画はこちら https://www.youtube.com/watch?v=C_xkgdsnm0I スライドデータはこちらからダウンロード可能です https://epicgames.box.com/s/sa3h9b96xvik2rzmjeyhoofl83xm0ce0 発表者：小林 浩之（Epic Games Japan） 本スライドは2020年8月17日(月)から2020年8月24日(月)に行われた勉強会「 UE4 Ray Tracing Night Week」の講演資料となります。
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UE4 Ray Tracingによる リアルタイムコンテンツ制作
- 1. UE4 Ray Tracingによる リアルタイムコンテンツ制作 Epic Games Japan / Technical Artist Developer Relations 小林 浩之
- 2. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing in UE4.25
- 3. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing in UE4.25 Production Ready !
- 6. #UE4 | @UNREALENGINE AO、GI、Sky Light、Soft Shadow、Reflection、Tranlucency全部乗せ！4k60fps！
- 11. #UE4 | @UNREALENGINE レイトレ検証 ● Ambient Occlusion ● Global Illumination ● Sky Light ● Reflection ● Translucency 検証環境 RTX 2080ti Full HD
- 14. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Ambient Occlusion Ray TracingSSAO
- 15. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Ambient Occlusion 品質が高く、パフォーマンスも良好 解像度にもよるがSSAOとの差は1～2ms程度 Ray TracingSSAO
- 17. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Ambient Occlusion 走行時静止時 動くとどうなる？ 若干ノイズが増えた
- 18. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Ambient Occlusion AOのみLit 動くとどうなる？ Lit状態ならほとんど目立たないため問題なし
- 20. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination 夏 冬 季節変化や時間変化にも対応可能！
- 22. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination 処理負荷内訳を見てみると・・・
- 23. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Sky Light Global Illumination Reflection 処理負荷内訳を見てみると・・・
- 24. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Sky Light Global Illumination Reflection 処理負荷内訳を見てみると・・・
- 25. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Sky Light Global Illumination Reflection 約31ms！！ 処理負荷内訳を見てみると・・・
- 27. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Sky Light Global Illumination Reflection Brute Force Sample Per Pixel 4
- 28. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination RTGIのタイプ ● Brute Force ● Final Gather Post Process Volumeから変更可能
- 29. #UE4 | @UNREALENGINE Final Gatherならどうか？
- 30. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Final Gather Sample Per Pixel 4
- 31. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Final Gather Sample Per Pixel 4 約9ms！！
- 33. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Final GatherBrute Force 動くとどうなる？
- 34. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Final GatherBrute Force 動くとどうなる？ Final Gatherは動きに弱かった・・・
- 35. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination 動くとどうなる？ Sample Per Pixel 64Sample Per Pixel 4 サンプル数を上げてもあまりかわらず
- 36. #UE4 | @UNREALENGINE Brute ForceのSample Per Pixelを下げてみる
- 37. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Brute Force Sample Per Pixel 1 約7ms！！
- 38. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Brute Force Sample Per Pixel 1Sample Per Pixel 4 サンプル数を上げた方がキレイではあるが、大差はない
- 39. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Brute Force 走行時静止時 Final Gatherほどではないが、動くとノイズが目立つ
- 40. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination Final Gather ● 軽い ● 動きに弱い ノイズが増え、ほぼまともには映らない Brute Force ● 重い Sample Per Pixel 1~2ならリアルタイムも可？ ● 動きに対してはFinal Gatherよりマシ でもやはりノイズは増えるし、目立ってしまう
- 41. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Global Illumination 結局どちらも動きには弱い！ Final Gather ● 軽い ● 動きに弱い ノイズが増え、ほぼまともには映らない Brute Force ● 重い Sample Per Pixel 1~2ならリアルタイムも可？ ● 動きに対してはFinal Gatherよりマシ でもやはりノイズは増えるし、目立ってしまう
- 44. #UE4 | @UNREALENGINE Global Illumination Denoiser デノイザ関連のコンソールコマンドも用意されてます r.Raytracingじゃないので注意 GIとSky Lightのデノイザは共通
- 45. #UE4 | @UNREALENGINE Global Illumination Denoiser r.GlobalIllumination.Denoiser.PreConvolution=2 ● 値を上げることでノイズをある程度抑えるが全体的にぼんやりした印象になる ● デフォルト1、増やすほど負荷が増える r.GlobalIllumination.Denoiser.ReconstructionSamples=1 ● 値を下げることでノイズのパカつきが抑えられる ● デフォルト16
- 46. #UE4 | @UNREALENGINE Global Illumination Denoiser r.GlobalIllumination.Denoiser.PreConvolution 値を上げるほどPreConvolutionのパスが増え、処理負荷も上がっていく PreConvolution=4 PreConvolution=1
- 47. #UE4 | @UNREALENGINE Global Illumination Denoiser デノイザ調整 PreConvolution=2PreConvolution=1 ReconstructionSamples＝1ReconstructionSamples＝16 動かしてもだいぶ目立たなくなった！
- 48. #UE4 | @UNREALENGINE Global Illumination Denoiser PreConvolution=1 ReconstructionSamples＝16
- 49. #UE4 | @UNREALENGINE Global Illumination Denoiser PreConvolution=2 ReconstructionSamples＝1
- 50. #UE4 | @UNREALENGINE Sky Light
- 51. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Sky Light シャドウ関連の問題 ● MaskedマテリアルのシャドウがOpacity Maskを無視する ● マテリアルエレメント毎のキャストシャドウが効かない ● リフレクションに映るSky Lightの見た目が違う
- 52. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Sky Light r.RayTracing.SkyLight.EnableTwoSidedGeometry=0で回避 両面描画なマテリアルのシャドウを有効にするかどうか 植物などの影が濃くなりすぎる場合があるためオフに MaskedマテリアルのシャドウがOpacity Maskを無視する
- 53. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Sky Light 影を落としたくない窓ガラスは別オブジェクトにして回避 マテリアルエレメント毎のキャストシャドウが効かない
- 54. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Sky Light シャドウありシャドウなし r.RayTracing.Reflections.RayTraceSkyLightContribution=1 レイトレリフレクション内でスカイライトシャドウを描画する デノイズがかからなかったりで全く同じ見た目にはならず、かなり暗くなる リフレクションに映るSky Lightの見た目が違う
- 55. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Sky Light 走行時静止時 動くとどうなる？ GIほどではないがやはり動くと目立つ
- 56. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Sky Light 調整後調整前 デノイザ調整 GIと同じくデノイザを調整して解決！
- 58. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Sky Light 走行時静止時 動くとどうなる？ ほんの少しノイズが増えているがほとんど問題なし
- 59. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection RT Reflectionには正しく映らないものが多い ● AO ● Global Illumination ● デノイズされたSky LightやSoft Shadow ● SubSurface Scattering などなど
- 60. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection RT Reflectionには正しく映らないものが多い
- 61. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection Two Sidedマテリアルの陰影が ピンク色になってしまう
- 62. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection Two Sidedマテリアルがピンク色になる シェーダーコードの書き換えで解決！ #if MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE || MATERIAL_SHADINGMODEL_TWOSIDED_FOLIAGE uint ShadingModel = GetMaterialShadingModel(PixelMaterialInputs); if ( ShadingModel == SHADINGMODELID_SUBSURFACE || ShadingModel == SHADINGMODELID_TWOSIDED_FOLIAGE ) { Payload.CustomData = GetMaterialSubsurfaceData(PixelMaterialInputs); } #endif EngineShadersPrivateRayTracingRayTracingMaterialHitShaders.usf 385行目辺り
- 63. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection AfterBefore 4.26で修正予定 もんしょさん＆篠山さん ありがとうございます！
- 64. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection Sky Lightのシャドウが描かれず 明るすぎ
- 65. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection Sky Lightのシャドウが描かれず明るすぎる RayTraceSkyLightContribution=1 or AfterBefore
- 66. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection Sky Lightのシャドウが描かれず明るすぎる だいぶ暗くなってしまうけど・・・ RayTraceSkyLightContribution=1 or
- 67. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection Sky Lightのシャドウが描かれず明るすぎる Lit状態ならさほど気にならない RayTraceSkyLightContribution=1 or
- 68. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection ソフトシャドウも選択できるが デノイズがかからず粗い
- 69. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection ソフトシャドウも選択できるが、デノイズがかかっておらず粗い Normalで歪めたり、ある程度粗い材質なら目立たない LitReflection
- 70. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection ソフトシャドウも選択できるが、デノイズがかかっておらず粗い Normalで歪めたり、ある程度粗い材質なら目立たない Roughness高めRoughness低め
- 71. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Reflection 今回は使わなかったが、リフレクション関連のデノイザオプションもある
- 73. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Translucency Reflection、Refractionに正しく映らないものが多い ● AO ● Global Illumination ● デノイズされたSky LightやSoft Shadow ● SubSurface Scattering などなど
- 74. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Translucency RT Translucencyの屈折 正確に映らない情報が多く、動かした時のノイズも多め
- 75. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Translucency 残念ながらRefractionは不採用 Refractionをオフ、Max Refraction Rays 1で運用
- 76. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Translucency 描画面積の小さいProp程度ならアリかも？ 残念ながらRefractionは不採用
- 77. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Translucency RT Translucencyの反射 Refractionオフでも使用可能
- 78. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Translucency 走行時静止時 動くとどうなる？ 不透明リフレクションと同じく、動いてもさほど気にならない
- 79. #UE4 | @UNREALENGINE Ray Tracing Translucency NvidiaのRTX Branch https://github.com/NvPhysX/UnrealEngine/tree/RTX-4.25 半透明の描画はラスタライズで、反射部分だけレイトレで行う Hybrid Translucencyというのもある
- 80. #UE4 | @UNREALENGINE レイトレ検証まとめ ● Ambient Occlusion ● Global Illumination ● Sky Light ● Reflection ● Translucency
- 81. #UE4 | @UNREALENGINE レイトレ検証まとめ Ambient Occlusion ● クオリティ、パフォーマンスともに優秀 積極的に使っていきたい
- 82. #UE4 | @UNREALENGINE レイトレ検証まとめ Global Illumination ● パフォーマンスに難あり ● 速い動きに弱い ● デノイザの調整でリアルタイムも可
- 83. #UE4 | @UNREALENGINE レイトレ検証まとめ Sky Light ● シャドウ関連の問題に注意 ● 速い動きに弱いが、GIと同じくデノイザの調整で改善
- 84. #UE4 | @UNREALENGINE レイトレ検証まとめ Reflection ● 反射に正確に映らない部分を把握しておく ● 粗が目立つ部分はNormalやRoughnessの調整で誤魔化せる
- 85. #UE4 | @UNREALENGINE レイトレ検証まとめ Translucency ● ReflectionとRefractionに正確に映らない部分を把握しておく ● 広い面積でRefractionを使うのは厳しいかも ● Refractionを切って反射だけ使うこともできる 反射も不要であればラスタライズでいいかも
- 86. #UE4 | @UNREALENGINE 完全動的なシーンができた！ RTX2080ti 1920 x 1080 30fps前後
- 88. #UE4 | @UNREALENGINE Sun and Sky を使ったライティング
- 89. #UE4 | @UNREALENGINE Sun and Sky 座標や時間からライティングをシミュレーション Sun and Skyのドキュメント https://docs.unrealengine.com/ja/Engine/Rendering/LightingAndShadows/SunSky/index.html
- 90. #UE4 | @UNREALENGINE Sun and Sky 時間や季節の変化が自由自在に！ ※雪景色を作る場合は冬用アセットが必要
- 93. #UE4 | @UNREALENGINE 検証内容 ● Ambient Occlusion ● Global Illumination ● Sky Light ● Translucency ● Reflection
- 94. #UE4 | @UNREALENGINE 検証内容 ● Ambient Occlusion ● Global Illumination ● Sky Light ● Translucency ● Reflection 今回は未使用
- 96. #UE4 | @UNREALENGINE クラゲを作るからには・・・ ● すりガラスのようなやわらかい透け感を表現したい ● DoFかけたい
- 98. #UE4 | @UNREALENGINE 半透明表現検証 RT ReflectionのRoughnessのような効果がほしい Roughness 0.25Roughness 0.0
- 99. #UE4 | @UNREALENGINE 半透明表現検証 RT ReflectionのRoughnessのような効果がほしい 残念ながらレイトレ半透明では不可能
- 101. #UE4 | @UNREALENGINE 半透明表現検証 RT ReflectionのRoughnessのような効果がほしい リフレクションレイを突き抜けさせれば 半透明っぽくなるのでは・・・？
- 104. #UE4 | @UNREALENGINE 半透明表現検証 RT Reflectionを利用して半透明っぽくする 反転したカメラベクトルを法線とすることで・・・
- 105. #UE4 | @UNREALENGINE 半透明表現検証 RT Reflectionを利用して半透明っぽくする Tangent Space Normalを切る必要あり
- 106. #UE4 | @UNREALENGINE 半透明表現検証 RT Reflectionを利用して半透明っぽくする ほぼ真逆にレイが飛ぶ
- 107. #UE4 | @UNREALENGINE 半透明表現検証 RT Reflectionを利用して半透明っぽくする RoughnessやNormalを工夫して すりガラスっぽく
- 110. #UE4 | @UNREALENGINE Reflection半透明の注意点 ● メッシュが重なった分Reflectionのバウンス回数を増やさないといけない 他の反射物にも影響が出る 複雑な形状ほどバウンス数が必要で、処理負荷に繋がる可能性も ● そもそも想定された使い方ではない 今回はReflectionのみの運用だったので無事だったが、どこに悪影響が出るか分からない 今後のアップデートでシェーダーが書き変わればできなくなる可能性も
- 111. #UE4 | @UNREALENGINE 狙っていたぼんやり透ける感じ & DoFが表現できた！
- 116. #UE4 | @UNREALENGINE UE4でレイトレコンテンツを作るメリット、デメリット メリット ● ライティングの動的変化 Sun and Skyと組み合わせることで簡単に日時や季節変化をシミュレートできる 列車や飛行機の中など、動くものへのライティングに対応できる ● 物理的な正確さ ReflectionやGIが正確かつ動的になり、今まで困難だった表現も可能に ● イテレーションの速さ ベイク不要なのでもちろんLight Mapも不要 モデル作成からライティングのチェックまでがかなり早くなる
- 117. #UE4 | @UNREALENGINE UE4でレイトレコンテンツを作るメリット、デメリット デメリット ● 処理負荷 GIを筆頭に従来の機能と比べるとかなり重い シーンによっては従来の表現でも十分なクオリティを出せている場合もある ● 未対応な部分 リフレクションや半透明の映り込みなど、苦手とする部分がある ● 動きが付くと基本的にノイズが増える 今回は遅めに動かしてはいたが、それでもGIのノイズは厳しかった 更に速い動きになるとまた別の対応が必要かも