Environment Probe

Environment Probe — это источник света, который также обеспечивает отражение на объекте внутри своего объема с помощью кубической карты (предварительно запеченной или динамически изменяющейся для каждого кадра). В UNIGINE , Environment Probe имеет три типа проекций:

• Прямоугольная проекция — лучше подходит для сцен в помещении (когда комната имеет форму 3D-коробки) или сцен на открытом пространстве в форме коробки (переулок между зданиями).
• Сферическая проекция — лучше работает в случаях сферических отражений.
• Raymarching — работает во всех остальных случаях, используется для отражений от окружающих поверхностей различной формы. Освещение расчитывается по физическим формулам, обеспечивая большую реалистичность отражений и диффузного освещения по сравнению с проекциями Box и Sphere, а следовательно и требуя больше ресурсов.

С помощью Environment Probe вы можете создавать отражения вместо создания отражающих материалов.

Примечание

По умолчанию Environment Probe используется только для отражений; что касается освещения, рекомендуется моделировать его с помощью Voxel Probe и Карты освещения . Такой подход обеспечивает наилучший результат, однако вы все равно можете использовать Environment Probe для непрямого освещения.

Смотрите также#

Environment Probe — отличный инструмент для повышения производительности, уменьшения количества материалов и облегчения жизни дизайнерам контента.

Environment Probe использует кубические карты, которые были запечены (или получены с помощью специального инструмента). Кубическая карта будет играть роль отражения и имитации света. Вот пример:

У нас есть два дома с разным цветом интерьера, и мы помещаем в них одинаковые предметы (с отражающим материалом, например, металл). Что случится?

Если не говорить о динамических отражениях, вам нужно отразить интерьер на каждом объекте. Но интерьеры имеют разный окружающий цвет, поэтому вам нужно создать для них 2 разных материала. Совсем не оптимизирован.

Environment Probe устраняет этот недостаток. После того, как вы добавили объект, вы не думаете об отражающем материале для него. Environment Probe отобразит кубическую карту на объект.

Есть разница в отображении кубических карт на прозрачные и непрозрачные объекты:

• Если объект прозрачный, Environment Probe отобразит кубическую карту, только если весь объект находится внутри радиуса Environment Probe. В противном случае на объект вообще не повлияет Environment Probe.
• Если объект непрозрачен, Environment Probe отобразит кубическую карту на любую часть объекта, которая находится внутри.

Прозрачный объект, на который влияет Environment Probe	Непрозрачный объект, на который влияет Environment Probe

Если вы поместите несколько нод Environment Probe, которые влияют на непрозрачный объект (отображаемый в отложенный проход ) их кубические карты будут плавно смешаны. Вот пример длинного коридора, стены которого выкрашены в разные цвета.

Мы помещаем две ноды Environment Probe, и оба они влияют на объект (когда объект находится в области пересечения). Если у вас большие локации, вы должны использовать несколько нод Environment Probe вместо одного, чтобы сделать окончательное изображение более реалистичным.

Эффект SSR (Screen Space Reflections) делает конечное изображение более реалистичным, поскольку он добавляет отражения, которые невозможно запечь в кубические карты. Использование Environment Probe и SSR — отличный метод для довольно быстрой имитации отражений с динамическим освещением.

Множество Environment Probes для прозрачных объектов#

Параметр Multiple Environment Probes установлен для прозрачного объекта (отображаемого в forward pass ) позволяет нескольким нодам Environment Probe воздействовать на объект и отображать на него свои кубические карты.

• Когда опция отключена, только последний набор Environment Probe будет влиять на объект. При этом весь объект должен находиться внутри радиуса Environment Probe. В противном случае этот Environment Probe на него вообще не повлияет.
• Когда опция включена, объект будет освещен всей Environment Probe: каждый зонд будет воздействовать на ту часть объекта, которая находится внутри зонда. Кубические карты нод Environment Probe будут смешаны в областях пересечения.

Примечание

Рендеринг нескольких нод Environment Probe включается через Rendering -> Transparent -> Multiple Environment Probes.

Multiple Environment Probes выключен: объекту сопоставляется только левая кубическая карта	Multiple Environment Probes включен: обе кубические карты отображаются и смешиваются

Чтобы добавить ноду Environment Probe в сцену через UnigineEditor, сделайте следующее:

1. Запустите проект с UnigineEditor.

2. В меню выберите Create -> Lights и выберите необходимую форму Environment Probe: Box, Sphere или Raymarching. После создания можно изменить исходную форму проекции в окне Parameters.

   

3. Поместите Environment Probe.
4. Возьмите текстуру кубической карты для Environment Probe. Вы можете получить его через окно Parameters или использовать инструмент Bake Lighting.
5. Отрегулируйте настройки Environment Probe.

Когда Environment Probe выбран в окне просмотра UnigineEditor, эталонные сферы визуализируются в центре probe:

• Сфера непрямых отражений помогает оценить отражение, обеспечиваемое probe.
• Сфера непрямого рассеивания помогает оценить окружающее освещение, обеспечиваемое probe (требуется включить опцию Indirect Diffuse).

Настройки Environment Probe можно найти на вкладке Node окна Parameters. Эта вкладка содержит как параметры, относящиеся ко всем источникам света так и параметры, специфичные для Environment Probe. Последние описаны ниже.

Общие параметры#

Тип проекции, которая будет использоваться Environment Probe:	Box projection — лучше подходит для сцен в помещении (когда комната имеет форму 3D-коробки) или сцен на открытом пространстве прямоугольной формы (переулок между зданиями). Sphere projection — лучше работает в случаях сферических отражений. Raymarching — работает во всех остальных случаях, используется для отражений от окружающих поверхностей различной формы. Освещение расчитывается по физическим формулам, обеспечивая большую реалистичность отражений и диффузного освещения по сравнению с проекциями Box и Sphere, а следовательно и требуя больше ресурсов.
Box Projection Size	Задает размер проекции.
Attenuation Distance	Устанавливает расстояние затухания для Environment Probe.
Attenuation Power	Устанавливает мощность затухания для Environment Probe.

Параметры рендеринга#

Color	Устанавливает цвет свет в формате RGBA . Цвет определяет правдоподобие виртуального изображения и его эстетическую составляющую.
Intensity	Устанавливает светлый цвет множитель , который обеспечивает точный контроль интенсивности цвета излучаемого света: Минимальное значение 1 соответствует наименее насыщенному цвету света. Максимальное значение 100 соответствует самому яркому и интенсивному цвету.
Shadow Mask	Shadow маска управляет рендерингом тени, отбрасываемой объектом, освещенным источником света.
Viewport Mask	Устанавливает маску Viewport для света.
Visibility Distance	Расстояние от камеры в единицах, до которого будет отображаться Environment Probe.
Fade Distance	Расстояние от камеры в единицах, начиная с которого Environment Probe начинает постепенно исчезать.
Render On Water	Отображает Environment Probe на поверхности воды.
Render On Transparent	Отображает Environment Probe на прозрачных поверхностях.
Multiply By Sky Color	Включает влияние цвет солнечного света на Environment Probe. Примечание Если этот параметр включен, цвет Environment Probe становится черным ночью или оранжевым на закате.
Additive Blending	Включает режим аддитивного смешивания для Environment Probe. Эта опция обеспечивает большую гибкость в управлении освещением и отражениями. Вы можете использовать его для смешивания освещения и отражений нескольких нод Environment Probe вместе и управления ими по отдельности.
Noise Frame Number	Количество вариаций шумового рисунка, который меняется каждый кадр. Большие значения приводят к более динамичному эффекту шума, но при значительном временном накоплении кадров изображение будет выглядеть так, как будто используется больше лучей. Меньшие значения приводят к более статичному шумовому рисунку.
Last Step Cubemap	Позволяет выбрать кубическую карту, которая будет использоваться на последнем шаге прохода лучей: Environment Probe — для последнего шага используется та же кубическая карта, что и для всех предыдущих шагов. Only Sky — кубическая карта содержит только небо и облака. Эта опция предназначена для устранения некорректного параллакса, который может возникнуть в отражениях из-за бесконечной длины последнего шага.

Косвенные диффузные и зеркальные параметры#

В общем случае существует две группы параметров:

Indirect Diffuse	Включает непрямое рассеянное (окружающее) освещение для Environment Probe. По умолчанию Environment Probe используется только для отражений; что касается освещения, рекомендуется имитировать его с помощью Voxel Probe и световых карт — такой подход обеспечивает наилучший результат. Однако вы все равно можете использовать Environment Probe для непрямого рассеянного освещения, включив эту опцию.
Indirect Specular	Включает отраженное освещение для Environment Probe.

Параметры различаются в зависимости от типа Environment Probe.

Сферическая проекция#

Contrast	Устанавливает контрастность непрямого рассеянного освещения.
Parallax	Позволяет отображать отражения с учетом положения камеры. Когда эта опция отключена, кубические карты отражения просто проецируются на объекты и не учитывают перспективу зрителя. 0 (минимум) — коррекция параллакса отключена (отражения будут выглядеть так, как будто объекты бесконечно удалены). 1 (максимум) — включена коррекция параллакса (отражения будут выглядеть так, как будто объекты находятся на расстоянии, близком к радиусу Environment Probe). Промежуточные значения представляют собой коэффициент линейной интерполяции для коррекции параллакса и должны устанавливаться, когда используется значение Environment Probe для размещения объекта среднего или малого размера в окружающей среде для дополнительной коррекции, при необходимости. Примечание Коррекция параллакса не влияет на отражения на прозрачных объектах.
Cubic Filtering	Включает бикубическую интерполяцию для кубической карты Environment Probe вместо стандартной билинейной интерполяции. Этот эффект применяется только к отражённому освещению и рассчитывается, если у пикселя низкое значение Roughness. Изменения затрагивают только первый мип-уровень кубической карты. Эффект визуально представляет собой лёгкое размытие соседних пикселей. Однако это не является антиалиасингом и может повлиять на качество изображения для Probe высокого разрешения. Эту опцию можно сочетать с sRGB Filtering Correction для достижения более плавного градиента между пикселями. Примечание Включение этой опции влияет на производительность, поэтому рекомендуется использовать её только для Environment Probe, влияющих на большое количество отражающих/зеркальных пикселей, особенно если Probe с низким разрешением в режиме реального времени. Чтобы эта опция работала для прозрачных поверхностей, необходимо включить состояние Reflection Cubic Filtering для материала (для непрозрачных материалов опция применяется автоматически). Опция не применяется для импосторов.

Прямоугольная проекция#

Ambient Parallax	Позволяет имитировать глобальное освещение. Environment Probe генерирует поддельный GI с помощью кубической карты.
Contrast	Устанавливает контрастность непрямого рассеянного освещения.
Gloss Corners	Интенсивность отраженного блеска вблизи углов проекции прямоугольника.
Cubic Filtering	См. выше.

Raymarching#

Num Rays	Количество лучей на пиксель, которые используются для расчета рассеянного/отраженного освещения от шероховатых поверхностей. Использование большего количества лучей обеспечивает более точный расчет отражения от шероховатых поверхностей, однако это обходится дороже.
Num Steps	Количество шагов на луч, которые используются для вычисления трассировки. Количество шагов определяет точность измерения рассеянного/отраженного освещения и оказывает существенное влияние на производительность. Чем выше значение, тем точнее учитываются препятствия между объектами.
Step Size	Размер шага трассировки, используемого для расчета рассеянного/отраженного освещения. Более высокие значения приводят к более длинным трассировкам (однако крошечные объекты могут отсутствовать), более низкие значения приводят к более детальному отражению крошечных объектов.
Num Steps Roughness Threshold	Значение шероховатости, при котором количество шагов (Num Steps) равно 1. Это необходимо для оптимизации, так как максимально корректный расчет матовых отражений может оказаться ненужным.
Information Lost Rays Multiplier	Множитель для количества лучей (Num Rays) в областях, где обычно возникает эффект ореола. Увеличение этого значения уменьшает появление ореолов, но чем больше случаев появления ореолов, тем больше это влияет на производительность.
Mip Offset	Смещение mip-карты для кубической карты, которая используется для расчета рассеянного/отраженного освещения. Увеличение значения влияет на производительность, освещение становится менее детализированным и реалистичным, мелкие объекты на кубической карте могут быть потеряны. Значение 0 обеспечивает наиболее визуально достоверный результат, но для устранения шума требуется больше лучей.
Threshold	Порог, используемый для расчета рассеянного/отраженного освещения, чтобы ограничить имитацию отражений в областях, где информация не может быть получена. Более высокие значения делают эффект менее выраженным.
Threshold Occlusion	Значение, ограничивающее имитацию перекрытия кубической карты окружения в областях, где информация не может быть получена. Более высокие значения делают эффект менее выраженным. Этот параметр в основном используется в помещениях для коррекции ложных отражений на закрытых участках (ложные отражения заменяются черным цветом). Для наружного применения рекомендуются более высокие значения этого параметра.
Reconstruction Samples Screen	Количество итераций, необходимое для более точного определения пересечения луча с поверхностью внутри экранного пространства. Более высокие значения определяют пересечение более точно, однако существенно влияют на производительность.
Threshold Binary Search	Пороговое значение, используемое для обнаружения пересечений и определяющее глубину проникновения луча под поверхность. Более высокие значения могут приводить к увеличению числа ложных пересечений, но облегчают процесс обнаружения пересечений.
Perspective Compensation	Перспективная компенсация для размера шага прохода лучей. 0 означает, что размер шага прохода лучей привязан к мировому пространству, а 1 означает, что он привязан к экранному пространству. В результате при значении 1 длина луча на расстоянии от камеры будет больше, чем на более близком расстоянии, что имеет смысл для крупных объектов, но детали на мелких объектах вдали могут быть потеряны.
Non Linear Step Size	Значение настройки размера шага прохода лучей. Значение 0 означает, что размер шага одинаков для каждого шага, а при значении 1 каждый последующий шаг прохода лучей в два раза шире предыдущего.
AO Intensity	Интенсивность фонового затенения. Следует помнить, что фонового затенения в реальном мире не существует, это метод имитации теней между объектами. Для фотореалистичной визуализации мы рекомендуем оставить это значение равным 0.
AO Radius	Радиус выборки пикселей, используемых в эффекте Ambient Occlusion, определяющий размер затемненной области.
Translucent Anisotropy	Величина, определяющая степень проникновения света через прозрачные поверхности. 0 — свет не проникает сквозь поверхности. 0.5 — свет распределяется равномерно по обе стороны поверхности (вдоль направления луча и по направлению к источнику света) 1.0 — весь свет проходит через поверхность вдоль направления луча.
Replace With Diffuse Roughness Threshold	Значение шероховатости, начиная с которого Indirect Specular перестает вычисляться и заменяется на Indirect Diffuse. Этот параметр используется для оптимизации матовых отражений.
BRDF	Модель распределения света для матовых поверхностей. GGX более реалистичен, хотя увеличивает уровень шума и немного снижает производительность.

Настройки запекания#

Примечание

После изменения этих параметров, перезапеките кубическую текстуру.

Mode	Указывает, обновляется ли отражение в реальном времени или является запеченным в текстуру. Примечание Опция Dynamic Reflections должна быть включена: Rendering -> Features -> Dynamic Reflections.
Faces Per Frame	Интервал обновления кубической карты. 1 — обновлять только одну грань каждый кадр. 2 — обновлять две грани каждый кадр. 3 — обновлять три грани каждый кадр. 4 — обновлять четыре грани каждый кадр. 5 — обновлять пять граней каждый кадр. 6 — обновлять все шесть граней каждый кадр. Примечание Доступно только для режима Realtime Update.
Grab by Bake Lighting	Определяет, должна ли текстура кубической карты изменяться инструментом Bake Lighting.
Reflection Viewport Mask	Маска которая управляет рендерингом отражений Environment Probe во вьюпорте камеры отражения.
Resolution	Разрешение текстуры отражения в пикселях. Примечание Установка слишком высокого разрешения для низкопроизводительного графического процессора с малым объемом памяти может привести к сбою движка.
Supersampling	Количество выборок на пиксель, используемых для суперсэмплинга при захвате изображения.
Mipmaps Quality	Качество мипмапов для отражений окружающей среды на шероховатых поверхностях. Режимы качества различаются количеством лучей, используемых для создания отражения на шероховатых поверхностях. Примечание Установка слишком высокого качества для низкопроизводительного графического процессора с малым объемом памяти может привести к сбою движка. Доступно только для режима Realtime Update или Environment Probe типа Raymarching.
Distance Scale	Множитель глобального расстояния в диапазоне [0.0f;1.0f] для отражения LODs дальность видимости. Шкала расстояний применяется к расстоянию, измеренному от камеры отражения до границы ноды (поверхности). Примечание Доступно только для режима Realtime Update или Environment Probe типа Raymarching.
Environment Ambient Intensity	Интенсивность рассеянного освещения окружающей среды. Примечание Доступно только для режима Realtime Update или Environment Probe типа Raymarching.
Environment Reflection Intensity	Интенсивность отражения окружающей среды. Примечание Доступно только для режима Realtime Update или Environment Probe типа Raymarching.
Near Clipping	Расстояние до ближней плоскости отсечения для захвата изображения.
Far Clipping	Расстояние до дальней плоскости отсечения для захвата изображения. Примечание Чрезвычайно большая разница между ближней и дальней плоскостями отсечения может привести к запеканию пространства в черный цвет. Поэтому, если требуемое значение дальней плоскости отсечения выходит за пределы диапазона, отрегулируйте значение ближнего отсечения пропорционально.
Sky Cutout	Вырезать рендеринг неба в Environment Probe и рендерить динамическое отражение вместо неба. Примечание Этот параметр можно использовать для визуализации изменений градиента неба в окне при изменении времени суток.
Local Space	Включает локальное пространство (локальные координаты) для Environment Probe. Может использоваться для сцен с движущимися объектами. Примечание Рекомендуется использовать этот параметр, если вы планируете повернуть Environment Probe после запекания.
Примечание Вы можете использовать следующие 7 параметров видимости в комбинации с аддитивным смешиванием чтобы обеспечить большую гибкость в запекании освещения. Таким образом, вы можете сделать ноды Environment Probe независимыми друг от друга и объединить их, чтобы создать своего рода динамический эффект GI.
Visibility Sky	Позволяет запекать освещение с неба в Environment Probe.
Visibility Light World	Включает запекание источников World Light в Environment Probe.
Visibility Light Omni	Включает запекание источников Omni Light в Environment Probe.
Visibility Light Proj	Включает запекание источников Projected Light в Environment Probe.
Visibility Voxel Probe	Включает запекание в Environment Probe других источников света Voxel Probe.
Visibility Environment Probe	Включает запекание в Environment Probe других источников света Environment Probe.
Visibility Emission	Позволяет запекать эмиссионные источники света в Environment Probe.
Visibility Lightmap	Позволяет запекать поверхности с картами освещения в Environment Probe.
Texture	Текстура кубической карты для отражения. Примечание Каждая процедура запекания освещения вносит изменения в ассет, выбранный в этом поле, когда включен режим Grab by Bake Lighting. Вы можете оставить поле пустым, чтобы не потерять содержимое. В этом случае новая сгенерированная текстура освещения будет установлена для этого параметра после процедуры запекания освещения. Сгенерированные текстуры хранятся в папке data/bake_lighting.
Cutout By Shadow	Позволяет обрезать отражения, перекрытые препятствиями (находящимися в затененных областях относительно источника света). Эта функция использует текстуру глубины запеченную Environment Probe, чтобы определить отражения, которые должны быть видны. Примечание Эта функция не работает со включенным режимом Realtime Update и не отсекает отражения для прозрачных объектов. Эта функция учитывает только тени, отбрасываемые поверхностями с помощью параметра Cast Environment Probe Shadows. При включении доступны три параметра, перечисленные ниже (Bias, Normal Bias и Depth Texture).
sRGB Filtering Correction	Включает преобразование выпеченной кубической карты или расчетов в режиме реального времени в цветовое пространство sRGB и модификацию в меньший динамический диапазон. Применение этой опции обеспечивает корректный линейный градиент между соседними пикселями в зоне действия Probe и делает переход между очень яркими и другими пикселями более плавным. Визуально улучшает зонды с низким разрешением, уменьшая их пикселизацию, а также делает яркие или однотонные пиксели менее заметными. Эта опция модифицирует кубическую карту, поэтому её состояние должно оставаться неизменным после запекания кубической карты для статического зонда. Если статический Environment Probe повторно использует кубическую карту, которая была выпечена с включённой опцией, опция также должна быть включена для данного Probe. В противном случае разница в яркости источников света будет очевидна. Эту опцию можно комбинировать с Cubic Filtering для улучшения градиента между пикселями.
Bias	Смещение, которое используется для исправления неточного затенения объектов сцены для функции Cutout By Shadow. Он управляет смещением глубины, добавленным к текущему значению глубины, хранящемуся в карте теней. Аналогично параметру Bias для теней.
Normal Bias	Смещение, полученное для функции Cutout By Shadow за счет смещения поверхности, на которую падает тень. Поверхность смещается по нормалям, хранящимся в карте нормалей. Аналогично параметру Normal Bias для теней.
Depth Texture	Текстура глубины, используемая для отсечения отражений, перекрытых препятствиями. Примечание Эта текстура статична и требует повторной генерации каждый раз, когда изменяется позиция или размер Environment Probe. Чтобы захватить текстуру глубины для обрезки, выполните следующие действия: Поместите Environment Probe в желаемое место и при необходимости отрегулируйте его размер. Отключите все ноды, которые не следует учитывать при расчете закрытых (затененных) областей. Включите функцию Cutout By Shadow и убедитесь, что режим Grab by Bake Lighting также включен. Щелкните Show Bake Lighting и в появившемся окне щелкните Bake Selected Probe. После того, как текстуры будут сгенерированы, вы можете включить или отключить обрезку во время выполнения. Примечание Каждая процедура запекания освещения вносит изменения в ассет, выбранный в этом поле, когда включены режим Grab by Bake Lighting вместе с режимом Cutout By Shadow. Вы можете оставить поле пустым, чтобы не потерять содержимое. В этом случае для этого параметра будет установлена новая сгенерированная текстура глубины после процедуры запекания освещения. Сгенерированные текстуры хранятся в папке data/bake_lighting.