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GPU Lightmass (GPULM) は、可動性がステイショナリーまたはスタティックに設定されたライトからの複雑なライトの相互作用を事前計算するライト ベイク ソリューションです。計算されたデータは、生成された、シーンのジオメトリに適用するライトマップ テクスチャに格納します。テクスチャにライティングをベイクするこのシステムは、CPU ベースの Lightmass グローバル イルミネーション システムに類似していますが、GPU を使用してライティング データの生成とビルドを行うので、DirectX 12 (DX12) と Microsoft の DXR フレームワークを使って最新のレイトレーシング機能を活用できます。

GPULM を使用すると、複雑なシーンのライティング データの計算、ビルド、生成にかかる時間が大幅に短縮され、CPU ベースの Lightmass で Swarm を使用して分散ビルドを行う際のスピードに匹敵するパフォーマンスを実現できます。さらに、GPULM では、シーンの編集やライティングの再計算と再ビルドをその場で行うことができるインタラクティブ性を備えた新しいワークフローが用意されています。このワークフローは、CPU ベースの Lightmass システムでは不可能です。

GPU Lightmass を有効にする

プロジェクトで GPU Lightmass を有効にする手順は以下のとおりです。

1. [Edit (編集)] > [Plugins (プラグイン)] メニューから [Plugins (プラグイン)] タブを開きます。 [Built-in] > [Editor] カテゴリで、 [GPU Lightmass]** を見つけて有効にします。

2. [Edit] > [Project Settings (プロジェクト設定)] メニューから [Project Settings (プロジェクト設定)] ウィンドウを開きます。

   1. [Engine (エンジン)] > [Rendering (レンダリング)] カテゴリで、以下を有効にします。

      1. Ray Tracing > Ray Tracing

      2. Virtual Textures > Enable Virtual Texture Support

      3. Virtual Textures > Enable Virtual Texture Lightmaps

   2. [Platforms (プラットフォーム)] > [Windows] カテゴリで、以下を設定します。

      1. Targeted RHIs > Default RHI:DirectX 12

3. これらの変更を反映するために、エディタを 再起動 します。

GPU Lightmass を設定するための追加要件

プロジェクトで GPU Lightmass を最適に機能させるための追加の推奨事項を以下に示します。

リアルタイム レイトレーシング機能を無効にする

GPU Lightmass はレイトレーシングに Microsoft の DXR API を利用します。これには、DirectX 12 が必要です。GPU Lightmass が機能するにはレイトレーシングが必要ですが、レイトレーシング シャドウ、アンビエント オクルージョン、リフレクションなど、デフォルトで有効になっている追加のレイトレーシング機能は必要ありません。次のコンソール コマンドを使ってこれらの機能すべてを無効にすることをお勧めします。

r.RayTracing.ForceAllRayTracingEffects 0 

または、プロジェクトでこれを設定し、プロジェクトのコンフィグ ファイルに置かれているプロジェクトの DefaultEngine.ini コンフィギュレーション ファイルにそれらを追加して、すげてのレイトレーシング機能を無効にすることもできます。 [/Script/Engine.RendererSettings] セクションに以下を追加します。

[/Script/Engine.RendererSettings]
r.RayTracing.ForceAllRayTracingEffects=0

GPU メモリを設定する

GPULM では、オーバーヘッドを考慮して十分な GPU メモリを利用できる必要があります。それを念頭に、GPULM を使用して複雑なシーンを上手にベイクするためには、以下の要素が影響します。

• 最低 (つまり最高品質) の詳細度 (LOD) メッシュでメモリにシーン全体を格納できる十分な GPU メモリが必要です。

  GPULM では現在、ベイク時に LOD を考慮していません。詳細については、このページの「 GPU Lightmass の制限事項 」セクションを参照してください。

• バーチャル テクスチャ システムが、ライトのビルド中に多大なメモリ使用を必要とする可能性があります。メモリ使用量は、シーンの複雑さやサイズに応じて大きく異なります。

• 生成されたライトマップすべてを RAM に格納できる十分な CPU メモリが必要です。GPU は、ライトマップを CPU の RAM に入れ替えることができますが、ライトのベイク全体が完了するまで、ライトマップはディスクに保存されません。

• 一般的に、DX12 は DX11 よりも多くの GPU を使用します。DX11 の制限ギリギリまで GPU メモリを使用するシーンがある場合は、レイトレーシングやバーチャル テクスチャの要件からオーバーヘッドが追加で生じるため、何らかの犠牲を払わなければ、DX12 で使用するのは困難かもしれません。

• GPULM には、 Irradiance Cache などのオプション設定に関する独自のメモリ使用要件があります。

エディタ内のプレビューにバーチャル テクスチャ ライトマップを使用する

バーチャル テクスチャ (VT) システムのバーチャル テクスチャ ライトマップを有効にすると、ライトマップを生成して、バーチャル テクスチャとして保存できます。これを行うと、ライトをビルドしてレベル ビューポートでリアルタイムに更新できるというメリットもあります。さらに、シーンのビルド中に編集ができるため、ビルドのキャンセルや、ビルド完了の待機をしなくてもよくなります。

GPU Lightmass の使用

GPULM には、レベル エディタのツールバーで [Build (ビルド)] ドロップダウンの [GPU Lightmass (GPU Lightmass )] を選択してアクセスできる独自のパネルがあります。

GPULM パネルは、他のパネルと同様、エディタ内にドッキングできます。

設定を構成したら、 [Build Lighting (ライティングをビルド)] をクリックしてベイクを開始します。

GPU Lightmass のベイク モード

GPULM には、ライティングをベイクするモードが 2 つあります。 Full Bake モードと Bake What You See (BWYS) モードです。

• Full Bake モードは、ライティングの計算とビルド時に、シーン内のすべてのオブジェクトをフル ライトマップ解像度でレンダリングします。この結果は、ビルドが完了するまで表示できません。

• Bake What You See モードは、柔軟性が高く、シーン全体ではなく、ビューポート内の可視オブジェクトだけのライティングをビルドします。また、ビューポートのリアルタイム モードが有効な場合、ライティングのビルド プロセス中に変更が加えられたらライティングを再計算するインタラクティブ性も備えています。

これらのベイク モードは両方ともビューに依存しています。つまり、いずれもビュー内のオブジェクトを優先してから、シーン内の他のオブジェクトに移動します。

Full Bake モードで GPULM で使用するフローは以下のとおりです。

• シーン内のすべてのオブジェクトを考慮する。現在のビュー内のオブジェクトを優先する。

• ライティングはオブジェクトのフル ライトマップ解像度でテクスチャ スペースにベイクされ、完成したライトマップ タイルは、表示を更新するためにバーチャル テクスチャ システムに送られる。

• すべてのオブジェクトの計算とライトマップのレンダリングが完了したら、エンコードが行われ、データが自動的に保存される。

Bake What You See モードでは、ライティングの計算 (再計算) 結果をリアルタイムで反映できるため、シーン内での作業をインタラクティブに、非破壊的な方法で行うことができます。これにより、ライティングがアクティブに作用しているシーンのエリアをその場で調整できます。このインタラクティブ性により、ライトのビルド ワークフローは、以下のように BWYS のワークフローとは異なります。

• ランタイムバーチャル テクスチャ システムによって、画面上での解決に必要なミップマップ レベルで可視タイルが判断されます。

• カメラ ビュー内の各タイルの解決されたミップマップ解像度でライティングがテクスチャ空間にベイクされます。

• BWYS モードでは、すべての画面上のタイルの処理が完了したらシーンまたはビューポート カメラの更新を無限に待機します。

• [Save (保存)] ボタンをクリックすると、最終的なライトマップのエンコードを開始します。結果を保存する場合、完成したライティング ビルドはシーン用に生成されたものではありません。画面上に表示されているシーンの部分だけにライティング データが準備され、格納、保存されます。

• [Save] ボタンをクリックしても、ライティングのベイクは終了しません。その時点までに生成されたエンコード済みライトマップ データのみが保存されます。処理を停止するには、代わりに、 [Cancel (キャンセル)] をクリックします。

インタラクティブなベイク

Full Bake モードと BWYS モードの両方でインタラクティブなベイクが簡単に可能です。インタラクティブなベイクでは、現在のカメラ ビューにマッピングされて表示されているバーチャル テクスチャ タイルが優先され、カメラが移動したら、優先する対象がその時点のビューに含まれるタイルに変更されます。インタラクティブなベイクは両方のライト ベイク モードで使用されますが、これが特に有用なのは BWYS モードで使用する場合です。

BWYS モードを開始すると、ライティングのビルドが始まります。ビルドが完了するのは、手動で停止した場合のみです。このモードでは、カメラ ビュー内のオブジェクトのみを考慮してライティングをビルドします。シーン内でのカメラの移動、位置の変更、シーン内のオブジェクトの追加や削除、シーンのアクタのプロパティ変更を行うと、ライティングがリアルタイムで再計算されます。このモードではライティング結果を手動で保存する必要があるため、過去にシーンのライティングをビルドしたことがある場合に有効な非破壊的な方法です。

GPU Lightmass のスピード モードの使用

GPULM のメリットの 1 つは、ライトのベイク中にバーチャル テクスチャを活用することです。これにより、エディタのビューポートにライティングがリアルタイムでビルドされ、表示されます。また、同時にシーンを編集している場合に徐々に処理を進め、それに応じてシーンのライティングを更新します。リアルタイムでエディタ内プレビューを使用することの欠点は、表示される結果を更新するためにシーンのフレームを再レンダリングするためのオーバーヘッドが追加で生じることです。このオーバーヘッドを無効にすることで、GPU を解放し、より効率的かつ高速な処理が可能になります。

レベル ビューポートの [Realtime (リアルタイム)] トグルで、GPULM の処理速度を制御できます。速度は 2 つあり、 オン にすると 低速 モードを使用してリアルタイムでフレームをレンダリングする際にオーバーヘッドが追加で生じます。 オフ にすると、リアルタイムのオーバーヘッドがなくなり、ライティングのレンダリングが非常に高速になります。

[Realtime] モードのオン/オフを切り替えるには、 レベル ビューポート の左上隅にあるドロップダウン メニューを使用するか、キーボード ショートカット Ctrl + R を使用します。

ビューポートのリアルタイム モード トグルに加えて、GPULM の独自設定には高速および低速モードのビルド速度を制御できる設定があります。

• [Slow Mode Speed] は、ビューポートで Realtime モードが オン に設定されている場合に、ライティングのビルド速度を改善できる乗数です。設定値が高すぎると、多数のジオメトリが含まれるシーンではエディタが応答しなくなるおそれがあります。

• [Full Speed] は、 Realtime モードが オフ の場合にライティングのビルド速度を改善できる乗数です。

GPU Lightmass 設定

GPU Lightmass の設定のほとんどは、専用パネルに用意されています。

[World Settings (ワールドセッティング)] パネルにあるLightmass 設定のうち、CPU ベースのLightmass システムのLightmass 設定を引き継いでいるのは [Volumetric Lightmap Detail Cell Size (ボリュメトリックライトマップの詳細なセルサイズ)] だけです。これは、シーン内のジオメトリに関して最大密度におけるボリュメトリック ライトマップ ボクセルのサイズを設定します。ボクセルのサイズを小さくすると、ライティングのビルドにかかるかかる時間とメモリ使用量が増加します。場合によっては、メモリ使用量が最大 8 倍に増加します。

ライトマップ UV と解像度を設定する

ライティングのベイクでは、各スタティック メッシュが独自のライトマップ UV を持ち、UV チャート (別名：UV アイランド) がすべて 0 ～ 1 のテクスチャ空間に含まれ、重なったり、折り返したりしている部分がない必要があります。これにより、ライティングの計算時に不適切なライトマップ UV の結果からアーティファクトが発生しなくなります。

適切なライトマップ UV を設定することが、オブジェクトのジオメトリに高品質のライトをベイクする最初の一歩です。次に重要なのが、ジオメトリに適用されるライトマップ テクスチャに、必要なライトとシャドウの詳細をすべてキャプチャできる十分な解像度があることです。これは、必要に応じてオブジェクトごとにライトマップ解像度を変更するという意味です。これは、次のいずれかの方法で行うことができます。

• スタティック メッシュ エディタ でオブジェクトの [Light Map Resolution (ライトマップ解像度)] を設定します。

• シーンで スタティック メッシュ アクタ を選択し、 [Lighting (ライティング)] カテゴリ設定の [Details] パネルで、 Overridden Light Map Res プロパティを使用し、その個別のアクタに新しいライトマップ解像度を設定します。

ライトのバウンス回数を制御する

どのようなシーンにおいても、ライトのバウンス回数は制御できません。代わりに、GPULM では ロシアン ルーレット アルゴリズムを使用します。このアルゴリズムでは、さまざまな確率と重み付けの計算を考慮して、キャストされたレイのバウンス回数を決定します。これは、シーンの間接ライティングとイルミネーションに寄与している可能性の低いライトのバウンスは、打ち切られる可能性が高いということでもあります。

ノイズ削減オプションを選択する

GPULM では、 Intel の Open Image Denoise ライブラリ で提供されているノイズ削減メソッドを使用してノイズを削除し、最終的なライトマップ レンダリングの結果を滑らかにしています。

ライティングのベイクのノイズ削減方法を検討する際には、3 つのオプションがあります。オプションは [Denoise] ドロップダウンを使用して選択します。

• None :ライティングのレンダリングにノイズ削減を何も適用しません。このオプションは、当該シーンで使用する GI Samples の数を判断するときに便利です。たとえば、ノイズ削減によってアーティファクトが発生することに気付いたら、サンプル数や Irradiance Cache、First Bounce Ray Guiding などの設定値を増やすと、より質の高い入力値をノイズ削減に指定できます。

• On Completion :ライティングのレンダリングにノイズ削減を何も適用しません。ライティングのビルド終了時に、シーンのライトマップ全体のノイズ削減を行います。

• During Interactive Preview :各バーチャル テクスチャ タイルのレンダリング完了時にノイズ削減を行います。最終的な結果を素早く確認するには便利ですが、各タイルのデータを GPU から CPU に転送してノイズを削減し、GPU に戻して表示することになるため、効率的ではありません。

以下に、完了したライティングのビルドにノイズ削減を適用した場合と適用しない場合の比較を示します。

GPU Lightmass の制限事項

追記

GPU のタイムアウト検出の削減とクラッシュを復元する

複雑なシーンや状況で GPU に重い負荷がかかると、GPU のタイムアウトやクラッシュが発生し、多くの場合、使用中のソフトウェア (Unreal Engine など) が閉じてしまいます。その際、以下のようなメッセージが表示されます。

GPU のタイムアウトの検出までの時間を延長して、復元できるかもしれない時間を確保することで、この種のクラッシュを防止し、Unreal Engine が閉じないようにできます。

Windows 10 におけるタイムアウトの検出と復旧 (TDR) の調整についての詳細は、このような問題に関する ムービー レンダー キューのシステム コンフィギュレーションの設定手順 を参照してください。