Unreal Engine 5 ドキュメントは Epic Developer Community に移動しました

Unreal Engine 4.26

Unreal Engine 4.27

Unreal Engine 5.0

Unreal Engine 5.1

Unreal Engine 5.2

Unreal Engine 5.3

> バーチャルワールドをビルドする > 背景のライティング > メッシュディスタンスフィールド (Mesh Distance Fields) > ディスタンスフィールドソフトシャドウ

Light Theme

Dark Theme

ディスタンスフィールドソフトシャドウ

メッシュディスタンスフィールドを使ってスカイライトにダイナミックソフトエリアシャドウイングを作成する方法の概要

Intermediate

Choose your operating system:

Windows

macOS

Linux

参照

シーンの設定

この機能を使うには、 [Rendering (レンダリング)] セクションの [Project Settings (プロジェクト設定)] で [Generate Mesh Distance Fields (メッシュディスタンスフィールドの生成)] を有効にする必要があります。詳細は、「メッシュディスタンスフィールド」ページを参照してください。

ディスタンスフィールドシャドウイングを有効にするには、 ライト をシーンにドラッグし [Mobility (可動性)] を [Movable (ムーバブル)] に設定し、 [Distance Field Shadows] を有効にします。

ステップごとの操作については「ディスタンスフィールドシャドウイングを使う」を参照してください。

エリアシャドウイングの設定

それぞれのライトタイプはディスタンスフィールドシャドウを使ってソフトエリアシャドウを投影します。これらのシャドウは、現実世界の影をシミュレートしています。シャドウは、基点に近づくほど鮮明に、また遠くに延びるにつれてソフトになります。

スカイライト設定の詳細およびその他のサンプルは、「メッシュディスタンスフィールドリファレンス」を参照してください。

ポイントライトとスポットライトのソース半径

ポイントライトとスポットライトの場合は、 Source Radius (ソース半径) を使用して、ポイントライトのシャドウの半暗部の大きさを決定します。エリアシャドウは、近づくにつれ鮮明になり、遠ざかるとソフトになるように計算されます。ポイントライトおよびスポットライト上では、黄色い球体で表されます。

エディタは光源の形状を黄色の線で描画します。

ライトのソース半径は、シーンと交差しないようにしてください。アーティファクトを生じてしまいます。

ディスタンスフィールドシャドウは、玄関、ベンチ、ピアノからキャストされたシャドウをソフトにするためにソース半径を使ってポイントライトから投影されます。

シャドウを投影する各メッシュからエリアシャドウを投影するシーンを移動するポイントライトの様子。

ポイントライトとスポットライトの設定の詳細は、「メッシュディスタンスフィールドリファレンス」を参照してください。

指向性ライトの光源のアングル

指向性ライトの場合、 Light Source Angle を使用して、指向性ライトのシャドウの半暗部の大きさを決定します。ディスタンスフィールドシャドウには自己交差の問題はほとんどありませんしたがって、従来のシャドウマッピングに蔓延していた遠方での漏れと過剰バイアスを回避します。

Light Source Angle をソフトなシャドウ用に調節した指向性ライトからディスタンスフィールドシャドウを投影した場合

多くの場合、指向性ライトでは、動的シャドウイングを表現するために Cascaded Shadow Maps (カスケードシャドウマップ) (CSM) が使用されています。このため、カスケードシャドウマップ (シャドウイング用の LOD) では、シーン内のメッシュをいくつかのカスケードシャドウマップにレンダリングする必要があります。シャドウイング負荷は、シャドウの距離が伸びると急増します。これはシャドウマップにレンダリングされるメッシュと三角ポリゴン数が増えるためです。

ディスタンスフィールドシャドウは、可視ピクセルに対してのみシャドウイング処理を行うため、遠方では非常にうまく機能します。RPDF シャドウが設定されている ディスタンスフィールドシャドウの距離 まで投影するのに対して、カスケードシャドウマップはカメラに近い領域に影を投影します。

ディスタンスフィールドシャドウを有効にすると、 カスケードシャドウマップディスタンス に対して設定した値を超えるシャドウがディスタンスフィールドによって投影されるようになります。CSM と RTDF シャドウイングの両方を使って比較しましょう。 CSM シャドウを 1,000 CM (センチメートル) に設定すると、ディテールが多数追加されてカメラ付近のシャドウにはさまざまなディテールが追加されて鮮明になります。1,000 CM を超えると、RTDF によるシャドウイングが使用され、 1.2 KM (キロメートル) 先までシャドウオブジェクトの投影が可能になります。これにより、負荷が大きすぎる場合に、カスケードシャドウマップを使って木の影を遠方へ投影できるようになります。

指向性ライトのディスタンスフィールドシャドウイングによって表現した 1 日の変化

指向性ライトの設定の詳細は、「メッシュディスタンスフィールドリファレンス」を参照してください。

シーンの表現

作成する各レベルは、設置したアクタに対してこれらすべてのメッシュディスタンスフィールドで構成されています。メッシュディスタンスフィールドは、結果をボリュームテクスチャに格納するトライアングルのレイトレーシングを使用して「オフライン」で生成されます。そのため、メッシュディスタンスフィールドの生成は実行時に行うことができません。このメソッドでは、符号付きディスタンスフィールドの光線をすべての方向で計算し、最も近いサーフェスを探してその情報を格納します。

ビューポートで [Show (表示)] > [Visualize (視覚化)] > [(メッシュディスタンスフィールド)] を選択すると、シーンを表現するメッシュディスタンスフィールドを視覚化することができます。



視覚化を有効にするメニュー	メッシュディスタンスフィールドの視覚化

クリックしてフルサイズ表示。

グレイより白いエリアが多く表示される時は、メッシュサーフェスの交点を探すために必要な手順が多数あることを意味します。サーフェスに対するグレージング角の光線は、シンプルなメッシュの場合に比べると交差させるための手順が多く必要になります。

メッシュディスタンスフィールドの品質

ディスタンスフィールドの忠実度は、ディスタンスフィールドアンビエントオクルージョンよりもシャドウの精度に大きな影響を及ぼします。メッシュディスタンスフィールドの解像度を高くするとスタティックメッシュから投影されるシャドウの質が上がります。品質のチェックには [Mesh Distance Field Visualization (メッシュディスタンスフィールドの可視化)] を使います。



ディスタンスフィールドシャドウイングのシーンビュー	メッシュディスタンスフィールドの視覚化

メッシュディスタンスフィールド用のシャドウは、深度に配慮したアップサンプリングによって 1/2 解像度で計算されます。 Temporal Anti-Aliasing (TAA) は、1/2 解像度によるフリッカーを減らすうえで非常に効果的ですが、シャドウのジャギーは表示されることがあります。

メッシュディスタンスフィールドの品質の詳細は、「メッシュディスタンスフィールド」を参照してください。

パフォーマンス

以下の GPU のタイミングは、フルゲームシーンにおいて解像度 1920x1080、Radeon 7870 で行われます。


テスト	カスケード/キューブマップシャドウマップによる負荷 (ms)	ディスタンスフィールドシャドウによる負荷 (ms)	速度比 (%)
指向性ライトが 10k ユニット、6 x カスケードシャドウマップの場合	3.1	2.3	25%
指向性ライトが 30k ユニット、6 x カスケードシャドウマップの場合	4.9	2.8	43%
半径の大きいポイントライト 1 つ	1.8	1.3	30%
半径の小さいポイントライト 5 つ	3.2	1.8	45%

最適化

以下は、ディスタンスフィールドシャドウイングの最適化と検討、あるいは必要な場合に行う操作です。

指向性ライトは、 光源の角度 が大きくなるほど負荷が高くなります。それぞれの投影ポイントに対して考慮すべきオブジェクトが増えるからです。
ディスタンスフィールドシャドウの距離 の値が大きくなれば、カリングの効率が低下します。
Two-Sided Distance Field Generation ( Build Settings で有効にする) を使用しているメッシュからの投影すると負荷が高くなります。投影したシャドウが完全な不透明にはならないからです。

4.16 では、以下の最適化機能が有効になりました。

[Project Settings] > [Rendering] で有効にします。

クリックしてフルサイズ表示。
- [Compress Mesh Distance Fields (メッシュディスタンスフィールドの圧縮)] を有効にすると、圧縮されたディスタンスフィールドボリュームテクスチャをメモリに格納できます。これによりメモリ使用量を削減することができますが、レベルストリーミングを使用している場合は、これらのレベルがストリーミングされる際にゲームプレイで処理落ちが発生します。
- [Eight Bit Mesh Distance Fields (8 ビットメッシュディスタンスフィールド)] を有効にすると、ディスタンスフィールドボリュームテクスチャをデフォルトの 16 ビット浮動小数点ではなく 8 ビット固定小数点形式で格納することができます。この設定ではメモリを半分しか使用しませんが、大きなメッシュ、または薄いメッシュがあるとアーティファクトが発生します。
グローバルディスタンスフィールドフィールドでは、[Mobility (可動性)] が [Static (静的)] または [Stationary (固定)] に設定されている場合に静的プリミティブをキャッシュします。グローバルディスタンスフィールド全体は主に静的キャッシュから派生しているため、移動可能なプリミティブが修正されると、付近の他の移動可能なプリミティブのみがグローバルディスタンスフィールドへの再合成を必要とします。