虚幻引擎5文档已被迁移至 Epic开发者社区

GPU Lightmass (GPULM)是一种光照烘焙解决方案，它可以预计算移动性设置为静止（Stationary）或静态（Static）的光源的复杂光线交互，并将这些数据保存在生成的光照贴图纹理中，这些纹理又转而应用到场景几何体。这个将光照烘焙到纹理中的系统类似于基于CPU的 Lightmass全局光照 系统。然而，使用GPU来生成和构建光照数据意味着我们可以利用DirectX 12 (DX12)和微软DXR框架的最新光线追踪功能。

GPULM大大减少了计算、构建和生成复杂场景光照数据所需的时间，其速度可与基于CPU的Lightmass使用Swarm进行分布式构建时的速度相媲美。此外，GPULM提供具有交互性的新工作流，可以实时编辑场景、重新计算和重新构建光照。基于CPU的Lightmass系统无法使用此工作流。

启用GPU Lightmass

按照以下步骤，在项目中启用GPU Lightmass：

1.从 编辑器（Editor）> 插件（Plugins） 菜单打开 插件（Plugins） 浏览器。在 内置（Built-in）> 编辑器（Editor） 类别下，找到并启用 GPU Lightmass 。

![插件格中的GPU Lightmass插件](1_Plugin_GPULM.png)

1.从 编辑器（Editor）> 项目设置（Project Settings） 菜单打开 项目设置（Project Settings） 窗口：

1.在 **引擎（Engine）> 渲染（Rendering）** 类别下，启用以下项目：
    1.**光线追踪（Ray Tracing） > 光线追踪（Ray Tracing）**
    1.**虚拟纹理（Virtual Textures）** > **启用虚拟纹理支持（Enable Virtual Texture Support）**
    1.**虚拟纹理（Virtual Textures）** > **启用虚拟纹理光照贴图（Enable Virtual Texture Lightmaps）**
1.在 **平台（Platforms）> Windows** 类别下，进行以下设置：
    1.**目标RHI（Targeted RHIs） > 默认RHI：DirectX 12（Default RHI:DirectX 12）**

1. 重启 编辑器，使这些更改生效。

设置GPU Lightmass的其他要求

以下是在项目中使用GPU Lightmass时的其他建议。

减少GPU超时检测并从崩溃恢复

假如你的场景很复杂，导致GPU负担很大，则可能出现超时延迟（TDR），并出现崩溃。这种崩溃不仅会虚幻引擎，还会影响电脑上所有依赖GPU的内容。通常会伴随显示这样一条信息：

你可以通过延长GPU超时的时间来防止或减少这些类崩溃，使其有足够时间来恢复并避免引擎关闭。

请参阅 Movie Render Queue相关的系统配置步骤 ，了解如何在Win10上调整延迟时间。

禁用实时光线追踪功能

GPU Lightmass利用微软的DXR API来实现光线追踪，而且需要用到DirectX 12。虽然GPU Lightmass需要用到光追才能工作，但它并不需要用到其他光线追踪功能（默认会启用），例如光追阴影、环境光遮挡、以及反射。相反，最好使用以下控制台命令来禁用这些功能：

r.RayTracing.ForceAllRayTracingEffects 0

或者，你可以在项目中进行设置，以便在加载时自动禁用所有光线追踪功能，方法是将它们添加到项目配置目录中的 DefaultEngine.ini 配置文件中。在 [/Script/Engine.RendererSettings] 中添加代码，使其看起来如下所示：

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

配置GPU内存

GPULM要求有足够的GPU内存支付它的开销。考虑到这一点，下述考量是成功使用GPULM烘焙复杂场景的一个因素：

• 必须有足够的GPU内存，以便在细节级别（LOD）最低的情况下保存整个场景，相当于以最高品质的LOD来保存场景。

  烘焙时，GPULM目前未将LOD纳入考量。详情请参阅本页面的 GPU Lightmass的限制 部分。

• 在光源构建期间，虚拟纹理系统可能需要大量内存。这很大程度上取决于场景的复杂性以及大小。

• 必须有足够的CPU内存，将所有生成的光照贴图都存储到RAM中。GPU可以将光照贴图置换到CPU的RAM中，但仅在整个光照烘焙完成之后，光照贴图才会保存到磁盘上。

• DX12使用的GPU内存通常比DX11多。如果某个场景挑战了DX11中GPU内存的极限，你可能会发现，在使用光线追踪和虚拟纹理产生的额外开销下，如果不做出一些取舍，这个场景很难在DX12中使用。

• 对于可选设置，比如 Irradiance Cache ，GPULM有自己的内存使用要求。

使用虚拟纹理光照贴图在编辑器内预览

启用 虚拟纹理 系统和虚拟纹理光照贴图可以生成光照贴图并将其存储为虚拟纹理。这还有一个好处，即光源构建可以在关卡视口中实时更新。它还允许在构建场景时进行编辑，而不必取消或等待构建完成。

启用多GPU来构建光照

使用基于NVIDIA SLI且支持光线追踪的GPU时，可支持使用多个GPU计算项目的光照。通过执行以下操作启用多GPU支持：

• GPU必须与NVLink桥接器（NVLink bridge）连接，并且必须在NVIDIA控制面板中启用SLI。

• 在位于 [Engine Install Path]/Engine/Config 文件夹中的虚幻引擎 DefaultEngine.ini️ 文件中，在 [/Script/Engine.RendererSettings] 部分下添加 r.AllowMultiGPUInEditor=1 。

• 在启动编辑器时传递命令行参数 -MaxGPUCount=[n] ，其中 n 表示可通过SLI使用的GPU数量。例如， -MaxGPUCount=2 将在多GPU模式下使用两个GPU来计算光照。

  或者，你可以创建UE4Editor.exe的快捷方式，并在 属性（Properties） 设置中，将 -MaxGPUCount=[n] 设置添加到 目标（Target） 行。

编辑器启动后，你可以通过打开 输出日志（Output Log） 并在日志中搜索消息来确认你正在使用多GPU模式：

 LogD3D12RHI:启用具有2个节点的多GPU

使用多个GPU可减少平均构建完成时间。例如，在采用两个RTX-2080TI的中型测试场景中，在不大量使用体积光照贴图的情况下，构建时间平均加快约1.7倍。构建完成速度的提高取决于许多因素，例如场景大小和复杂性、引擎具备多GPU支持以及所使用的GPU数量。

GPU Lightmass多GPU支持非常适合依赖单区域的架构及虚拟制片类型的环境。大型游戏级别的关卡可能会遇到内存和虚拟纹理限制，具体取决于其复杂性和GPU上可用的VRAM数量。如果架构及虚拟制片环境的设计和设置非常复杂，它们可能会遇到与游戏级别的关卡相同的限制。 多GPU限制：

• 体积光照贴图（Volumetric Lightmap） 计算尚不支持。具有大量体积光照贴图计算的场景的整体性能提升不大。

• 辐射缓存将在每个GPU上本地生成。根据内容的不同，不同的烘焙平铺块之间可能会有轻微的着色差异。这可以通过增加 辐射缓存质量（Irradiance Cache Quality） 或完全禁用 使用辐射缓存（Use Irradiance Caching） 来解决。

• 纹理编码和去噪在CPU上运行，不受多GPU影响。

使用GPU Lightmass

GPULM有自己的面板，可通过关卡编辑器的工具栏访问，在 构建（Build） 下拉菜单下选择 GPU Lightmass 即可。

GPULM面板可以停靠在编辑器内，类似于其他面板。

配置完设置之后，按 构建光照（Build Lighting） 开始烘焙。

GPU Lightmass烘焙模式

GPULM包括两种光照烘焙模式： 完全烘焙（Full Bake） 和 烘焙所见内容（Bake What You See(BWYS)） 。

• 完全烘焙（Full Bake） 模式下，在计算和构建光照时，将为场景中的每个对象渲染完整的光照贴图分辨率。在构建完成之前结果不可见。

• 烘焙所见内容（Bake What You See） 模式更为灵活，仅构建视口内可见内容的光照，而非整个场景。启用视口的实时模式后，还可在光源构建过程中进行交互，在进行更改时重新计算光照。

这两种烘焙模式都依赖于视图，这意味着它们在移动到场景中的其他对象之前，都会优先考虑视图中的对象。

在完全烘焙模式下，GPULM使用以下流程：

• 将处理场景中的所有对象，优先处理当前视图中的对象。

• 以对象的完整光照贴图分辨率在纹理空间内烘焙光照。已完成的光照贴图将发送到虚拟纹理系统以更新显示。

• 一旦计算了所有对象并渲染了光照贴图，就进行编码并自动保存数据。

烘焙所见内容模式的交互方式是非破坏性的，可在场景中实时计算（和重新计算）光照结果。它鼓励在场景中正在积极处理光照的区域内动态地进行调整。由于这种交互性，光源构建的工作流在以下方面区别于完全烘焙：

• 运行时虚拟纹理系统确定在界面上解析所需的mipmap级别的可见图块。

• 光照在纹理空间内以各个图块在摄像机视图中的解析mipmap分辨率进行烘焙。

• 界面上的所有图块完成后，BWYS无限期等待场景或视口摄像机更新。

• 按 保存（Save） 按钮开始对最终光照贴图进行编码。如果你选择保存结果，就不会为场景生成完整的光照构建；只有界面上可见的部分场景已准备好存储和保存其光照数据。

• 按下保存键并不会结束光照烘焙，它会保存目前为止生成的所有已编码光照贴图数据。按 取消（Cancel） 才会停止此流程。

交互式烘焙

交互式烘烤随时可用于完全烘焙和BWYS模式，优先处理已映射到当前摄像机视图的可见虚拟纹理图块；移动摄像机会重新优先处理当前视图的图块。当交互式烘焙用于两种光照烘焙模式时，它的主要用于与"只烘焙所见内容"（BWYS）模式结合使用。

启动BWYS模式会启动光照构建，仅在手动停止时才会完成。此模式仅考虑摄像机视图中的对象并为其构建光照。在场景中四处移动摄像机，更改位置或从场景中添加/移除对象，或更改场景Actor的属性，都会导致重新实时计算光照。由于此模式需要手动保存光照结果，如果之前已经为场景构建了光照，可以选择这种非破坏性的工作方式。

使用GPU Lightmass速度模式

GPULM的一个优势是，它在光照烘焙期间会利用虚拟纹理。这样就可以在编辑器视口中实时构建和显示光照。如果场景此时正在编辑，GPULM也会逐步工作，相应地更新场景光照。实时使用编辑器内预览的缺点是，在场景中重新渲染帧以更新可见结果会产生额外开销。禁用此开销会释放GPU内存，使其更高效更快速。

关卡视口（Level Viewport）的 Realtime（实时） 模式的状态控制着GPULM运行的两种速度。当实时模式为：

• 打开（On️） 使用 慢（slow） 模式，因为实时渲染帧会造成额外的开销。

• 关闭（Off️） 会消除实时渲染场景的开销，从而显著提高光照构建的速度。

可以使用以下方法切换关卡视口实时模式：

• 选择或取消选择GPU Lightmass面板的实时视口复选框，以切换视口的实时模式。

• 从关卡视口（Level Viewport）的下拉菜单中进行选择，以切换 实时（Realtime） 模式。

• 键盘快捷键 Ctrl + R 。

除了视口的实时模式切换之外，GPULM还提供了各种设置，以便使用一些内置参数来提高光照构建速度。

• 实时工作负载因子（Realtime Workload Factor） 是一个乘数，当在视口中将 实时（Realtime） 模式切换为 打开（On️） 时，可以提高光照构建的速度。使用过高的值会导致编辑器在具有大量几何图形的场景中停止响应。

• 非实时工作负载因子（Non-Realtime Workload Factor） 是一个乘数，当 实时（Realtime） 模式切换为 关闭（Off） 时，可以提高光照构建的速度。

GPU Lightmass设置

GPU Lightmass自己的面板中就包含其大部分设置。

在 世界设置（World Settings） 面板下，只有一个Lightmass设置继承自基于CPU的Lightmass系统，那就 体积光照贴图细节单元大小（Volumetric Lightmap Detail Cell Size） 。它设置场景中几何体周围最高密度的体积光照贴图体素的大小。减小体素会增加构建光照所需的时间和内存使用量。某些情况下，内存使用量会增加八倍。

设置光照贴图UV及其分辨率

烘焙光照要求每个静态网格体都有自己的光照贴图UV，UV图表（也称UV岛）都包含在0-1纹理空间内，没有重叠或包装块。这可确保在计算光照时，不会因为光照贴图UV不佳而产生伪影。

要获得对象几何体的高质量光照烘焙，第一步就是设置一个良好的光照贴图UV。接下来，务必确保应用于几何体的光照贴图纹理有足够的分辨率来捕捉所有必要的光照和阴影细节。这意味着酌情改变每个对象的光照贴图分辨率。有两种方法可以做到这一点：

• 通过 静态网格体编辑器 设置对象的 光照贴图分辨率（Light Map Resolution） 。

• 或者在场景中选择一个 静态网格体Actor ，然后在 细节 面板的 光照（Lighting） 分类下，使用此Actor的 覆盖光照贴图分辨率（Overridden Light Map Res） 属性为此Actor设置新的光照贴图分辨率。

控制光线反射次数

任何给定场景中的光线反射次数都是不可控的。GPULM使用 俄罗斯轮盘 算法，考虑到各种可能性和权重计算，确定投射的任何给定光线会发生多少次反射。这也意味着不太可能对间接光照和场景照明做出贡献的光反射更有可能被终止。

选择降噪选项

GPULM依赖于由 Intel的开放图像降噪库 提供的降噪方法来去除噪声，使最终光照贴图渲染结果流畅。

考虑对光照烘焙进行降噪时，有三种方法可供选择。使用 降噪（Denoising） 下拉菜单进行选择：

• 无（None） ，不对光照渲染应用降噪。这可用于确定特定场景中使用的 Gi样本 数量。例如，如果你发现降噪器正在引入伪影，增加样本和可能的其他设置，如辐照强度缓存（Irradiance Cache）和第一反射光线引导（First Bounce Ray Guiding），可以为降噪器提供更高质量的输入。

• 完成时（On Completion） 会在渲染之后在CPU上对光源构建结果进行降噪。它会在光源构建完成后对整个场景的光照贴图进行降噪。

• 交互式预览期间（During Interactive Preview） 在各个虚拟纹理图块完成时对其进行降噪。这有助于更快看到最终结果，但效率较低，因为它需要将各个图块从GPU转移到CPU上执行降噪处理，然后再返回GPU进行显示。

以下是已完成光源构建在应用和未应用降噪情况下的对比。

GPU Lightmass的限制