Path Tracer في Unreal Engine: 5 خطوات لتصيير المشاهد الداخلية

تشرح الوثائق الرسمية التي نشرتها Epic Games لـ Unreal Engine كيفية تفعيل Path Tracer وإنتاج المخرجات باستخدامه. ويعمل Path Tracer بأسلوب تصاعدي، إذ يحسب الإضاءة والانعكاسات والانكسارات على أساس فيزيائي بهدف إنتاج صور واقعية. ويتناول هذا الدليل، على وجه الخصوص، متطلبات العتاد وأخذ العينات في المشهد وإعدادات Movie Render Queue (MRQ) في التصيير الداخلي. وتشير Epic إلى أن بعض الإعدادات التي تتحكم في تبديلات تظليل المواد الخاصة بـ Path Tracer ظهرت مع Unreal Engine 5؛ ولا تحدد صفحة المصدر رقم إصدار فرعي أدنى من ذلك.

1. تحقّق من متطلبات المشروع والعتاد

ابدأ بالتحقق من متطلبات العتاد والمشروع اللازمة لـ Path Tracer. تذكر وثائق Epic نظام Windows 10 1809 أو أحدث، وبطاقات NVIDIA RTX أو GTX مع تفعيل برنامج تشغيل DXR. كما يجب أن تكون واجهة RHI الافتراضية على منصة Windows هي DirectX 12.

في إعدادات المشروع، اختر DirectX 12 من المسار Platforms > Windows > Targeted RHIs > Default RHI. بعد ذلك، فعّل خيار Support Hardware Ray Tracing ضمن Engine > Rendering > Hardware Ray Tracing. وفعّل دعم Path Tracer في مجموعة الإعدادات نفسها. أعد تشغيل المحرك لتطبيق التغييرات.

عند تفعيل تتبع الأشعة بالعتاد، قد تطلب نافذة تحذير تفعيل خيار Support Compute Skin Cache. ووفقًا لـ Epic، هذه الميزة مطلوبة لتتبع الأشعة بالعتاد وPath Tracer. أما المشاريع التي لا تخطط لاستخدام Path Tracer في Unreal Engine 5، فيمكنها تقليل وقت تجميع التظليل عبر إيقاف خيار إنشاء تبديلات التظليل ذات الصلة.

2. عاين صورة Path Tracer في Viewport

افتح قائمة View Modes في Level Viewport ضمن Level Editor، ثم اختر Path Tracing. ما دامت الكاميرا ثابتة، تُضاف عينات جديدة إلى الصورة وتزداد وضوحًا تدريجيًا. وعند بلوغ عدد العينات المستهدف، تُزال الضوضاء المتبقية في المرحلة الأخيرة إذا كان خيار denoise مفعّلًا في إعدادات Post Process.

قد تؤدي التغييرات في المشهد إلى إبطال العينات المتراكمة. فتحريك الكاميرا أو تغيير التأطير أو تحديث المواد أو إضافة عناصر إلى المشهد أو تحريكها قد يتسبب في بدء الحساب من جديد. لذلك، لا يعني ظهور الصورة مؤقتًا بمزيد من الضوضاء أثناء التحرير بالضرورة وجود مشكلة في التصيير.

يعتمد وقت حساب Path Tracer على تعقيد المشهد والمواد التي تُؤخذ منها العينات. ووفقًا لشرح Epic، قد يكون الحساب أسرع في المشاهد الخارجية، إذ يمكن للأشعة أن تغادر المشهد بعد عدد أقل من الارتدادات الأقصر. أما في المساحات الداخلية، فقد تطول مسارات الضوء؛ وقد تزيد المواد التي تقترب قيمة albedo فيها من 1.0 من طول تلك المسارات أكثر. ضع هذا الفرق في الحسبان عند تحديد عدد العينات والتخطيط لموعد التسليم.

3. وازن بين الضوضاء والوقت عند ضبط العينات

تتضمن فئة PathTracing في Post Process Volume إعدادات مثل Max. Bounces وSamples Per Pixel. يحدد الخيار الأول الحد الأقصى لعدد ارتدادات الضوء التي يمكن للأشعة القيام بها قبل إيقافها. أما الخيار الثاني فيتحكم في عدد العينات المستخدمة لكل بكسل لتحقيق التقارب. قد تؤدي زيادة عدد العينات إلى تقليل الضوضاء في الصورة، لكنها تطيل وقت المعالجة.

عند استخدام MRQ، لا تؤخذ قيمة Samples Per Pixel في Post Process Volume في الحسبان؛ إذ يُضبط عدد العينات المكانية لكل بكسل عبر وحدة Anti-aliasing في MRQ. ويساعد ضبط الإعدادات من المكان الصحيح على تفادي الالتباس حول سبب عدم ظهور التغيير في الإخراج.

تستند التوصيات الواردة في الجدول إلى سيناريوهات الاستخدام في وثائق Epic؛ ولا تحدد قيمة مثلى واحدة لكل مشهد. ولأن المواد والإضاءة ودرجة تعقيد المساحة الداخلية تؤثر في النتائج، اختبر أثر زيادة عدد العينات في الصورة ووقت التصيير.

4. اختر إعدادات Movie Render Queue وفقًا لنوع الإخراج

تُستخدم MRQ لإدارة مراحل مختلفة عند إنتاج إطارات عالية الجودة باستخدام Path Tracer. وتوفر وحدة Path Tracer عناصر تحكم خاصة بمسار التصيير هذا. ويمكن ضبط أعداد العينات المكانية والزمنية في وحدة Anti-aliasing، بينما تحدد وحدة Output مجلد الإخراج واسم الملف والدقة وإطارات البداية والنهاية المطلوب تصييرها.

للصور الثابتة، توصي Epic بإبقاء عدد العينات الزمنية عند 1 واستخدام العينات مكانيًا. أما في الرسوم المتحركة التي تكون فيها ضبابية الحركة المرجعية مفعّلة، فتوصي بإبقاء عدد العينات المكانية عند 1 وزيادة عدد العينات الزمنية. ويُحسب إجمالي العينات لكل بكسل بضرب القيمتين المكانية والزمنية. وفي المثال الوارد في الوثائق، يمكن توزيع إجمالي 16 عينة على النحو التالي: 4 عينات مكانية و4 زمنية، أو 16 مكانية و1 زمنية، أو 1 مكانية و16 زمنية. ويتوقف الخيار على التوقعات المتعلقة بضبابية الحركة على وجه الخصوص.

لإنتاج إطارات بدقة عالية، يمكن لوحدة High Resolution في MRQ تصيير الصورة على شكل بلاطات منفصلة ثم دمجها. وتذكر Epic أن دقة 7680 × 4320 مثال على حجم البلاطات المدعوم لبطاقات RTX 3080؛ ولا يعني ذلك أن الحد نفسه ينطبق على جميع بطاقات الرسومات. وقد تكون مدد الإحماء في وحدة Anti-aliasing ضرورية أيضًا في الرسوم المتحركة، لضمان إعداد تحميل المستويات والمؤثرات المرئية على نحو صحيح.

5. تحقّق من مساهمة الإضاءة والصورة النهائية

يحدد Max Path Intensity في Post Process Volume سقفًا للحد من التشويش شديد السطوع (firefly). وعند إيقاف إعداد Emissive Materials، تظل الألوان المنبعثة مرئية للكاميرا، لكنها لا تسهم في إضاءة المشهد. ويمكن استخدام هذا الخيار للتحقق مما إذا كانت مساهمات مصدر الضوء تُحتسب مرتين، في الحالات التي يُمثّل فيها مصدر الإضاءة نفسه بهندسة باعثة للضوء وبضوء محلي.

يستخدم خيار Denoiser إضافة إزالة الضوضاء المحمّلة على العينة الأخيرة. وإذا لم تكن الإضافة مفعّلة، فلن يؤثر هذا الخيار في مخرجات التصيير. تحقّق من أن الإضافة تعمل عند تقييم نتيجة إزالة الضوضاء. وتوجد عناصر التحكم في ارتدادات الضوء وأخذ العينات ومساهمة الإضاءة في فئة PathTracing ضمن Post Process Volume.

أخطاء شائعة

• عدم إعادة تشغيل المحرك بعد تفعيل DirectX 12 ودعم تتبع الأشعة بالعتاد.

• إغفال خيار Support Compute Skin Cache المطلوب لتتبع الأشعة بالعتاد.

• افتراض أن قيمة Samples Per Pixel في Post Process Volume تنطبق عند استخدام MRQ.

• عدم أخذ الزيادة المحتملة في وقت التصيير بالحسبان عند رفع عدد العينات في المساحات الداخلية.

• استخدام المادة الباعثة للضوء والضوء المحلي للإضاءة نفسها، ما يؤدي إلى احتساب المساهمة مرتين.

تأثير ذلك في سير عمل العمارة والتصوّر

يمكن أن يساعد Path Tracer فرق العمارة والتصميم الداخلي على فحص سلوك المواد والانعكاسات والإضاءة في إطارات عالية الجودة. ويوفر تكامل Unreal Engine مع Sequencer وMovie Render Queue إمكانية ضبط الإعدادات ضمن سير العمل نفسه للرسوم المتحركة ومخرجات الإنتاج. في المقابل، ينبغي إدراج طول أوقات الحساب في المساحات الداخلية ومتطلبات العتاد المذكورة في الوثائق ضمن خطة الإنتاج. ويتيح فحص الصورة أولًا بكادر ثابت، ثم ضبط أخذ العينات في MRQ وفقًا لنوع الإخراج، اتباع سير عمل أكثر تحكمًا.