Innenraum-Rendering mit Unreal Engine Path Tracer: MRQ-Einstellungen

Der in der offiziellen Unreal-Engine-Dokumentation beschriebene Path Tracer kann für physikalisch basierte Ergebnisse bei Beleuchtung, Reflexionen und Brechungen in Architekturvisualisierungen eingesetzt werden. Er nutzt Hardware-Raytracing und lässt sich für Einzelbilder oder Animationen mit Movie Render Queue (MRQ) kombinieren. Da Epic in der Dokumentation keine konkrete Unreal-Engine-Versionsnummer nennt, beschränken sich die folgenden Schritte auf die dort angegebenen Einstellungen und Menüpfade.

1. Projekt für Raytracing vorbereiten

1. Prüfen Sie vor der Verwendung von Path Tracer, ob Ihr Projekt die Hardwareanforderungen erfüllt. In der Dokumentation werden Windows 10 1809 oder höher, DirectX 12 sowie NVIDIA-RTX- oder GTX-Grafikkarten mit aktiviertem DXR-Treiber genannt. Der Leitfaden für hochwertige Frames mit Movie Render Queue richtet sich ebenfalls an Nutzer von Windows 10 64-bit.

2. Stellen Sie in Unreal Editor unter Edit > Project Settings > Platforms > Windows > Targeted RHIs > Default RHI DirectX 12 als Standard-RHI ein.

3. Aktivieren Sie unter Edit > Project Settings > Engine > Rendering > Hardware Ray Tracing die Option Support Hardware Ray Tracing. Für Path Tracer muss im selben Bereich auch die Unterstützung für Path Tracing aktiviert sein.

4. Beim Aktivieren von Hardware-Raytracing fordert Unreal Engine Sie möglicherweise auf, Support Compute Skin Cache zu aktivieren, sofern die Option noch ausgeschaltet ist. Da diese Funktion erforderlich ist, folgen Sie der Aufforderung und starten Sie die Engine neu, damit die Einstellungsänderungen wirksam werden.

2. Path Tracer im Viewport überprüfen

1. Öffnen Sie im Level Viewport das Menü View Modes und wählen Sie den Modus Path Tracing. Solange die Kamera stillsteht, wird das Bild durch akkumulierte Samples schrittweise klarer.

2. Sobald die Sample-Anzahl den Zielwert erreicht, reduziert ein Denoiser das Rauschen im finalen Bild, sofern in den Post-Process-Einstellungen ein Denoiser aktiviert ist. Damit die Denoiser-Option funktioniert, muss das entsprechende Plugin aktiviert sein. Laut Dokumentation wird standardmäßig das NNE Denoiser-Plugin verwendet.

3. Wenn Sie die Kamera bewegen, ein Material ändern oder Objekte hinzufügen beziehungsweise verschieben, werden die Samples ungültig und die Akkumulation beginnt von vorn. Geben Sie dem Bild daher bei Beleuchtungs- und Materialtests Zeit, sich erneut zu stabilisieren.

Innenräume können längere Renderzeiten haben als Außenbereiche. Epic zufolge können Lichtpfade in Innenräumen mehr Bounces durchlaufen; Materialien mit einer Albedo nahe 1,0 können diese Pfade ebenfalls verlängern. Komplexe Szenen und Materialien wirken sich zusätzlich auf die Renderzeit aus.

3. Frames in Movie Render Queue einrichten

1. Aktivieren Sie das Plugin Movie Render Pipeline unter Edit > Plugins, um MRQ nutzen zu können. Öffnen Sie anschließend Window > Cinematics > Movie Render Queue und fügen Sie die zu rendernde Level Sequence zur Warteschlange hinzu.

2. Klicken Sie in der Warteschlange auf Unsaved Config*. Fügen Sie über + Setting die benötigten Einstellungen hinzu. Wählen Sie neben dem Path-Tracer-Modul auch die Anti-aliasing-Einstellung für Ausgabeformat und Sampling aus.

3. Zu den Post-Process-Einstellungen von Path Tracer gehört Samples Per Pixel. Ein höherer Wert kann das Rauschen reduzieren, erhöht jedoch die Renderzeit pro Frame. Bei Verwendung von MRQ wird die Einstellung für Samples pro Pixel im Post Process Volume ignoriert; die Sample-Anzahl wird in MRQ durch Spatial Sample Count und Temporal Sample Count festgelegt.

4. Die Gesamtzahl der Samples pro Pixel ergibt sich aus dem Produkt der räumlichen und zeitlichen Sample-Anzahl. Für 16 Samples können Sie beispielsweise 4 räumliche und 4 zeitliche Samples, 16 räumliche und 1 zeitliches Sample oder 1 räumliches und 16 zeitliche Samples verwenden. Welche Verteilung am besten passt, hängt insbesondere vom Bedarf an Motion Blur ab. Für Einzelbilder empfiehlt es sich, die zeitliche Sample-Anzahl auf 1 zu setzen und die räumlichen Samples zu erhöhen. Für Animationen werden bei aktiviertem Reference Motion Blur 1 räumliches Sample und mehr zeitliche Samples empfohlen.

4. Ausgabeformat und Auflösung festlegen

In den Output-Einstellungen von MRQ lassen sich Dateiformat, Benennung, Auflösung und zu rendernder Frame-Bereich festlegen. PNG und EXR können mit Alphakanal ausgegeben werden. Dafür müssen Sie Edit > Project Settings > Engine > Rendering > Postprocessing > Enable alpha channel support in post processing (experimental) > Linear color space only aktivieren und die Engine neu starten. Für einen transparenten Hintergrund muss außerdem die Sichtbarkeit undurchsichtiger Objekte wie Sky und Atmospheric Fog ausgeschaltet werden.

PNG ist verlustfrei und unterstützt einen Alphakanal. JPG ist verlustbehaftet und eignet sich dank kleinerer Dateien für Vorschauen. EXR ist ein Format mit hohem Dynamikumfang und Alphakanal. Für hochauflösende Frames kann das MRQ-Modul High Resolution das Bild in einzelnen Kacheln rendern und anschließend zusammensetzen. Die maximal unterstützte Kachelgröße hängt von der Grafikkarte ab.

Was ändert sich im Workflow für Architektur und Visualisierung?

Path Tracer eignet sich insbesondere für Innenraum-Renderings, bei denen Details in Reflexionen, Brechungen und indirekter Beleuchtung wichtig sind. Durch die Integration in Sequencer und MRQ lassen sich aus derselben Szene hochwertige Bildsequenzen rendern. Die Geschwindigkeit beim Echtzeit-Navigieren sollte jedoch nicht als verlässlicher Maßstab dienen: Während Path Tracer Samples akkumuliert, beeinflussen Szenenkomplexität, Materialien und Hardware die Renderzeit.

Bei Render-Workstations hat die Prüfung der in der Dokumentation genannten Kompatibilität mit DirectX 12 und Hardware-Raytracing Vorrang. Für Motion Blur und Animation sollte das zeitliche Sampling eingeplant werden; für Einzelbilder ist räumliches Sampling vorzuziehen. Die Quellen nennen weder Lizenz- oder Preisinformationen für Path Tracer noch die Kosten der erforderlichen Hardware oder Renderzeiten für bestimmte Grafikkarten.

Häufige Fehler

• Path Tracer verwenden wollen, obwohl Hardware-Raytracing oder Support Compute Skin Cache deaktiviert ist.

• Übersehen, dass akkumulierte Samples nach Änderungen an Kamera oder Szene gelöscht und neu berechnet werden.

• Das Sampling in MRQ über Samples Per Pixel im Post Process Volume einstellen. MRQ ignoriert diesen Wert.

• Bei Animationen und Einzelbildern automatisch dieselbe Sample-Verteilung verwenden. Der Bedarf an Motion Blur beeinflusst die Entscheidung über die Anzahl zeitlicher Samples.