Kurz gesagt
- Virtual Shadow Maps sind ein Schattenverfahren für Nanite-Geometrie und dynamische Beleuchtung.
- In neuen Projekten ist das System standardmäßig aktiviert. Bei Projekten, die vor Unreal Engine 5.0 erstellt wurden, muss es separat eingeschaltet werden.
- Bei der Qualitätsstufe Epic für Shadows beträgt die Standardanzahl der Strahlen für lokale und gerichtete Lichter acht.
- Bei lokalen Lichtern beeinflusst `Source Radius`, bei Directional Lights `Source Angle` die Weichheit der Schatten.
Virtual Shadow Maps (VSM) sind ein Verfahren in Unreal Engine 5 zur Erzeugung hochauflösender Schatten, das für die Verwendung mit Nanite entwickelt wurde. Die offizielle Dokumentation von Epic Games erläutert, wie sich VSM insbesondere in Szenen mit detaillierter Geometrie und dynamischer Beleuchtung konfigurieren lässt. Dieser Leitfaden behandelt die in der Unreal-Engine-5-Dokumentation beschriebenen Projekteinstellungen, Lichtparameter und den Ausgleich zwischen Qualität und Leistung im Kontext von Architekturvisualisierungen.
Für welche Szenen eignen sich Virtual Shadow Maps?
VSM zielt darauf ab, hochauflösende Schatten zu erzeugen, indem virtuelle Schattenkarten entsprechend dem Bedarf der auf dem Bildschirm sichtbaren Pixel verarbeitet werden. Die Karten haben virtuell eine Auflösung von 16K × 16K und sind in Seiten mit jeweils 128 × 128 Pixeln unterteilt. Benötigte Seiten werden zugewiesen und verarbeitet; verfügbare Seiten bleiben zwischen den Frames im Cache. Werden Seiten durch bewegte Objekte oder Lichter ungültig, können sie erneut verarbeitet werden.
Das Verfahren wurde für Projekte mit Nanite entwickelt. Die herkömmliche Verwendung von Shadow Maps mit Nanite-Geometrie und Stationary-Lichtern wird nicht unterstützt. In Projekten mit Nanite sollten daher Movable Lights oder VSM verwendet werden. Für ein Projekt ohne Nanite oder eine Zielplattform ist VSM möglicherweise nicht geeignet. Berücksichtigen Sie bei der Wahl des Schattenverfahrens sowohl die Geometrie in der Szene als auch die Beweglichkeit der Lichter.
1. Schattenverfahren im Projekt überprüfen
Öffnen Sie in den Projekteinstellungen den Bereich Shadows unter Engine > Rendering. Wählen Sie unter Shadow Map Method Virtual Shadow Maps oder das herkömmliche Verfahren Shadow Maps aus. In neuen Projekten ist VSM standardmäßig aktiviert. Bei Projekten, die mit Versionen vor Unreal Engine 5.0 erstellt wurden, muss die Funktion über die Projekteinstellungen oder die Konsolenvariable r.Shadow.Virtual.Enable aktiviert werden.
Wenn VSM aktiviert ist, ersetzt es einige Schattenverfahren. Dazu zählen vorab berechnete Schatten von Stationary-Lichtern, Pre-Shadows, Per-Object Shadows und Cascaded Shadow Maps. Vollständig gebackene Schatten von Static-Lichtern funktionieren jedoch in Szenarien ohne Lumen weiterhin über Lightmaps. Bei Stationary-Lichtern kann die indirekte Beleuchtung aus gebackenen Lightmaps stammen; direkte Beleuchtung und Schatten werden dynamisch berechnet.
2. Größe der Lichtquelle an die Szene anpassen
Shadow Map Ray Tracing (SMRT) tastet in Verbindung mit VSM Schatten ab, um weiche Schatten und Kontaktschärfung zu erzeugen. Bei lokalen Lichtern beeinflusst Source Radius, bei Directional Lights Source Angle die Verteilung der Strahlen relativ zur Lichtquelle. Eine passende Quellgröße kann je nach Lichttyp weichere Schatten erzeugen.
| Einstellung | Empfohlener Wert | Wirkung |
|---|---|---|
Source Radius bei lokalen Lichtern | Ein sinnvoller, zur Szene passender Wert; das Dokument nennt 10 als Beispiel | Unterstützt weiche Schatten und Kontaktschärfung mit SMRT. |
Source Angle bei Directional Light | Ein zur Szene passender Wert; das Dokument nennt 5,0 als Beispiel | Beeinflusst die Weichheit der von einem gerichteten Licht erzeugten Schatten. |
SamplesPerRayLocal und SamplesPerRayDirectional | 4–8 Samples | Legt die Schatten-Samples pro Strahl fest; weniger Samples begrenzen den möglichen Weichheitsgrad. |
RayCountLocal und RayCountDirectional | Standardmäßig acht Strahlen bei der Qualitätsstufe Epic für Shadows | Die Strahlanzahl beeinflusst das Rauschen in der Penumbra. |
Die Werte in der Tabelle sind als Ausgangspunkte zu verstehen; dieselbe Einstellung führt nicht in jeder Szene zum gleichen Ergebnis. Laut der Dokumentation von Epic können sehr große Werte für Source Radius oder Source Angle die Leistung beeinträchtigen und zu sichtbaren Artefakten in der Penumbra führen, wenn sich die Kamera dem Schatten nähert. Prüfen Sie deshalb das Ergebnis aus verschiedenen Kamerapositionen, nachdem Sie die Quellgröße erhöht haben.
3. Qualität und Leistung der Abtastung ausbalancieren
Die Strahlanzahl für lokale Lichter wird mit r.Shadow.Virtual.SMRT.RayCountLocal, die für gerichtete Lichter mit r.Shadow.Virtual.SMRT.RayCountDirectional festgelegt. Für die Anzahl der Samples pro Strahl dienen r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayLocal und r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayDirectional. Weniger Schatten-Samples können den Rechenaufwand senken, begrenzen jedoch zugleich die erreichbare Weichheit der Penumbra. Epic zufolge liefern 4–8 Samples pro Strahl gute Ergebnisse.
Wird die Variable für die Strahlanzahl auf null gesetzt, wird SMRT deaktiviert und auf scharfe Schatten mit nur einem Sample zurückgeschaltet. Bei der Qualitätsstufe Epic für Shadows beträgt die Standardanzahl der Strahlen für lokale und gerichtete Lichter acht. Beobachten Sie beim Ändern der Einstellungen gleichzeitig das Schattenrauschen, die Weichheit und die Laufzeitleistung der Szene.
Der VSM-Cache ist standardmäßig aktiviert. Macht eine Kamerabewegung zuvor nicht sichtbare Bereiche sichtbar, können neue Schattenseiten verarbeitet werden. Daher reicht es nicht aus, die Leistung nur bei einer festen Kameraperspektive zu messen; testen Sie auch Szenen mit Kamerabewegungen. Die Variable r.Shadow.Virtual.Cache 0 deaktiviert den Cache zur Fehlersuche. Für den normalen Einsatz empfiehlt die Dokumentation, das standardmäßige Verhalten mit aktiviertem Cache beizubehalten.
4. Worauf es im Workflow der Architekturvisualisierung ankommt
In Architekturszenen mit Nanite-Geometrie und dynamischen Lichtern sollen VSM hochauflösende Schatten mit einem einfacheren Setup ermöglichen. In Innenräumen sollten Sie die Quellgröße lokaler Lichter, im Außenbereich den Wert Source Angle des Directional Light passend zum Lichtcharakter der Szene wählen. Eine größere Lichtquelle liefert nicht in jedem Fall ein besseres Ergebnis; Weichheit, Rauschen und Leistung sollten gemeinsam beurteilt werden.
Überprüfen Sie zunächst die Unreal-Engine-Version des Projekts, die Verwendung von Nanite und das Schattenverfahren. Ändern Sie anschließend die Lichteinstellungen in kleinen Schritten und kontrollieren Sie das Ergebnis nicht nur in Standbildern, sondern auch bei Kamerabewegungen. Die Dokumentation nennt weder konkrete Hardwareanforderungen noch einen für jedes Projekt geltenden Leistungswert. Deshalb ist es wichtig, die Einstellungen in der Zielszene zu messen – besonders bei Projekten mit komplexer Geometrie und dynamischer Beleuchtung.
Häufige Fehler
Davon ausgehen, dass VSM in Projekten vor Unreal Engine 5.0 automatisch aktiviert ist. Überprüfen Sie die Projekteinstellungen und gegebenenfalls die Konsolenvariable.
Nanite zusammen mit dem herkömmlichen Shadow-Map-Verfahren für Stationary-Lichter verwenden. Laut Dokumentation wird diese Kombination nicht unterstützt; ziehen Sie Movable Lights oder VSM in Betracht.
Source RadiusoderSource Anglezu stark erhöhen. Das kann die Leistung beeinträchtigen und Artefakte in der Penumbra verursachen.Beim Reduzieren der Sample-Anzahl übersehen, dass dadurch auch die mögliche Weichheit der Schatten begrenzt wird.
Nur ein Kamerastandbild testen. Durch Kamerabewegungen können Schattenseiten verarbeitet werden, die zuvor nicht sichtbar waren.
Quellen
2 QuellenQuelltexte werden nicht neu veröffentlicht; kurze Zitate sind gekennzeichnet, der Rest ist eigene Zusammenfassung und Einordnung.
Für Architekturvisualisierungsbüros in der Türkei besteht der praktische Vorteil von VSM darin, hochauflösende Schatten in dynamischen Szenen mit Nanite einfacher konfigurieren zu können. Die Funktion lediglich zu aktivieren, reicht jedoch nicht aus: Quellgröße und Sampling-Einstellungen müssen in der tatsächlichen Szene getestet werden – auch bei bewegter Kamera.
Teams mit begrenztem Hardwarebudget oder knappen Renderzeiten sollten den visuellen Nutzen messen, bevor sie die Sample-Anzahl erhöhen. Da die offizielle Dokumentation keine konkreten Hardwareanforderungen nennt, muss die Leistung projektbezogen beurteilt werden. Auch die Aktivierung in älteren Projekten und die Kompatibilität von Nanite mit Stationary-Lichtern zu überprüfen, hilft, unnötiges Ausprobieren zu vermeiden.
Häufige Fragen
Wie aktiviert man Virtual Shadow Maps in Unreal Engine 5?
Wählen Sie in den Projekteinstellungen unter `Engine > Rendering` im Bereich `Shadows` die Option `Shadow Map Method`. In Projekten, die vor Unreal Engine 5.0 erstellt wurden, muss VSM zusätzlich aktiviert werden.
Lassen sich Virtual Shadow Maps mit Nanite verwenden?
VSM wurde für die Verwendung mit Nanite entwickelt. Die herkömmliche Verwendung von Shadow Maps mit Nanite und Stationary-Lichtern wird nicht unterstützt; in solchen Projekten können Movable Lights oder VSM verwendet werden.
Welche Einstellungen steuern weiche Schatten in VSM?
Bei lokalen Lichtern beeinflusst `Source Radius`, bei Directional Lights `Source Angle` die Weichheit der Schatten. Auch die SMRT-Strahl- und Sample-Anzahl bestimmt das Verhältnis zwischen Qualität und Rechenaufwand.
