Kurz gesagt
- VSM ist eine hochauflösende Schattenmethode für Unreal Engine 5, die für den Einsatz mit Nanite, Lumen und World Partition entwickelt wurde.
- In neuen Projekten ist VSM standardmäßig aktiviert; in Projekten, die vor Unreal Engine 5.0 erstellt wurden, muss die Methode zusätzlich eingeschaltet werden.
- VSM unterteilt Schattenkarten in 128 × 128 Pixel große Seiten, erstellt die auf dem Bildschirm benötigten Seiten und speichert sie zwischen den Frames zwischen.
- Das Aussehen weicher Schatten lässt sich bei lokalen Lichtquellen über Source Radius und bei Directional Light über Source Angle steuern.
Was erfahren Sie in diesem Leitfaden?
Virtual Shadow Maps (VSM) sind eine Schattenkartentechnik, mit der in Unreal Engine hochauflösende und detailreiche Schatten erzeugt werden. Laut der Dokumentation von Epic zielt das System insbesondere auf Schatten ab, deren Detailgrad zur Geometrie von Nanite passt, und auf eine einfachere Einrichtung. In diesem Leitfaden gehen wir Schritt für Schritt darauf ein, für welche Szenen VSM sinnvoll ist, wo die Methode im Projekt aktiviert wird und wie Lichtquellen den Charakter der Schatten beeinflussen.
VSM ist kein eigenständiger Qualitätsschalter, der Schatten für sich genommen „besser“ macht. Das Ergebnis sollte im Zusammenhang mit der Beweglichkeit der Lichter, der Szenengeometrie, der Schattendistanz, der Quellengröße und den Projekteinstellungen beurteilt werden. Beobachten Sie daher bei der Umsetzung der Schritte sowohl das Bild als auch die Leistung im laufenden Betrieb.
Voraussetzungen und geeignete Einsatzbereiche
Der offizielle Leitfaden behandelt VSM zusammen mit Nanite Virtualized Geometry, Lumen Global Illumination and Reflections und World Partition in Unreal Engine 5. VSM ist für den Einsatz mit Nanite ausgelegt. Wenn die Zielplattform oder das Projekt Nanite nicht verwendet, weist Epic darauf hin, dass diese Methode möglicherweise nicht geeignet ist. Die erste Frage sollte daher sein, ob die Szene Nanite nutzt.
In älteren Projekten, die vor Unreal Engine 5.0 erstellt wurden, muss VSM zusätzlich über die Projekteinstellungen oder die Konsolenvariable r.Shadow.Virtual.Enable aktiviert werden. In neuen Projekten ist VSM die Standardmethode. Da in den Quellen weder eine bestimmte Grafikkarte noch eine Hardwarestufe, ein Kontotyp oder Kaufbedingungen genannt werden, sollte man keine entsprechenden Voraussetzungen annehmen.
Berücksichtigen Sie bei der Wahl der Schattenmethode auch Typ und Beweglichkeit der Lichtquellen. Ob Lichter in Unreal Engine als Static, Stationary oder Movable eingestellt sind, beeinflusst, wie vorab berechnete und echtzeitberechnete Schatten eingesetzt werden. Bei aktiviertem VSM werden direkte Beleuchtung und Schatten von Stationary-Lichtern dynamisch berechnet. Vollständig gebackene Schatten statischer Lichter stammen weiterhin aus Lightmaps, sofern Lumen nicht verwendet wird.
VSM aktivieren und grundlegend einrichten
Prüfen Sie die Schattenmethode des Projekts. Suchen Sie unter Project Settings im Bereich Engine > Rendering unter Shadows die Option Shadow Map Method. Dort können Sie überprüfen, ob das Projekt Virtual Shadow Maps oder die in älteren Versionen verwendete herkömmliche Methode Shadow Maps nutzt.
Aktivieren Sie VSM in einem älteren Projekt. Wählen Sie in Projekten, die vor Unreal Engine 5.0 erstellt wurden, VSM in denselben Projekteinstellungen aus oder verwenden Sie die in der Dokumentation genannte Konsolenvariable
r.Shadow.Virtual.Enable. In neuen Projekten ist VSM bereits standardmäßig ausgewählt. Prüfen Sie die aktuellen Projekteinstellungen dennoch, damit klar ist, mit welcher Methode Sie testen.Überprüfen Sie die Nanite-Nutzung und die Szeneninhalte. VSM wurde für detaillierte Geometrie in Kombination mit Nanite entwickelt. Wenn Nanite zum Einsatz kommt, beachten Sie, dass einige Methoden, die bei herkömmlichen Schattenkarten für Stationary-Lichter verwendet werden, nicht unterstützt werden. Laut Epic sollten Projekte mit Nanite Movable Lights oder VSM verwenden.
Passen Sie die Quellengröße der Lichter an. Bei Point Lights und Spot Lights beeinflusst Source Radius die Weichheit der Schatten, bei Directional Light hingegen Source Angle. Ein größerer Quellwinkel oder -radius erzeugt weichere Schatten. Beobachten Sie beim Erhöhen dieser Werte sowohl das Bild als auch die Leistung. Lokale Lichter haben standardmäßig keinen Source Radius; Directional Lights beginnen dagegen mit einem kleinen Source Angle.
Vergleichen Sie das Schattenverhalten in der Szene. Betrachten Sie aus derselben Kameraperspektive nahe und entfernte Objekte, feine Geometrie und Kontaktbereiche. VSM erstellt Schattenseiten anhand der Tiefenanalyse der sichtbaren Bildschirmpixel und speichert benötigte Seiten über mehrere Frames hinweg zwischen. Werden durch eine Kamerabewegung neue Bereiche sichtbar, müssen zuvor ungenutzte Seiten möglicherweise erst erstellt werden.
Machen Sie sich mit SMRT vertraut, wenn Sie die Qualität weicher Schatten beurteilen. Shadow Map Ray Tracing nutzt in Verbindung mit VSM Sampling, um realistischere weiche Schatten und Kontaktverhärtung zu erzeugen. Die Qualität hängt bei lokalen Lichtern von Source Radius und bei Directional Light von Source Angle ab. Laut der Dokumentation von Epic beträgt die Standardanzahl der Strahlen für lokale Lichter und Directional Lights acht, wenn die Skalierung Shadows auf Epic steht. Über Konsolenvariablen lassen sich die Anzahl der Strahlen oder Samples reduzieren. Weniger Samples können die Leistungskosten senken, aber auch die Weichheit der Schatten begrenzen oder Rauschen in der Penumbra sichtbar machen.
Auswirkungen auf Architektur-, Innenraum- und Archviz-Workflows
In der Architekturvisualisierung lässt sich mit VSM die Konsistenz von Schatten in Szenen mit detaillierten Fassadenelementen, dichter Geometrie und Echtzeitbeleuchtung beurteilen. In Innenraumszenen sollten gemeinsam die Größe der Lichtquelle, das Erscheinungsbild von Kontaktschatten und der von der Beleuchtung erfasste Bereich getestet werden. Diese Methode ersetzt weder Modellierung noch Materialaufbereitung, sondern arbeitet mit der Beleuchtung und Geometrie der Szene zusammen.
In Büros und bei studentischen Projekten empfiehlt es sich, zunächst einen kleinen, repräsentativen Szenenausschnitt zu vergleichen: Untersuchen Sie ein Beispiel mit Nanite und VSM sowie – sofern die Projektbedingungen passen – mit der herkömmlichen Option Shadow Maps. Da die Quellen keine bestimmte Hardware empfehlen, muss die Leistung auf jedem Rechner und in jeder Szene gemessen werden. Prüfen Sie außerdem die Kosten und Auswirkungen auf das Bild bei Lichtquellen mit großem Radius oder übermäßig weichen Penumbras. Wenn das Projekt auf anderen Rechnern geöffnet wird, stellen Sie sicher, dass die Auswahl der Schattenmethode in den Projekteinstellungen konsistent ist.
Häufige Fehler
VSM automatisch als die beste Option für jedes Projekt ansehen, auch wenn Nanite nicht verwendet wird. Epic weist darauf hin, dass VSM für Ziele ohne Nanite möglicherweise nicht geeignet ist.
Den Schatten eines Lichts allein anhand von Source Radius oder Source Angle beurteilen. Lichttyp, erfasster Bereich und Szenengeometrie beeinflussen das Ergebnis.
Die Anzahl der SMRT-Strahlen oder -Samples reduzieren, ohne die Qualität zu prüfen. Weniger Strahlen können Rauschen in der Penumbra verursachen; weniger Schattenkarten-Samples begrenzen die erreichbare Weichheit.
Sehr große Source-Radius- oder Source-Angle-Werte uneingeschränkt verwenden. Epic zufolge können überhöhte Werte die Leistung beeinträchtigen und zu Bildartefakten führen, wenn sich die Kamera der Schattenpenumbra nähert.
Davon ausgehen, dass Stationary-Lichter bei aktiviertem VSM ihr bisheriges Schattenverhalten unverändert beibehalten. In diesem Fall werden direkte Beleuchtung und Schatten dynamisch berechnet.
Nächste Schritte
Prüfen Sie zunächst die Projekteinstellungen und die Nanite-Nutzung. Vergleichen Sie anschließend den Schattencharakter, indem Sie bei unveränderter Kameraperspektive und Beleuchtungsanordnung die Quellengröße variieren. Wenn Sie Einstellungen zur Verbesserung der Schattenqualität ändern, halten Sie sowohl die sichtbaren Unterschiede als auch die Leistung fest. Benötigen Sie detailliertere Kontrolle, lesen Sie in Epics VSM-Leitfaden die Abschnitte zu den Variablen für die Anzahl der SMRT-Strahlen und -Samples. Beachten Sie außerdem, dass sich der Aufbau mit Clipmaps bei Szenen mit Directional Lights, die große Bereiche abdecken, vom Kartenaufbau pro Licht bei lokalen Lichtquellen unterscheidet.
Quelle und Lizenz
Dieser Leitfaden wurde anhand der Dokumentationsseiten „Virtual Shadow Maps in Unreal Engine“ und „Shadowing in Unreal Engine“ von Epic Games ins Türkische übertragen und angepasst. Beide Quellen sind in der Quellenliste als frei lizenziert aufgeführt.
Quellen
2 QuellenQuelltexte werden nicht neu veröffentlicht; kurze Zitate sind gekennzeichnet, der Rest ist eigene Zusammenfassung und Einordnung.
Für Architekturbüros und Visualisierungsteams in der Türkei liegt der praktische Nutzen von VSM darin, dass sich die Schatteneinrichtung in Echtzeitszenen mit Nanite vereinfachen lässt und die Methode auf Ergebnisse ausgelegt ist, die mit hochdetaillierter Geometrie harmonieren. Das sollte man jedoch nicht automatisch als Leistungsgewinn in jedem Projekt verstehen: Szenenaufbau, Lichteinstellungen und Hardware bestimmen das Ergebnis.
Studierende und kleine Teams sollten zunächst mit einer Beispielszenen auf ihren vorhandenen Rechnern testen und insbesondere Source Radius und Source Angle für weiche Schatten kontrolliert verändern. In den Quellen werden weder Lizenzgebühren noch Hardwareanforderungen erläutert. Vor der Projektübergabe ist es wichtig zu prüfen, ob die gewählte Schattenmethode und die Nanite-Voraussetzungen mit den Arbeitsumgebungen der übrigen Teammitglieder kompatibel sind.
Häufige Fragen
Wie aktiviert man Virtual Shadow Maps in Unreal Engine?
Prüfen Sie unter Project Settings im Bereich Engine > Rendering unter Shadows die Option Shadow Map Method. In Projekten, die vor Unreal Engine 5.0 erstellt wurden, muss VSM zusätzlich aktiviert werden; in neuen Projekten ist die Methode standardmäßig eingeschaltet.
Lassen sich Virtual Shadow Maps ohne Nanite verwenden?
VSM wurde für den Einsatz mit Nanite entwickelt. Epic weist darauf hin, dass die Methode für Zielplattformen oder Projekte ohne Nanite möglicherweise nicht geeignet ist.
Mit welcher Einstellung steuert man weiche VSM-Schatten in Unreal Engine?
Bei lokalen Lichtern beeinflusst Source Radius die Weichheit der Schatten, bei Directional Light Source Angle. Auch die Sampling-Einstellungen von Shadow Map Ray Tracing können sich auf Qualität und Leistungskosten auswirken.
