Virtual Shadow Maps en Unreal Engine 5: guía de sombras para escenas arquitectónicas

El sistema Virtual Shadow Maps (VSM) de Unreal Engine 5 está diseñado para generar sombras detalladas en proyectos que utilizan geometría Nanite. En escenas de visualización arquitectónica, elegir el método adecuado exige valorar conjuntamente la movilidad de las luces, la suavidad de las sombras y el coste de rendimiento. Esta guía, basada en la documentación oficial de Epic Games, repasa los pasos esenciales de configuración y comprobación en Unreal Engine 5.

1. Elige el método de sombras y la movilidad de las luces

1. Abre el apartado Direct Lighting de Engine > Rendering en la configuración del proyecto. La opción Shadow Map Method determina si el proyecto utiliza Virtual Shadow Maps o Shadow Maps tradicionales. VSM es el método predeterminado en los proyectos nuevos. En proyectos creados antes de Unreal Engine 5.0, hay que activar VSM en la configuración del proyecto o mediante la variable de consola r.Shadow.Virtual.Enable.

2. Comprueba si la escena utiliza Nanite. VSM está diseñado para funcionar con Nanite; puede no ser la opción adecuada en un proyecto o una plataforma de destino que no lo utilice. En los proyectos que usan Nanite, las luces Stationary no son compatibles con los mapas de sombras tradicionales; en ese caso, conviene elegir Movable Lights o VSM.

3. Elige la opción Mobility de las luces según las necesidades de la escena. La iluminación de las luces Static se calcula previamente en lightmaps. Cuando VSM está activado, la iluminación directa y las sombras de las luces Stationary se calculan dinámicamente, mientras se conserva la iluminación indirecta que pueda proceder de los lightmaps. Por su parte, las luces Movable se utilizan para generar sombras dinámicas. La movilidad puede configurarse por separado para cada luz.

Esta distinción facilita decidir qué iluminación se preparará de antemano en una escena interior y cuál cambiará durante la edición o el juego. No elijas el tipo de luz basándote únicamente en el aspecto de la sombra: ten en cuenta también la necesidad de realizar cálculos en tiempo real.

2. Controla las sombras suaves con la fuente de luz

1. Revisa las propiedades que determinan el tamaño de la fuente de luz. En las luces locales, Source Radius; en las direccionales, Source Angle: ambos parámetros influyen en la suavidad de las sombras. Al aumentar el ángulo, el radio, la altura o la anchura de la fuente, las sombras de los objetos afectados por esa luz se suavizan. En las luces locales, el radio de la fuente es cero de forma predeterminada; en las direccionales, el ángulo inicial es bajo.

2. Shadow Map Ray Tracing (SMRT), utilizado con VSM, ayuda a que las sombras más lejanas se vean más suaves y a conseguir un endurecimiento de contacto. Al ajustar la escena, evalúa primero el tamaño de la fuente de luz y después las opciones de calidad y rendimiento. Los valores siguientes son los valores predeterminados o los rangos recomendados que aparecen en la documentación oficial; no representan una configuración ideal única para todas las escenas.

Las variables son r.Shadow.Virtual.SMRT.RayCountLocal y r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayLocal para las luces locales, y r.Shadow.Virtual.SMRT.RayCountDirectional y r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayDirectional para las direccionales. La documentación indica que el rango de 4–8 muestras ofrece buenos resultados. Reducir los rayos o las muestras puede bajar el coste de rendimiento, pero también provocar ruido en la penumbra o una suavidad insuficiente.

3. Valora conjuntamente la resolución, la escala de la escena y el rendimiento

1. En lugar de pensar en la resolución de VSM como un único mapa enorme, considera su sistema de páginas. El sistema divide la resolución virtual de 16K × 16K en páginas de 128 × 128 píxeles y procesa únicamente las que hacen falta para proyectar sombras sobre los píxeles visibles en pantalla. Guardar en caché páginas reutilizables de fotogramas anteriores mejora el rendimiento. Los objetos en movimiento o los cambios en la iluminación pueden invalidar las páginas correspondientes.

2. En las luces direccionales, la estructura de clipmaps conserva una alta resolución en las zonas cercanas a la cámara y cubre las más lejanas. Cada nivel de clipmap tiene la misma resolución y el siguiente abarca el doble de radio que el anterior. De forma predeterminada, se reservan tablas de páginas virtuales para los niveles 6–22. Es posible cambiar los límites con las variables r.Shadow.Virtual.Clipmap.FirstLevel y r.Shadow.Virtual.Clipmap.LastLevel; aun así, observa primero las necesidades de sombra de la escena antes de modificar estos ajustes.

3. Ten en cuenta que las luces locales amplias pueden acercarse al límite de resolución. Las luces Spot funcionan con un único VSM de 16K que utiliza una cadena de mipmaps, mientras que las luces Point usan un mapa cúbico con un VSM de 16K en cada cara. La documentación recomienda considerar luces direccionales cuando sea posible para este tipo de luces locales grandes. Por otro lado, en escenas con vegetación densa que no utiliza Nanite, Distance Field Shadows puede ayudar a reducir el coste de las luces direccionales en las zonas que quedan fuera de la distancia de sombras dinámicas de las luces Movable.

La alta resolución de VSM no significa que todos los ajustes de calidad sean gratuitos. Prueba conjuntamente la escala de sombras, el tamaño de las luces y el alcance de la escena. Según la documentación, reducir el sesgo de resolución puede aumentar la resolución de las sombras, pero también elevar el coste de rendimiento. Por eso, antes de aplicar una resolución más alta a toda la escena, identifica las zonas problemáticas y comprueba qué nivel de detalle necesitan realmente las posiciones de la cámara y las luces.

4. Flujo de trabajo de visualización arquitectónica y errores frecuentes

En un render de interiores, el primer punto que conviene revisar para obtener sombras más suaves es el tamaño de la fuente de luz, no añadir Contact Shadows en todos los casos. Debido a la resolución y la precisión de VSM, la función Contact Shadow normalmente no es necesaria para lograr sombras de contacto nítidas y puede ofrecer resultados menos precisos que las sombras VSM. Aun así, puede ser útil para obtener una contribución de sombra menos costosa de objetos que no se renderizan en los mapas de sombras.

Al editar luces Static o Stationary, las sombras que aparecen en el Level Editor son una vista previa si la compilación de la iluminación no ha terminado; no deben considerarse idénticas al resultado final. Para comprobar el resultado, inicia la compilación de la iluminación desde el menú principal con Build > Build All Levels. El tiempo de compilación puede variar según las características del equipo, la complejidad de la escena y otros factores.

Errores frecuentes:

• Elegir un método de sombras Stationary tradicional que no es compatible en un proyecto que utiliza Nanite.

• Aumentar el radio o el ángulo de la fuente sin comprobar el ruido de la penumbra ni el impacto en el rendimiento.

• Confundir con la imagen final las sombras de vista previa de luces Static o Stationary que aún no se han compilado.

• Dar por sentado que VSM es automáticamente adecuado para todos los proyectos que no utilizan Nanite.

Para los equipos de arquitectura, diseño de interiores y archviz, la principal ventaja de VSM es poder usar sombras detalladas en geometría Nanite con menos ajustes manuales. A cambio, hay que valorar conjuntamente la plataforma de destino, la movilidad de las luces, el uso de Nanite y la escala de calidad. En equipos que trabajan en varios ordenadores, dejar claro el método elegido en la configuración del proyecto y realizar la comprobación final con el resultado compilado en las escenas que requieren compilar la iluminación hace que el flujo de trabajo sea más predecible.