Guide des Virtual Shadow Maps dans Unreal Engine 5 : réglages des ombres

Les Virtual Shadow Maps (VSM) sont une méthode d’ombrage utilisée dans Unreal Engine 5 pour produire des ombres haute résolution et conçue pour fonctionner avec Nanite. La documentation officielle d’Epic Games explique comment configurer les VSM, notamment dans les scènes comportant une géométrie détaillée et un éclairage dynamique. Ce guide aborde les réglages du projet, les paramètres des lumières et l’équilibre entre qualité et performances décrits dans la documentation d’Unreal Engine 5, dans le contexte d’un workflow de visualisation architecturale.

Dans quelles scènes les Virtual Shadow Maps sont-elles adaptées ?

Les VSM visent à produire des ombres haute résolution en traitant les shadow maps virtuelles en fonction des besoins des pixels affichés à l’écran. Leur résolution virtuelle est de 16K × 16K et elles sont divisées en pages de 128 × 128 pixels. Les pages nécessaires sont allouées et traitées ; celles qui peuvent être réutilisées sont mises en cache d’une frame à l’autre. Si des objets ou des lumières en mouvement invalident des pages, celles-ci peuvent être traitées à nouveau.

Cette méthode est conçue pour les projets compatibles avec Nanite. L’utilisation des shadow maps traditionnelles avec la géométrie Nanite et les lumières Stationary n’est pas prise en charge ; dans les projets qui utilisent Nanite, il faut donc privilégier les Movable Lights ou les VSM. Les VSM peuvent ne pas convenir aux projets qui n’utilisent pas Nanite ou à certaines plateformes cibles. Pour choisir une méthode d’ombrage, tenez compte à la fois de la géométrie de la scène et de la mobilité des lumières.

1. Vérifiez la méthode d’ombrage du projet

Dans les paramètres du projet, ouvrez la section Shadows sous Engine > Rendering. Sélectionnez Virtual Shadow Maps ou la méthode traditionnelle Shadow Maps dans l’option Shadow Map Method. Les VSM sont activées par défaut dans les nouveaux projets. Dans les projets créés avant Unreal Engine 5.0, il faut les activer dans les paramètres du projet ou au moyen de la variable console r.Shadow.Virtual.Enable.

Lorsque les VSM sont activées, elles remplacent certaines méthodes d’ombrage. Il s’agit notamment des ombres précalculées des lumières Stationary, des pre-shadows, des ombres par objet et des Cascaded Shadow Maps. Toutefois, dans les scénarios qui n’utilisent pas Lumen, les ombres entièrement précalculées des lumières Static continuent de fonctionner via les lightmaps. Avec les lumières Stationary, l’éclairage indirect peut provenir de lightmaps précalculées, tandis que l’éclairage direct et les ombres sont calculés dynamiquement.

2. Ajustez la taille de la source lumineuse en fonction de la scène

Le Shadow Map Ray Tracing (SMRT) effectue des échantillonnages avec les VSM afin de produire des ombres douces et un durcissement au contact. Pour les lumières locales, le Source Radius influe sur la distribution des rayons par rapport à la source lumineuse ; pour les Directional Lights, c’est le Source Angle. Une taille de source adaptée peut produire des ombres plus douces, selon le type de lumière.

Les valeurs du tableau sont à considérer comme des points de départ : un même réglage ne donne pas les mêmes résultats dans toutes les scènes. La documentation d’Epic indique que des valeurs très élevées de Source Radius ou de Source Angle peuvent coûter en performances et provoquer des artefacts dans la pénombre lorsque la caméra se rapproche de l’ombre. Après avoir augmenté la taille de la source, vérifiez donc le résultat depuis différentes positions de caméra.

3. Équilibrez la qualité d’échantillonnage et les performances

Le nombre de rayons des lumières locales se règle avec r.Shadow.Virtual.SMRT.RayCountLocal, et celui des lumières directionnelles avec r.Shadow.Virtual.SMRT.RayCountDirectional. Pour régler le nombre d’échantillons par rayon, utilisez r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayLocal et r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayDirectional. Réduire le nombre d’échantillons d’ombre peut diminuer le coût de calcul, mais limite aussi la douceur de la pénombre que l’on peut obtenir. Epic indique que 4–8 échantillons par rayon donnent de bons résultats.

Régler sur zéro la variable qui contrôle le nombre de rayons désactive SMRT et rétablit des ombres nettes à un seul échantillon. Lorsque le niveau d’échelle des ombres est Epic, le nombre de rayons par défaut est de huit pour les lumières locales et directionnelles. Lorsque vous modifiez les réglages, observez à la fois le bruit des ombres, leur douceur et les performances de la scène.

Le cache des VSM est activé par défaut. Si la caméra révèle des zones qui n’étaient pas visibles auparavant, de nouvelles pages d’ombre peuvent être traitées. Mesurer les performances sur une seule vue fixe ne suffit donc pas toujours : testez aussi les scènes où la caméra se déplace. La variable r.Shadow.Virtual.Cache 0 désactive le cache à des fins de débogage ; pour une utilisation normale, la documentation recommande de conserver le comportement par défaut, c’est-à-dire le cache activé.

4. Points à surveiller dans un workflow de visualisation architecturale

Dans les scènes architecturales utilisant la géométrie Nanite et des lumières dynamiques, les VSM visent à fournir des ombres haute résolution avec une configuration plus simple. En intérieur, il faut évaluer la taille de source des lumières locales ; en extérieur, la valeur Source Angle de la Directional Light doit être choisie en fonction du caractère de l’éclairage de la scène. Augmenter la taille de la source ne donne pas toujours un meilleur résultat : douceur, bruit et performances doivent être examinés ensemble.

Commencez par vérifier la version d’Unreal Engine du projet, l’utilisation de Nanite et la méthode d’ombrage. Modifiez ensuite les réglages des lumières par petites étapes et vérifiez le résultat sur des images fixes comme lors des mouvements de caméra. La documentation ne précise ni configuration matérielle requise ni valeur de performance unique valable pour tous les projets. Il est donc important de mesurer les réglages dans la scène cible, en particulier dans les projets comportant une géométrie dense et des lumières dynamiques.

Erreurs fréquentes

• Supposer que les VSM sont automatiquement activées dans les projets antérieurs à Unreal Engine 5.0. Vérifiez les paramètres du projet et, si nécessaire, la variable console.

• Utiliser les shadow maps traditionnelles avec des lumières Stationary et Nanite. La documentation indique que cette combinaison n’est pas prise en charge ; envisagez les Movable Lights ou les VSM.

• Augmenter excessivement le Source Radius ou le Source Angle. Cela peut affecter les performances et créer des artefacts dans la pénombre.

• Ignorer le fait que réduire le nombre d’échantillons limite également la douceur des ombres.

• Tester uniquement une vue avec une caméra fixe. Un mouvement de caméra peut entraîner le traitement de pages d’ombre jusque-là invisibles.