Unreal Engine 5 : équilibrer la qualité des ombres et les performances

La documentation officielle d’Unreal Engine 5 explique comment les Virtual Shadow Maps (VSM), la mobilité des lumières et leurs propriétés influent sur l’apparence des ombres et le coût de calcul. Ce guide rassemble les réglages présentés dans cette documentation afin de vous aider à choisir la méthode adaptée aux scènes d’architecture, d’intérieur et de présentation en temps réel. L’objectif n’est pas d’activer la qualité maximale dans toutes les scènes, mais de trouver un équilibre en fonction de la géométrie, de l’éclairage et du rendu souhaité.

1. Choisir d’abord la méthode d’ombre et la mobilité des lumières

Dans Unreal Engine, le principal facteur qui détermine le comportement des ombres d’une lumière est le réglage Mobility. Les lumières Static peuvent utiliser des données de lightmap générées lors du calcul de l’éclairage ; les ombres des lumières Movable sont calculées en temps réel. Les lumières Stationary peuvent, quant à elles, combiner des contributions précalculées et dynamiques. La mobilité de chaque lumière peut être réglée indépendamment dans la scène.

Si le projet utilise une géométrie Nanite, la méthode Shadow Mapping traditionnelle ne prend pas en charge cette géométrie. La documentation d’Unreal Engine 5 recommande d’utiliser des Movable Lights ou les Virtual Shadow Maps dans les projets contenant Nanite. Les VSM sont conçues pour être utilisées avec Nanite ; elles peuvent ne pas convenir aux projets et plateformes cibles qui n’utilisent pas Nanite.

Pour activer les VSM, utilisez l’option Shadow Map Method dans la section Shadows, sous Project Settings › Engine › Rendering. Dans les projets créés avant Unreal Engine 5.0, il faut basculer vers cette méthode dans les paramètres du projet ou à l’aide de la variable de console r.Shadow.Virtual.Enable. Les nouveaux projets utilisent les VSM par défaut.

2. Régler les ombres à l’aide de la taille et de la portée des lumières

La douceur des ombres ne dépend pas uniquement de la méthode utilisée. Les propriétés Source Angle, Source Radius, Source Height et Source Width déterminent la taille apparente de la source lumineuse. D’après la documentation, plus ces dimensions sont importantes, plus les ombres des objets éclairés sont douces. Dans une scène en temps réel, procédez par petites variations pour obtenir la douceur recherchée et éviter les valeurs inutilement élevées.

Pour les lumières Point, Spot et Rect, l’Attenuation Radius délimite la zone affectée par la lumière dans la scène. Il est important de limiter cette zone aux seuls objets nécessaires : lorsque des lumières générant des ombres couvrent une zone plus vaste, davantage d’objets peuvent être pris en compte dans le calcul, en particulier avec la méthode Shadow Mapping traditionnelle. Si la lumière n’éclaire pas toute la scène, vérifiez son rayon d’atténuation.

Les valeurs de taille de source indiquées dans le tableau ne sont pas des règles absolues. Dans les intérieurs architecturaux, les fenêtres, les luminaires et l’éclairage indirect produisent des résultats différents ; évaluez les réglages en fonction de l’échelle de la scène et du cadrage de la caméra.

3. Équilibrer qualité et coût avec les VSM et les ombres douces

Les VSM divisent la carte d’ombres en pages de 128 × 128 pixels et traitent les pages nécessaires pour les pixels visibles à l’écran. Les pages sont mises en cache d’une image à l’autre, sauf si un mouvement ou un changement de lumière les invalide. Cette approche permet de viser des ombres haute résolution sans devoir retraiter chaque page à chaque image.

Pour les lumières locales, le Shadow Map Ray Tracing (SMRT) peut produire des ombres douces et un durcissement au contact en fonction de la taille de la source lumineuse. Pour les lumières locales, l’aspect dépend du Source Radius ; pour une Directional Light, il dépend du Source Angle. La documentation indique que le nombre de rayons par défaut est de 8 pour les lumières locales et directionnelles lorsque l’échelle des ombres est réglée sur Epic. Un nombre inférieur de rayons peut accentuer le bruit visible dans la pénombre ; régler le nombre de rayons correspondant sur 0 désactive le SMRT et revient à une ombre nette avec un seul échantillon.

Pour un contrôle plus précis, vous pouvez utiliser les variables r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayLocal et r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayDirectional. La documentation indique une plage de 4–8 échantillons comme point de départ approprié. Réduire le nombre d’échantillons d’ombre diminue le coût, mais limite le niveau de douceur des ombres. À l’inverse, augmenter excessivement la taille de la source lumineuse peut affecter les performances et entraîner des artefacts visuels lorsque la caméra s’approche de la pénombre.

4. Liste de contrôle pour les scènes d’architecture et d’intérieur

Pour les équipes qui préparent une visite en temps réel, une présentation de conception ou une animation, la priorité est de déterminer quels éléments géométriques et quelles lumières de la scène sont mobiles. Le choix des VSM prend donc toute son importance dans les projets utilisant Nanite. En revanche, dans les scènes éclairées avec des lumières Static et sans Lumen, les ombres entièrement précalculées continuent d’être représentées dans les lightmaps. Modifier uniquement les propriétés des lumières sans vérifier la méthode choisie dans les paramètres du projet risque de ne pas produire le résultat attendu.

Dans l’ordre, commencez par vérifier les réglages Mobility des lumières et la méthode d’ombre ; ajustez ensuite la portée et la taille de chaque source en fonction des besoins de la scène. Enfin, examinez les ombres avec des objets en mouvement et lorsque la caméra se déplace. Une portée trop grande pour les lumières Point et Spot peut entraîner un coût inutile. Les ombres des lumières Static ou Stationary visibles dans l’éditeur ne sont qu’un aperçu tant que le calcul de l’éclairage n’est pas terminé ; pour évaluer le résultat final, calculez l’éclairage avec Build › Build All Levels.

Erreurs fréquentes

• Choisir Shadow Mapping traditionnelle dans une scène contenant Nanite et s’attendre à ce que les ombres Nanite fonctionnent.

• Laisser l’Attenuation Radius des lumières Point, Spot ou Rect à une valeur supérieure aux besoins.

• Augmenter excessivement la taille de la source lumineuse sans tenir compte des artefacts dans la pénombre ni des problèmes de performances.

• Prendre les ombres d’aperçu des lumières Static ou Stationary pour le résultat final avant la fin du calcul de l’éclairage.

• Ne pas vérifier le bruit susceptible d’apparaître dans la pénombre après avoir réduit les échantillons SMRT.