Virtual Shadow Maps dans Unreal Engine 5 : guide des ombres en archviz

Le système Virtual Shadow Maps (VSM) d’Unreal Engine 5 a été conçu pour produire des ombres détaillées dans les projets utilisant la géométrie Nanite. Pour les scènes d’archviz, choisir la bonne méthode implique d’évaluer conjointement la mobilité des lumières, la douceur des ombres et le coût en performances. Fondé sur la documentation officielle d’Epic Games, ce guide passe en revue les étapes essentielles de configuration et de vérification dans Unreal Engine 5.

1. Choisir la méthode d’ombres et la mobilité des lumières

1. Dans les paramètres du projet, ouvrez la section Engine > Rendering, puis le champ Direct Lighting. L’option Shadow Map Method détermine si le projet utilise les Virtual Shadow Maps ou les Shadow Maps classiques. Les VSM sont la méthode par défaut dans les nouveaux projets. Dans les projets créés avant Unreal Engine 5.0, il faut activer les VSM dans les paramètres du projet ou à l’aide de la variable de console r.Shadow.Virtual.Enable.

2. Vérifiez si la scène utilise Nanite. Les VSM sont conçues pour fonctionner avec Nanite ; elles peuvent ne pas convenir à une plateforme cible ou à un projet qui ne l’utilise pas. Dans les projets utilisant Nanite, les shadow maps classiques ne sont pas prises en charge avec les lumières Stationary : il faut alors choisir des Movable Lights ou les VSM.

3. Définissez la valeur Mobility des lumières selon les besoins de la scène. L’éclairage des lumières Static est précalculé dans les lightmaps. Lorsque les VSM sont activées, l’éclairage direct et les ombres des lumières Stationary sont calculés dynamiquement, tandis que l’éclairage indirect provenant des lightmaps, le cas échéant, est conservé. Les lumières Movable servent, quant à elles, à produire des ombres dynamiques. La mobilité peut être réglée individuellement pour chaque lumière.

Cette distinction facilite le choix de l’éclairage à précalculer dans une scène intérieure et de celui qui pourra changer pendant l’exécution ou le jeu. Ne choisissez pas le type de lumière uniquement en fonction de l’apparence des ombres : tenez également compte des besoins en calcul temps réel.

2. Contrôler la douceur des ombres à l’aide de la source lumineuse

1. Examinez les propriétés qui déterminent la taille de la source lumineuse. Pour les lumières locales, Source Radius influence la douceur des ombres ; pour les lumières directionnelles, c’est Source Angle. Plus l’angle, le rayon, la hauteur ou la largeur de la source augmente, plus les ombres des objets éclairés par cette lumière sont douces. Pour les lumières locales, le rayon de la source est nul par défaut ; pour les lumières directionnelles, l’angle initial est faible.

2. Le Shadow Map Ray Tracing (SMRT) utilisé avec les VSM contribue à adoucir les ombres à distance et à obtenir un contact plus net. Pour régler le rendu, commencez par la taille de la source lumineuse, puis évaluez les options de qualité et de performances. Les valeurs ci-dessous correspondent aux réglages par défaut ou aux plages recommandées dans la documentation officielle ; elles ne constituent pas un réglage idéal universel.

Les variables sont r.Shadow.Virtual.SMRT.RayCountLocal et r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayLocal pour les lumières locales, et r.Shadow.Virtual.SMRT.RayCountDirectional et r.Shadow.Virtual.SMRT.SamplesPerRayDirectional pour les lumières directionnelles. La documentation indique que la plage de 4 à 8 échantillons donne de bons résultats. Réduire le nombre de rayons ou d’échantillons peut diminuer le coût en performances, mais risque de créer du bruit dans la pénombre ou de produire des ombres insuffisamment douces.

3. Évaluer ensemble la résolution, l’échelle de la scène et les performances

1. Considérez la résolution des VSM comme un système de pages plutôt que comme une grande carte unique. Le système divise la résolution virtuelle de 16K × 16K en pages de 128 × 128 pixels ; seules les pages nécessaires pour ombrer les pixels à l’écran sont traitées. La mise en cache des pages réutilisables des images précédentes contribue aux performances. Les objets en mouvement ou les changements d’éclairage peuvent invalider les pages concernées.

2. Pour les lumières directionnelles, la structure de clipmaps conserve une haute résolution près de la caméra tout en couvrant les zones plus éloignées. Chaque niveau de clipmap possède la même résolution et le niveau suivant couvre un rayon deux fois plus grand que le précédent. Par défaut, des tables de pages virtuelles sont allouées pour les niveaux 6 à 22. Il est possible de modifier leurs limites avec les variables r.Shadow.Virtual.Clipmap.FirstLevel et r.Shadow.Virtual.Clipmap.LastLevel ; avant de changer ces réglages, observez toutefois les besoins en ombres de la scène.

3. Tenez compte du risque d’approcher les limites de résolution avec de grandes lumières locales. Les Spot Lights utilisent une VSM unique de 16K avec une chaîne de mipmaps, tandis que les Point Lights fonctionnent avec une cubemap dont chaque face dispose d’une VSM de 16K. Pour ce type de grandes lumières locales, la documentation recommande d’envisager des lumières directionnelles lorsque c’est possible. À l’inverse, dans les scènes sans Nanite, comme celles comportant une végétation dense, les Distance Field Shadows peuvent aider à réduire le coût des lumières directionnelles dans les zones situées au-delà de la distance d’ombres dynamiques des lumières Movable.

La haute résolution des VSM ne signifie pas que tous les réglages de qualité sont gratuits. Testez ensemble l’échelle des ombres, la taille des lumières et la couverture de la scène. Selon la documentation, réduire le biais de résolution peut améliorer la résolution des ombres, mais aussi entraîner un coût en performances. Au lieu d’appliquer une résolution supérieure à toute la scène sans avoir localisé le problème, vérifiez d’abord les détails réellement nécessaires en fonction de la caméra et de la position des lumières.

4. Workflow d’archviz et erreurs fréquentes

Pour obtenir des ombres plus douces dans un rendu intérieur, commencez par vérifier la taille de la source lumineuse ; n’ajoutez pas systématiquement des Contact Shadows. Grâce à leur résolution et à leur précision, les VSM n’ont généralement pas besoin de la fonctionnalité Contact Shadow pour produire des ombres de contact nettes, et celle-ci peut donner des résultats moins précis que les ombres VSM. Elle peut néanmoins être utile pour obtenir, à moindre coût, une contribution d’ombre provenant d’objets qui ne sont pas rendus dans les shadow maps.

Lorsqu’on modifie des lumières Static ou Stationary, les ombres visibles dans le Level Editor ne sont que des aperçus si le build des lumières n’est pas terminé ; il ne faut pas les considérer comme le résultat final. Pour vérifier le résultat, lancez le build des lumières en sélectionnant Build > Build All Levels dans le menu principal. La durée du build peut varier selon les caractéristiques de la machine, la complexité de la scène et d’autres facteurs.

Erreurs fréquentes :

• Choisir une méthode d’ombres Stationary classique qui n’est pas prise en charge dans un projet utilisant Nanite.

• Augmenter le rayon ou l’angle de la source sans vérifier le bruit dans la pénombre ni l’impact sur les performances.

• Prendre les ombres d’aperçu de lumières Static ou Stationary dont le build n’a pas été effectué pour le rendu final.

• Considérer automatiquement les VSM comme adaptées à tout projet n’utilisant pas Nanite.

Pour les équipes d’architecture, d’architecture intérieure et d’archviz, le principal avantage des VSM est de pouvoir obtenir des ombres très détaillées avec moins de réglages manuels, notamment dans les scènes utilisant Nanite. En contrepartie, il faut évaluer ensemble la plateforme cible de la scène, la mobilité des lumières, l’utilisation de Nanite et l’échelle de qualité. Dans les équipes travaillant sur plusieurs ordinateurs, indiquer clairement la méthode choisie dans les paramètres du projet et vérifier le résultat final après le build des scènes qui en ont besoin rend le workflow plus prévisible.