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Unity 2022.2 技术更迭版,全局光照大更新

Unity 2022.2 技术更迭版,全局光照大更新
随着 2022.2 Tech Stream 版本发布,Progressive Lightmapper 光照烘焙功能迎来了大幅提升,将做为 Enlighten 的升级解决方案为广大开发者带来更高效、稳定的使用体验。
在降噪功能方面,我们不仅在新版本中增加了 HDRP(高清渲染管线) 路径追踪降噪功能,可实现无噪点的路径追踪图像,还发布了 Optix 第 7 版降噪器和 Unity Denoising 软件包及公共 API,降低了降噪功能的内存占用,增加了不同降噪后端的适配性。
Adaptive Probe Volume(自适应探针体积) 中也增加了多个关键功能,包括光泄露防护功能、GPU 内存流式传输功能及预览功能,让开发者能更好地处理多个场景的光照数据。
本文将一览以上重大更新,并和大家分享全局光照未来将推出的关键功能。

Enlighten Baked GI 弃用

Enlighten Baked GI 的弃用将不会影响 Enlighten Realtime GI,我们将继续支持 Enlighten Real-time GI,直到 Unity 2024 LTS 结束,下图中简要介绍了 Enlighten Baked GI 的弃用计划。
在计划中我们将增加 Enlighten Real-time GI 对 URP(通用渲染管线) 的支持,并将启用对 HDRP 的支持。此外,该 GI 将扩展支持 Apple Silicon, Sony PlayStation(R) 5 和 Microsoft Xbox Series X|S 平台。

Enlighten Baked GI 计划概览

Enlighten Real-time GI 计划概览
对于全局光照烘焙,我们着重于提高 GPU Lightmappper 的稳定性和兼容范围,希望为开发者提供一款高效、稳定的解决方案。
我们正按计划逐渐弃用 Enlighten,首先将会从 Enlighten Baked GI 开始。Lightmapper 已经作为该 GI 的替代方案被使用了数个版本。如果您正使用 Enlighten Baked GI,并且打算升级至 2022.2 及以上版本,推荐您在新版本中使用 Lightmapper。
短期内仍支持 Enlighten Baked GI,供开发者在过渡期间使用。通过打开 Edit > Project Settings > Graphics,即可勾选并重新启用 Enlighten Baked GI,该功能将会在 2023.1 版本中移除。
在 2022.2 版本,API 内的 Enlighten Baked GI 已被标注成“obsolete(废弃)”。如果项目内使用了 Enlighten Baked GI,且已升级至 2022.2 版本,在项目中会看到 Lighting 里的相关设定会自动切换到 Progressive CPU 烘焙(Apple silicon 设备中则会自动切换到 Progressive GPU)。在这一步中可以选择使用 CPU 或 GPU Progressive Lightmapper。

Adaptive Probe Volume(自适应探针体积)

随着 2022.2 的发布,我们将持续优化 Adaptive Probe Volume 的各项功能,首先将实现光泄露防护功能,光泄露防护功能是向探针光静态几何形(probe-lit static geometry)的一个重大迈进。这样在某些情况下,光照探针就能替换静态对象的一些光照贴图。
目前 Adaptive Probe Volume 已支持 GPU 内存流式传输,可以在光照探针数据不兼容 GPU 内存的情况下构建并运行场景。

Adaptive Probe Volume 的调试视图展示了探针的密度随场景元素密度的增加而增加(图中资产源自资源商店的 ArchVizPRO Interior Vol.8)

我们还推出了烘焙多个探针光场景的预览功能,让开发者能快速编辑、烘焙并融合多个场景的光照数据。

探针光的场景示例,包含日间和夜间光照场景(图中资产源自资源商店的ArchVizPRO Interior Vol.8)

HDRP Path Tracing Denoising(路径追踪降噪)

HDRP Path Tracing Denoising(路径追踪降噪) 可输出无噪点的路径追踪图像,无需再消耗大量时间合并未过滤样本。注意该功能与离线及非交互渲染降噪相关联,所以不支持游戏内的实时路径追踪降噪。

HDRP 模板中带降噪(右)和不带降噪(左)的路径追踪对比

Optix 7 更新

在 2022.2 中,Lightmapper 的 Optix 降噪器升级到了第 7 版,最新版中使用了平铺法来减少内存消耗。现在,高分辨率的光照贴图在烘焙和降噪时将占用更少内存。

Unity Denoising 软件包及公共 API

随 2022.2 的发布,我们将内部使用的图像降噪功能组合成了 Unity Denoising 软件包,现在可通过 C# 公共 API 进行访问。开发者可以根据目标平台和硬件的处理能力,使用该 API 选择不同的降噪后端,例如 Optix 或 OIDN。

功能修复与优化

更稳定的光照探针

我们在错误报告里看到有部分用户在使用 Light Probe 时,遇到编辑器在运行模式下加载和卸载部分场景时崩溃的现象。这些崩溃背后有许多原因,其中最常见的一个原因是:引擎不清楚当前场景的光照探针组是否做好了渲染准备,这有可能导致光照探针组的状态被损坏。
在 2022.2 中,改进后的代码能清楚定义光照探针组是否做好了渲染准备,修复了可能导致崩溃的光照探针组状态损坏问题。

光照探针外壳(hull)搜索改进

此前,当受探针光对象被移出四面体外壳,需要搜索整个光照探针的四面体外壳并找到最近的光照探针,随着壳外对象愈复杂,这一搜索过程所需的时间也就越长。
为了优化新项目里的默认行为,Graphics 设置中将包含一个新属性用于设定放置在壳外的探针光照对象的采样行为,通过使用环境探针取代全面搜索,为壳外对象新添了一条加速路径。这一功能在旧版本中也将能使用。

修复 SkyManger

修复了在某些情况下(如场景未经烘焙时),构建好的应用中会缺少环境光照的问题。

OpenCL 内核缓存

为了解决新项目加载 OpenCL 着色器过慢的问题,我们在 GICache 缓存了二进制文件,加快了 OpenCL 着色器的加载。在测试中,当 OpenCL 着色器从 GICache 读取时,我们在 GPU 光照贴图烘焙耗时方面看到了可观的改进。
不过,因为编辑器在首次启动时需要建立这些缓存文件,所以初次启动的速度并不会改变。

测试环境中烘焙编译耗时的改进

用户体验改进

在 2022.2 中,还有几处提升用户体验的改进:
 改进了 Lighting 窗口中的字段与属性的对齐
 New 和 Clone 按键在同一行,方便 Lighting Settings Assets 的创建
 Min 和 Max Bounces 字段合并成 Max Bounces
 改进 Gaussian 滤镜精度至 0.1 纹素(此前锁定在 1 纹素)
 重新组织了 Lightmap Parameters Asset 的 UI,以提高可读性

未来计划

在全局光照的未来发展计划中,还有一些值得关注的关键功能:

Adaptive Probe Volumes(自适应探针体积)

至 2023.1,Adaptive Probe Volumes 的核心功能和用户体验会得到进一步改进,最终达到“experimental(实验版)/preview(预览版)”标签的移除。我们还在增加 URP 对该功能的支持。注意最初版功能将不支持 Lighting Scenario Blending(光照场景混合),也难以保证在低端平台上有明显的性能优化。

Precomputed Realtime GI(预计算实时 GI)

我们将提供一种实时全局光照解决方案 Precomputed Realtime Global Illumination(预计算实时全局光照),相比于 Ray Traced Global Illumination(光线追踪全局光照,RTGI) 或 Screen Space Global Illumination(屏幕空间全局光照,SSGI),这种解决方案可扩展至更多平台。
它所采用的预烘焙光照探针数据会在运行时动态地更新探针光照对象的间接光照,让开发者能采用墙壁、屋顶、地面等静态对象传来的动态光照,来制作、构建和运行实时 GI。

Bake GI 实时预览

为了快速预览烘焙出的光线,我们为烘焙光照数据提供了一条专门的预览路径以加快迭代效率。我们使用“反向”路径追踪(光线路径从摄像机出发)来计算可见部分的光照,让开发者能随时预览场景光照。该功能可以利用硬件加速光追,也可以通过一种备用计算着色器,支持在非硬件光追在 GPU 上工作。

GPU Lightmapper 改进

随着 GPU Lightmapper 的基础性工作持续推进,我们将为开发者带来更高效稳定、可预览的光照解决方案。

Light Baking C  API

我们希望将这些公共 API 做成强大、实用且拥有广泛支持的 C# API。您可以用它来定义影响 GI 烘焙的输入,比如 Mesh、Transform、Material、Light 等等;以及所生成的输出,比如光照贴图和探针及其单独组件,包括辐照度(irradiance)、方向性(directionality)、遮挡(occlusion)和八面体深度(octahedral depth)等。

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