Блок 1. «Введение»
Рубрикатор
Блок 1. «Введение» 1.1. Актуальность 1.2. Историческая справка 1.3. Цель, задачи, объект и предмет исследования, методология
Блок 2. «Теория систем освещения» 2.1. Динамический свет 2.2. Запеченный свет 2.2.1. Настройки и особенности
Блок 3. «Эксплейнер» 3.1. Настройки и особенности динамического света 3.2. Настройки и особенности запеченного света
Блок 4. «Практика» 3.1. Свет в экстерьере 3.2. Свет в интерьере 3.3. Сравнение 3.4. Практическое применение на примерах из ВКР
Блок 5. «Заключение и источники»
Актуальность
Динамический свет Lumen RTX
Постановка освещения является фундаментальной составляющей Computer-generated imagery (CGI), без которой невозможна грамотная визуализация, вне зависимости от степени реалистичности или стилизованности картинки. Оно придает изображению объем, задает тон и эмоциональное настроение сцены, направляет внимание зрителя, то есть является диегетическим светом. Это источник света, который существует внутри сцены и оправдан сюжетно. Этот свет исходит от предметов или объектов, которые могут быть видимы персонажам или зрителю, например, лампы, факела, окна или экрана монитора. Помимо этого, корректное освещение помогает добиться естественных теней и отражений, которые делают кадр правдоподобным и «живым».
Запеченный свет на CPU / Гибридное освещение
Unreal Engine 5 (UE5) — один из самых передовых игровых движков на 2025 год. Он сочетает в себе инструменты для создания как фотореалистичных синематиков и архитектурных визуализаций, так и оптимизированных игровых сцен, благодаря поддержке разных систем освещения — динамическому свету (Dynamic lighting) и запеченному (Baked lighting).
Запеченный свет на CPU
Актуальность исследования обусловлена фундаментальным компромиссом, с которым сталкиваются современные разработчики при выборе системы освещения. Этот выбор, между динамическим и запеченным (статическим) освещением, напрямую диктует баланс между визуальной убедительностью и производительностью.
Динамический свет Lumen RTX
Baked lighting — это метод освещения, при котором все световые расчёты, включая тени и глобальное освещение (Global Illumination), заранее вычисляются и «запекаются» в текстуры объекта. Глобальное освещение (GI) — это метод, при котором каждая поверхность воспринимается как источник света своего локального цвета, что позволяет учитывать свет, отражённый от других поверхностей. Это создаёт более фотореалистичную и живую картинку за счёт сложного взаимодействия света и объектов в сцене, особенно заметного в теневых областях. Подход запекаемого света улучшает производительность, так как освещение не пересчитывается во время рендеринга, но ограничивает динамику сцены и изменение освещения.
Dynamic lighting — это способ освещения, когда свет и тени рассчитываются в реальном времени, включая динамическое глобальное освещение (например, Lumen). Dynamic lighting с GI обеспечивает гибкость и реалистичность освещения в меняющихся условиях сцены.
Отображение работы глобального освещения
Благодаря обширному сообществу и поддержке Epic Games, UE5 активно используется как профессионалами, так и энтузиастами, что делает его ключевым инструментом обучения и развития специалистов CGI и геймдева.
Запеченный свет на CPU / Динамический свет Lumen RTX
Выбор типа освещения — динамического или запеченного — напрямую влияет на баланс между желаемым визуальным качеством и техническими ограничениями. Запекание дает высокое качество теней и освещения при минимальной нагрузке во время игры, но подходит в основном для статичных объектов. Динамическое освещение обеспечивает реалистичные изменения света и тени в реальном времени, что, к сожалению, требует больше ресурсов «железа» как для создателя, так и для пользователя.
Динамический свет Lumen RTX
Историческая справка
Освещение с самого зарождения компьютерной графики было одной из ключевых проблем, так как свет является чрезвычайно сложным физическим явлением, и реализовать его точно и красиво в цифровой среде казалось нетривиальной задачей.
How To Train Your Dragon (2010) / Life Of Pie (2012)
На ранних этапах развития 3D, в 1970–1990-х годах, вычислительные мощности были крайне ограничены, а потому не существовало и технологий, позволяющих симулировать свет так, как это происходит в реальной жизни. Освещение выглядело плоским и упрощенным, но не требовало столь сложных расчетов, какие привычны современному пользователю. Важным шагом вперед стало появление модели освещения Фонга, которая заложила базовые принципы взаимодействия света и поверхностей.
Иллюстрация различных компонент, соединённых в модели Фонга
С развитием аппаратного обеспечения и алгоритмов в 1990–2000-х годах стали доступны более совершенные методы, такие как, например, трассировка лучей (пионером в которой была компания MAGI еще в 1971 году), radiosity или способ рендера path tracing. Эти подходы, помогающие воссоздать фотореалистичную картинку, позволяли добиться убедительного поведения света с учетом отражений, преломлений и рассеивания. Однако их высокая вычислительная сложность долгое время не позволяла использовать эти методы в реальном времени.
Изображение, отрендеренное с помощью Path Tracing / Recursive ray tracing, демонстрирующий shallow depth of field и diffuse interreflection
Radiosity / Коробка Корнелла, отрендеренная с использованием radiosity и без нее
Значительным прорывом для игр стала технология запекания освещения (light baking). Она позволила заранее рассчитывать сложные световые эффекты и сохранять их в текстурных картах (lightmaps). Это дало мощный толчок к созданию реалистичных статичных и полу-статичных сцен без высоких требований к «железу» во время выполнения.
Запеченный свет на CPU
Unreal Engine с момента своего появления в начале 2000-х всегда уделял пристальное внимание качеству освещения. В разных версиях движка последовательно внедрялись и развивались методы запеченного и динамического освещения, а также их гибридные комбинации.
Динамический свет Lumen RTX
Крупнейшим прорывом стал Unreal Engine 5, ставший общедоступным в апреле 2022 года. Его ключевой инновацией стала технология Lumen — система динамического глобального освещения и отражений в реальном времени. Она кардинально повысила визуальную реалистичность, избавив от необходимости длительного запекания. Дополненная поддержкой аппаратной (hardware) трассировки лучей (RTX), она еще больше расширила возможности по созданию естественных теней и отражений при сохранении высокой производительности.
Динамический свет Lumen RTX
Таким образом, современная система освещения в UE5 — это результат десятилетий развития теории и практики. Она объединяет лучшее из статических и динамических подходов, позволяя создавать впечатляющие визуальные образы, эффективно распределять вычислительные ресурсы и открывать новые творческие горизонты для разработчиков.
Динамический свет Lumen RTX
Цель, задачи, объект и предмет исследования, методология
Целью данного выпускного визуального исследования является проведение сравнительного анализа динамического и запеченного света в UE5 и создание подробного туториала по их использованию.
В мои задачи входит описание теоретических основ и технологий, проведение практического сравнения динамического и запеченного освещения на идентичной локации, оценка их производительности и визуального качества, а также анализ и обоснование выбора метода освещения на примере собственной ВКР.
Динамический свет Lumen RTX
Объектом визуального исследования выступают системы освещения в UE5, а предметами — динамическое освещение в связке Lumen+RTX и запеченное освещение (CPU и GPU Lightmass).
Методология визуального исследования включает в себя теоретический анализ, практическую реализацию с тестами и сравнительный анализ.
Работа написана на момент выхода версии движка 5.6.
Best Practices for Lighting Optimization in Unreal Engine 5? // Forums Unreal Engine URL: https://forums.unrealengine.com/t/best-practices-for-lighting-optimization-in-unreal-engine-5/2635394/1 (дата обращения: 16.10.2025).
CPU Lightmass Global Illumination // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/cpu-lightmass-global-illumination-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
Enabling Baked Lighting in UE5 // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/community/learning/knowledge-base/nzMO/unreal-engine-enabling-baked-lighting-in-ue5 (дата обращения: 16.10.2025).
Global Illumination // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/global-illumination-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
GPU Lightmass Global Illumination // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/gpu-lightmass-global-illumination-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
GPU Lightmass Global Illumination in Unreal Engine // Irendering URL: https://irendering.net/gpu-lightmass-global-illumination-in-unreal-engine/ (дата обращения: 20.10.2025).
Hardware Ray Tracing // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/hardware-ray-tracing-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
How to Build Lighting Faster in Unreal Engine 5, Using GPU Lightmass // Lost Crow Dev URL: https://lostcrowdev.com/how-to-build-lighting-faster-in-unreal-engine-5-using-gpu-lightmass/ (дата обращения: 16.10.2025).
How to optimize performance when using multiple dynamic lights in a UE5 scene? // Forums Unreal Engine URL: https://forums.unrealengine.com/t/how-to-optimize-performance-when-using-multiple-dynamic-lights-in-a-ue5-scene/2518024/1 (дата обращения: 16.10.2025).
Light Baking and Lightmaps: A Step-by-Step UE Guide // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/community/learning/tutorials/KPOx/unreal-engine-light-baking-and-lightmaps-a-step-by-step-ue-guide (дата обращения: 16.10.2025).
Lumen Global Illumination and Reflections // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/lumen-global-illumination-and-reflections-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
Lumen Global Illumination and Reflections // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/lumen-global-illumination-and-reflections-in-unreal-engine?application_version=5.2 (дата обращения: 16.10.2025).
Lumen Performance Guide // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/lumen-performance-guide-for-unreal-engine?application_version=5.6 (дата обращения: 16.10.2025).
Lumen Technical Details // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/lumen-technical-details-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
Lumen в Unreal Engine 5: да будет свет! // Media XYZ URL: https://media-xyz.com/ru/articles/2188-lumen-v-unreal-engine-5-da-budet-svet/ (дата обращения: 20.10.2025).
Lumen и Nanite в Unreal Engine 5: разбор новых технологий глобального освещения и визуализации, их влияние на процесс разработки и качество графики // Apni URL: https://apni.ru/article/9398-lumen-i-nanite-v-unreal-engine-5-razbor-novyh-tehnologij-globalnogo-osvesheniya-i-vizualizacii-ih-vliyanie-na-process-razrabotki-i-kachestvo-grafiki (дата обращения: 02.11.2025).
Luoshuang’s GPULightmass // Forums Unreal Engine URL: https://forums.unrealengine.com/t/luoshuangs-gpulightmass/109474 (дата обращения: 16.10.2025).
Ray tracing (graphics) // Wikipedia URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Ray_tracing_(graphics)? ysclid=mfwesb88xq487744539 (дата обращения: 16.10.2025).
Ray Tracing Performance Guide // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/ray-tracing-performance-guide-in-unreal-engine?application_version=5.6 (дата обращения: 16.10.2025).
Unreal Engine // Unreal Engine URL: https://www.unrealengine.com/en-US/unreal-engine-5 (дата обращения: 02.11.2025).
Unreal Engine // Wikipedia URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Unreal_Engine (дата обращения: 16.10.2025).
Unreal Engine 5 Lighting Guide // GameDev URL: https://gamedev.gg/unreal-engine-5-lighting-guide/ (дата обращения: 02.11.2025).
Анатомия Игры: Выход в свет // Habr URL: https://habr.com/ru/companies/first/articles/859548/ (дата обращения: 20.10.2025).
Глобальное освещение в играх: секрет фотореалистичной графики // VirtRe URL: https://virtre.ru/articles/virtual-reality/globalnoe-osveshhenie-v-igrax-sekret-fotorealistichnoj-grafiki (дата обращения: 16.10.2025).
Ершов Т. А. Возможности технологии динамического глобального освещения Lumen в Unreal Engine 5 // StudNet. — 2021. — № 8]
Как работает рендеринг 3D-игр: освещение и тени // Habr URL: https://habr.com/ru/articles/501438/ (дата обращения: 20.10.2025).
Как создавать карты освещения? // Sky.Pro URL: https://sky.pro/wiki/gamedev/kak-sozdavat-karty-osvesheniya/ (дата обращения: 20.10.2025).
Освещение в играх. Игровой свет // CG Items URL: https://cgitems.ru/articles/osveshchenie-v-igrakh-igrovoy-svet/ (дата обращения: 02.11.2025).
10 Best 3D Movies Of All Time // ScreenRant URL: https://screenrant.com/best-3d-movies-all-time/ (дата обращения: 20.10.2025).
Arctic Cliffs // FAB URL: https://www.fab.com/listings/6ec8744b-3fec-4ca3-9717-573dd2ee0202 (дата обращения: 16.10.2025).
City Sample // FAB URL: https://www.fab.com/listings/4898e707-7855-404b-af0e-a505ee690e68 (дата обращения: 16.10.2025).
Electric Dreams Env // FAB URL: https://www.fab.com/listings/d79688f5-29be-4fb2-a650-2d4a813f5306 (дата обращения: 16.10.2025).
Hardware Ray Tracing // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/hardware-ray-tracing-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
Imgsli URL: https://imgsli.com/MTYyOTI3 (дата обращения: 02.11.2025).
Light Baking and Lightmaps: A Step-by-Step UE Guide // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/community/learning/tutorials/KPOx/unreal-engine-light-baking-and-lightmaps-a-step-by-step-ue-guide (дата обращения: 16.10.2025).
Lumen Global Illumination and Reflections // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/lumen-global-illumination-and-reflections-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
Lumen Technical Details // Epic Games URL: https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/lumen-technical-details-in-unreal-engine (дата обращения: 16.10.2025).
Lumen в Unreal Engine 5: да будет свет! // Media XYZ URL: https://media-xyz.com/ru/articles/2188-lumen-v-unreal-engine-5-da-budet-svet/ (дата обращения: 20.10.2025).
Luoshuang’s GPULightmass // Forums Unreal Engine URL: https://forums.unrealengine.com/t/luoshuangs-gpulightmass/109474 (дата обращения: 16.10.2025).
MW Meadow Forest Trees Biome // FAB URL: https://www.fab.com/listings/829a9bce-3d9e-4d8a-bb80-d6346dfaf68a (дата обращения: 16.10.2025).
My winden caves environment Render with Unreal Engine 4.25 and raytrace // Artstation URL: https://www.artstation.com/artwork/68LNR0
PCG Biome: River Generator (Interactive Foliage, Tree, Water, Wind System) // FAB URL: https://www.fab.com/listings/081a1b36-a260-4347-a497-e04c26a63338 (дата обращения: 02.11.2025).
Ray tracing (graphics) // Wikipedia URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Ray_tracing_(graphics)? ysclid=mfwesb88xq487744539 (дата обращения: 16.10.2025).
The lost Alien Unreal Engine 4.26 baked lightmaps GPU PBL HDR Lightning // Artstation URL: https://www.artstation.com/artwork/Xn9A30?ysclid=mi2w44l1z6554529092 (дата обращения: 20.10.2025).
Unreal Engine // Unreal Engine URL: https://www.unrealengine.com/en-US/unreal-engine-5 (дата обращения: 02.11.2025).
Valley of the Ancient // FAB URL: https://www.fab.com/listings/0c19880e-21bd-42ba-8287-1caccc3951b1 (дата обращения: 02.11.2025).
Как работает рендеринг 3D-игр: освещение и тени // Habr URL: https://habr.com/ru/articles/501438/ (дата обращения: 20.10.2025).
Освещение в играх. Игровой свет // CG Items URL: https://cgitems.ru/articles/osveshchenie-v-igrakh-igrovoy-svet/ (дата обращения: 02.11.2025).
