Блок 2. «Теория систем освещения»
Динамический свет Lumen RTX
Освещение — ключевой элемент, отвечающий за формирование визуального восприятия сцены. Оно подчеркивает форму объектов, создает глубину, тени, отражения и атмосферу, влияя на эмоциональное восприятие и погружение смотрящего. Без правильно настроенного света объекты выглядят плоскими и неестественными. Освещение также служит навигационным элементом и акцентом — с его помощью выделяются важные объекты как в кино, так и в играх. Правильное освещение усиливает чувственное и эмоциональное воздействие визуального контента.
Динамический свет Lumen RTX
Mobility
В Unreal Engine 5 параметр Mobility определяет, как объект будет вести себя в сцене с точки зрения движения и освещения. Существует три основных типа: static, stationary и movable. Static объекты не двигаются и не меняют свои параметры, например, здания, ландшафт и т. д. Этот тип позволяет улучшить производительность, так как игровые ресурсы не тратятся на пересчёт освещения для таких объектов. Stationary — промежуточный между Static и Movable. Он поддерживает динамические тени от подвижных объектов и подходит для света, который не движется, но меняет характеристики во время игры, например, уличные фонари с меняющимся цветом. Объекты и источники света с типом Movable полностью динамические. Все освещение и тени считаются в реальном времени, т. е. зависят от текущего положения и изменений объекта. Такой тип требует больше ресурсов, так как освещение не кэшируется и постоянно пересчитывается. Оно используется для объектов, которые двигаются или изменяются во время игры, например, персонажи, двери, машины, солнце и др.
Динамический свет
Технология Lumen в Unreal Engine 5
Динамический свет Lumen RTX
Lumen — это инновационная система глобального освещения и отражений в UE5 (по состоянию на 2025 год), разработанная для создания полностью динамичного, реалистичного и детализированного освещения в реальном времени. Lumen объединяет несколько методов, включая трассировку лучей в пространстве (Screen-Space Ray Tracing) и использование Signed Distance Fields (SDF) — упрощённого представления геометрии сцены для расчёта косвенного освещения, отражений и теней.
SDF в UE5
Основные возможности и компоненты Lumen
• Обеспечивает мягкие и естественные тени.
Мягкие непрямые тени (Soft Indirect Shadows)
• Позволяет быстро адаптировать освещение при изменении времени суток или перемещении источников света. •Заменяет устаревшие методы, такие как SSAO (Screen Space Ambient Occlusion) и статические screen-space отражения. • Подходит как для открытых пространств, так и для замкнутых помещений. • Просчет Lumen Global Illumination, Lumen Reflections и Lumen Sky Lighting.
Отражения
• Поддерживает множественные отражения при indirect (косвенном) освещении, emissive материалы и colour bleeding.
Материал Emissive
Colour bleeding
• Использует Surface Cache — систему автоматической параметризации поверхностей близлежащей геометрии для быстрого поиска освещения в точках попадания лучей. • Фиксирует свойства материала для каждого меша под разными углами. Эти позиции («карты» или «Cards») генерируются в автономном режиме для каждого меша. По умолчанию создаётся 12 карт на меш; их количество можно увеличить через настройку Max Lumen Mesh Cards в Static Mesh Editor.
Mesh Cards
• Карты можно визуализировать с помощью консольной команды r.Lumen.Visualize.CardPlacement 1.
Методы трассировки лучей в Lumen
Hardware Ray Tracing
• Трассировка по триангулированной геометрии для высокой точности отражений и освещения. • Активируется в Project Settings (необходимо включить Support Hardware Ray Tracing и Use Hardware Ray Tracing when available; Ray Lighting Mode — Hit Lighting for Reflections).
Настройки Lumen и Hardware Ray Tracing
• Поддерживает более широкий спектр геометрии, включая меши со скинингом. • Обеспечивает высокое качество, но создает значительную нагрузку на GPU, особенно в больших сценах с множеством объектов.
Software Ray Tracing
• Использует Mesh Distance Fields и работает на широком спектре оборудования. • Требует включения опции Generate Mesh Distance Fields в Project Settings. • Подходит для систем с поддержкой Shader Model 5 (SM5). • Подгрузка и выгрузка Distance Fields зависят от расстояния до камеры и упаковываются в единый атлас.
Визуализация Lit / Визуализация Mesh Distance Fields / Визуализация Global Distance Field
Два режима трассировки
• Detail Tracing (режим по умолчанию) — трассировка против SDF каждого меша для максимального качества. • Global Tracing — трассировка только против Global Distance Field для максимальной скорости.
Ограничения геометрии и материалов в Software Ray Tracing
• Поддерживаются только Static Meshes, Instanced Static Meshes, Hierarchical Instanced Static Meshes и ландшафты. • Для листвы (Foliage) необходимо активировать опцию Affect Distance Field Lighting. • Полупрозрачные материалы добавляются в виде Lumen-карты для диффузного глобального освещения (GI) при Hit Lighting for Reflections. • World Position Offset (WPO) не поддерживается. • Distance Fields строятся на основе материала, назначенного непосредственно на Static Mesh, а не на материал, переопределенный на компоненте. • Переопределение материала с другим Blend Mode или включенным Two-Sided может вызывать несоответствия. • Меши должны иметь толщину не менее 10 см во избежание просачивания света (light leaking). • Очень тонкие детали и односторонние меши (single-sided meshes) могут некорректно отображаться в Distance Fields. • Разрешение Distance Field определяется исходным импортным масштабом меша. Мелкие меши, увеличенные в масштабе, будут иметь низкое разрешение Distance Field.
Производительность
Способы оптимизации
• Отключите Virtual Shadow Maps, если не планируете использовать Nanite, так как эта функция может снизить производительность и качество отображения мешей, не относящихся к системе Nanite. • Также можно включить функцию Cast Shadows, оптимизирующую отображение теней, на выборочных источниках света. Например, тени от небольших объектов или объектов, прижатых к иным поверхностям (стенам), можно убрать без заметной потери общего качества. • Попробуйте настроить Max Draw Distance в настройках light components. Этот критерий отвечает за включение/отключение освещения на выставленном расстоянии от камеры. • Проверьте значения, выставленные у ваших attenuation radiuses. Чем ниже цифры, тем легче «железу» будет обрабатывать информацию. Вы можете отключить опцию «Use Inverse Squared Falloff» (Использовать обратно-квадратичное затухание) и установить параметр Light Falloff Exponent вокруг значений 4-5. Это позволит «растянуть» освещение на большую площадь в пределах радиуса затухания, сохраняя при этом реалистичный вид. Наряду с этим, старайтесь свести к минимуму оверлапы зон освещения от разных источников. Вы можете использовать режим просмотра «Light Complexity», чтобы визуализировать, насколько сложными являются ваши перекрывающиеся источники света. Как правило, если вы избегаете появления обширных пурпурных или белых областей, то ситуация приемлема. • Если вы работаете с интерьерами, можно подкрутить «Skylight Leaking» в настройках postprocess. Повышенные значения дают большее количество рассеянного света от GLI.
Целевые показатели
• Для открытых миров — 60 FPS на консолях нового поколения при настройках качества High. • Для внутренних локаций — около 30 FPS при настройке Epic (примерно 8 мс на глобальное освещение и отражения при внутреннем разрешении 1080p). • Temporal Super Resolution позволяет приблизить качество финального изображения к 4K. •Software Ray Tracing — единственный эффективный вариант для сцен с большим количеством перекрывающихся объектов. • Hardware Ray Tracing — единственный способ получить высококачественные отражения на поверхностях, но требует непосредственно включение компонентов видеокарты, что создает высокую нагрузку на «железо» и требует конкретной видеокарты под нужную цель.
Команды для диагностики
• r.Lumen.Visualize.CardPlacement 1 — визуализация расположения карт (Cards). • r.DistanceFields.LogAtlasStats 1 — выводит статистику Mesh Distance Field. • Режимы визуализации Mesh Distance Field и Global Distance Field доступны через вьюпорт: Show -> Visualize.
Гибридный подход Lumen + RTX в UE5
Комбинация Lumen и RTX позволяет использовать сильные стороны обеих технологий: • Lumen обеспечивает динамическое глобальное освещение и мягкие косвенные тени с оптимальной производительностью. • RTX повышает качество отражений и прямых теней. • Такой подход особенно полезен в проектах, где критически важны отражения, сложные материалы и динамическое освещение (например, в синематиках и AAA-играх).
Запеченный свет
Запеченное освещение — это метод предварительного расчета освещения сцены, результаты которого сохраняются в специальные текстуры (lightmaps). При рендеринге эти карты просто загружаются, что исключает необходимость повторных вычислений в реальном времени. Такой подход значительно снижает нагрузку на CPU и позволяет достичь высококачественных теней, эффектов глобального освещения и Ambient Occlusion, которые было бы сложно или затратно имитировать динамически. В процесс запекания включается расчет прямого освещения (direct lighting), глобального освещения (global illumination, или indirect lighting) и Ambient Occlusion (AO).
CPU Lightmass
CPU Lightmass — это традиционный и широко распространенный метод запекания освещения в Unreal Engine, который использует многоядерные центральные процессоры для детального моделирования поведения света, отражений и теней. Его ключевые преимущества — высокое качество результатов, стабильность работы, широкая совместимость и обилие обучающих материалов. Главный недостаток — медленная скорость расчета и высокие требования к ресурсам CPU, что значительно увеличивает время итераций.
Запеченный свет на CPU
Diffuse Interreflection (Диффузное меж-отражение)
• Это основной визуальный эффект глобального освещения. • Свет отражается от поверхностей во всех направлениях, создавая эффект color bleeding — когда цвет отраженного света окрашивает соседние объекты.
Colour bleeding
• Интенсивность света уменьшается с каждым последующим отражением. • Создает реалистичные мягкие тени, которые невозможно добиться с помощью заполняющего света.
Ambient Occlusion (AO)
Без Аmbient Оcclusion / Вместе с Аmbient Оcclusion
• Формирует мягкое, равномерное затенение, аналогичное освещению в пасмурный день. • Добавляет дополнительные тени в углах, щелях и местах стыков объектов. • Усиливает восприятие объема и глубины сцены. • Включен по умолчанию, но может быть отключен в настройках.
Дополнительные параметры Ambient Occlusion
GPU Lightmass
GPU Lightmass — это ускоренная версия технологии, которая использует графические процессоры и аппаратную трассировку лучей через DirectX 12 и Microsoft DXR. Главное преимущество — значительное увеличение скорости расчета (в 5–10 раз быстрее, чем CPU Lightmass), что позволяет быстрее получать результаты и ускорить итерационный процесс работы над сценой.
Запеченный свет на GPU c Denoising и без него
Ограничения GPU Lightmass
• Требуется современная видеокарта с поддержкой аппаратной трассировки лучей (NVIDIA RTX или аналогичные). • Визуальное качество может незначительно уступать результатам CPU Lightmass. • На 2025 год технология все еще находится в статусе бета-версии, что может приводить к нестабильности и ошибкам. • Доступно меньше обучающих материалов и руководств по сравнению с CPU Lightmass.
Luoshuang
Плагин Luoshuang’s GPU Lightmass — это плагин для Unreal Engine, который значительно ускоряет процесс запекания. Основное преимущество — это быстрое и качественное глобальное освещение, что особенно важно для фотореалистичных сцен и архитектурной визуализации. В качестве его основного алгоритма применяется метод brute force, который даёт более точные результаты, чем стандартный метод с кэшированием. Плагин создает реалистичные тени и качественный ambient occlusion между объектами.
Luoshuang’s GPU Baking | GPU Baking
Плагин можно скачать с официального форума Unreal Engine или из сообщества, а его установка состоит в копировании плагина в папку движка Unreal Engine и активации его в проекте. Для удобства существуют скрипты, которые помогают переключаться между GPU Lightmass и стандартным CPU Lightmass и менять качество запекания без перезапуска редактора.
Luoshuang’s GPU Baking | GPU Baking
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).
