Ray Tracing Night Week 2020で使用した資料に加筆したものです。 動画URL https://www.youtube.com/watch?v=f1nUZiA4Gz4&feature=youtu.be

1. Ray Tracing Night Week 2020
UE4.25のレイトレで出来ること/出来ないこと

2. 内容
UE4.22→4.25のレイトレーシング周りのアップデート情報
・アップデートの全体的な傾向
・レンダリング可能オブジェクト
・全般的な更新情報
・リフレクション
・グローバルイルミネーション
・シャドウ、スカイライト
・半透明
まとめ
不具合情報

3. より理解するための資料
UE4のレイトレーシングで出来ること/出来ないこと
https://www.slideshare.net/SatoshiKodaira/ue4-141971670
昨年のUE4 Ray Tracing Nightの資料
本資料は上記資料のアップデートパッチ的なもの

4. アップデートの全体的傾向

5. アップデートの全体的傾向
UE4.25でProduction Readyに！
UE4.22ではまだExperimental（実験的）だった
製品に使えるというEpicさんのお墨付き
実際にはまだまだ波乱万丈
描画可能なオブジェクトが増加
不具合修正や挙動の見直しによる高速化
テクニックは特に増えていない

6. ハードウェア
現在は特にアップデートなし
NVIDIA Geforce RTXシリーズ/GTXシリーズ 1000番台
レイトレーシングを行うRTCoreはRTXシリーズのみ
GTXシリーズはCompute Shaderによるエミュレーション
AMD RDNA2
対応発表済み、発売は秋～年末予定？
新ゲームコンソール
PS5とXbox Series Xが対応発表済み
UE4も対応予定

7. レンダリング可能オブジェクト

8. レンダリング可能オブジェクト
新しく対応したもの
Landscape
r.RayTracing.Landscape でON/OFF可
Foliage
Instanced Static Mesh
r.RayTracing.InstancedStaticMeshes でON/OFF可
Procedural Mesh
Mesh Decal
対応してないもの
Cascade
Decal

9. レンダリング可能オブジェクト
Mesh Decal
一応対応したことになっている？
r.RayTracing.ExecludeDecal を1にすると無効にできる
画面の状態でExecludeDecalを1にするとクラッシュ
Visible In RayTracingをOFFにした方が良さそう？
Mesh Decalを使用したキューブ
グレー部分がMesh Decal有効
リフレクションの結果

10. レンダリング可能オブジェクト
World Position Offsetへの対応
Static Mesh、Skeletal Meshで使用できるようになった
Static Meshの場合は以下のチェックボックスをONにする
Evaluate World Position Offset
Instanced Static Meshでは有効にならない
チェックボックス自体はあるが効果なし
Vertex Animation Texture (VAT) が使えるようになった！

11. 全般的な技術の更新

12. 全般的な技術の更新
SceneCaptureでレイトレを使用できる
4.22でも使えたかもしれないが、4.23からは確実に入っている
4.25からは r.RayTracing.SceneCaptures でON/OFFできる
SceneCaptureCubeで活躍
SSRだとキューブ接続部分でリフレクションがおかしくなるため
Screen Space Reflection Ray Tracing Reflection

13. 全般的な技術の更新
対応するライティングモデル
Opaqueに関してはほとんど対応している
ただしSubsurface系で不具合あり
対応予定あり
光が透過してくる方向の色がおかしい

14. 全般的な技術の更新
Lighting Miss Shader
ライティング計算をMiss Shaderで行う手法
リフレクション、GIでの高速化を目的としている
常に高速になるという保証はないのでプロファイルしましょう
NVIDIAさんのブランチで実装されていた機能
以下のブログが詳しい
https://shikihuiku.wordpress.com/2019/12/12/ue4-rtx4-23ブランチのmissshaderlightingは何をしているのか/
なぜかライト数が64個に限定される(4.25.1現在)
使用しない場合は256個まで
NVIDIAブランチの実装では256個まで使える

15. リフレクション

16. リフレクション
Sort Materialsがデフォルト有効に
3パスでリフレクションを計算する実装
・レイトレを行い、ヒットするマテリアル番号を抽出
・CSでマテリアル番号をソート
・ソート順にレイを飛ばしてリフレクション計算
マテリアル数が多い場合に高速化しやすい
テクスチャキャッシュや命令キャッシュが効きやすくなる
マテリアル数が少ないと逆に遅くなるかも
SamplePerPixelのループがなくなった
サンプル数分だけレイトレパスを実行する形式に変更
Sort Materialsの影響かも

17. リフレクション
Hybridリフレクションによる高速化
r.RayTracing.Reflections.Hybrid でON/OFF
レイがヒットした位置が画面内にあるなら画面のカラーを取得する
ライティング計算が省けるので単純に高速化できる
ライティング計算とスクリーンカラーで差異が出る
境界が見える場合がある

18. 半透明マテリアルのON/OFFができる
デフォルトOFF
必要ならONにできるが、クオリティは低いので注意
半透明ライティングは正常動作しない
くっきりとしたシャドウが出る
Niagaraは相変わらず板で表示される
リフレクション

19. 半透明マテリアルが天球に負ける
天球メッシュがレイトレでInvisibleの場合
レイが不透明メッシュに衝突しないと半透明が処理されないため
天球メッシュのVisible In RayTracingをONにすればOK
BP_Sky_SphereはOFFになってるので注意
リフレクション
天球OFF 天球ON

20. リフレクション
Experimental Deferred
Experimentalな機能と思われる
Sort MaterialsがONになっている場合と基本的には同じ
Material Gatherのレイトレ前に飛ばすレイがソートされる
レイの方向が似たような方向になるようにソート
同一方向のレイならBVHのトラバーサルが速いかも？
まだExperimentalだからか、そこまで速くない
むしろ遅い場合が多い？
Max Bouncesが有効にならないなど、デフォルトに対して機能が劣る
現段階では使う意味はなさそうだが…

21. グローバルイルミネーション

22. グローバルイルミネーション
Final Gatherが追加されて高速化
PostProcessVolumeでBrute ForceとFinal Gatherを選択できる
ピクセルごとのサンプル数が増えてもひどい速度低下はない
4サンプル→0.5ms
64サンプル→2.5ms
サンプル数が増えると綺麗になりやすい
最大バウンス数は効果なし
マルチバウンスの効果が高い暗めのシーンで使いづらい

23. シャドウ、スカイライト

24. シャドウ、スカイライト
Hair Strandsの遮蔽に対応
UE4.24から追加されたHair Strands (Groom)の遮蔽を有効にできる
r.RayTracing.Shadows.EnableHairVoxel
r.RayTracing.SkyLight.HairVoxel
Hair Strands は遮蔽をVoxelで行ってるらしい
あんまり詳しくないが、ソースを読む限りそんな感じに見える
試せてないので速度など不明

25. 半透明

26. 半透明
屈折がこれまで以上に正しくなった？
正確かどうかはともかく説得力は段違い
相変わらずSpecular値で屈折を表現する
0.0の場合に屈折なし

27. 半透明
複数重なった時の屈折が微妙？
背景の天球が下半分だけ消える
屈折しなければ消えない
Specular: 0.0 Specular: 0.1

28. 半透明
レイトレ半透明は反射も入る
ガラスの表現としてはかなり重要

29. 半透明
対応する半透明タイプはTranslucentとAdditiveのみ
それ以外はTranslucent扱い
Modulateは未対応
左：Translucent 右：Additive
Opacityはともに1.0

30. 半透明
レイトレ半透明越しの反射
半透明越しに反射した半透明はOpacityが無視される
半透明越しに反射した半透明は直接ライトのみ有効
スカイライトや反射キャプチャは効果なし
半透明越しに反射した半透明をOFFにする手段はない
半透明越しにツルツルな金属があると見た目が明らかにおかしい
ここは鏡張り半透明板
鏡に映った半透明板

31. 半透明
レイトレ半透明越しの反射
わかりにくいので図解！
カメラ
半透明板
鏡板
Primary Ray
(最初のレイ)
半透明を抜けた
レイ
ここのライティング結果に
半透明を合成した結果が
最終結果となる
鏡に反射したレイは半透明板に衝突
半透明板のライティングが直接光のみなの
で、Sky LightやReflection Captureの結果
が無視される
半透明として処理されないのでここでレイト
レーシングは終了

32. 半透明
レイトレ半透明越しの反射
レイトレリフレクションとは無関係に反射される
レイトレリフレクションOFFだと映像がだいぶおかしい
半透明板を通した部分はレイトレ
直接見えてる部分はレイトレリフレクションOFF
SSRになっているのでカメラの後ろは映らない

33. 半透明
半透明とリフレクションは相性が悪い
半透明越しのリフレクションでもその逆でも同じ
使いどころが難しい
半透明のガラスに映り込みをやりたいけど、半透明自体はラスタライズと同じ
処理がしたい！
方法その1：インテリアマッピングを使用する
外から見える部屋のガラスなどの特定要素でしか使えない
方法その2：Hybrid Translucencyを使う
NVIDIA社のRTXブランチに存在する機能
https://shikihuiku.wordpress.com/2019/12/03/ue4-rtx-4-23ブランチのhybrid-translucencyは何をしているのか/

34. まとめ

35. まとめ
描画に利用できるオブジェクトが増えた
特にWPOが使用できるようになったのは大きい
不具合修正、最適化が多い
4.22ではExperimentalだったので当然かも
Alembicでクラッシュする問題も解決している
VATが使えるようになったのでゲームでは不要かも
でもまだ不具合多い
GPUドライバハング、Device Removeなどは原因がわかりにくい

36. 不具合情報
Landscapeをサブレベルに配置して読み込むとクラッシュする
4.25.2で修正済み
一部の機能をコンソールコマンドでON/OFFするとクラッシュすることがある
報告済み
r.RayTracing.AsyncBuild
レイトレーシングシーンの構築を非同期コンピュートで行うフラグ
ONにすると死ぬ
そもそも普通にクラッシュする
D3D12の実装に問題あるのかも

37. ポストモーテムと質疑応答
8/24(月) 21時～