【转载】Unity Experimental DXR项目介绍--实时光线追踪功能

Unity正在与NVIDIA进行紧密的合作，解决光线追踪功能的难题。此项技术模拟了光线的物理属性，帮助开发者能够制作并动态调整作品，使实时效果和现实画面的界线变得模糊。





我们发布了Unity Experimental DXR项目，帮助开发者尝试Unity的实时光线追踪功能，本文将详细介绍DXR项目。

小提示：建议你提前阅读英伟达的技术工程师李元亨在Unite 2019大会上的演讲《Unity中的实时光线追踪技术剖析》，以便你熟悉和了解光线追踪技术。

DXR项目

DXR项目一个是基于Unity 2019.2a5的实验性自定义版本，该Unity版本和其中的HDRP 5.8.0版得到了DXR支持的增强，该项目仅适用于Windows系统，支持DX12 API。

该项目是一个让开发者尝试Unity实时光线追踪功能的沙盒环境。目前它仍处于原型状态，DXR的最终实现会和该版本不同，所以暂不能用于任何正式制作。

下载DXR

下载Unity支持DXR的实验性版本：https://github.com/Unity-Technologies/Unity-Experimental-DXR/releases

配置要求

1、安装最新驱动的NVIDIA RTX系列显卡：https://www.nvidia.com/Download/index.aspx?lang=com

2、Windows 10 RS5 (Build 1809)或更高版本

安装步骤

下载项目并且解压文件，启动Unity并创建一个新项目。选择DXR High Definition RP (Preview)，该选项会设置DXR沙盒项目和HDRP资源包。

在3D SCENE文件夹中，打开Indoors.unity场景。

更多精彩图片 请登录

单击Play查看场景，我们可以在运行模式下启用或禁用光线追踪效果。默认情况下，光线追踪效果仅在游戏视图中可见。

更多精彩图片 请登录

Ray Tracing光线追踪功能配置

为了使用光线追踪功能，我们需要创建光线追踪环境，项目提供的场景内已经创建好该环境。

更多精彩图片 请登录

光线追踪环境检视窗口允许配置多个光线追踪的效果，并全局禁用或启用光线追踪。

更多精彩图片 请登录

Ray Bias（光线偏移）：允许移动光线起点，以避免光线自相交现象。

Raytrace SceneView（光线跟踪场景视图）：允许在场景视图启用光线追踪效果，否则光线追踪效果仅在游戏视图可见。

通常对艺术家而言，在没有光线追踪效果时在场景进行定位会更简单，特别是在光线追踪场景性能消耗较大的情况下。

其它设置：配置不同效果，每个效果上都有图层遮罩，可以控制效果要考虑到的对象。如果对象和效果不在相同图层，该效果不会对对象产生影响。

光线追踪效果

光线追踪环境遮蔽

更多精彩图片 请登录

AO Layer Mask（AO图层遮罩）：控制哪些对象是效果的一部分。

AO Number of Samples（AO采样数量）：采样数量越大，获得的质量越高，但同时会提高性能消耗。建议为实时性能使用4个采样数量。

Max AO Ray Length（最大AO光线长度）：控制光线在视为丢失前移动的最大距离长度，设为较低数值能提高性能。

AO Filter Mode（AO过滤模式）：其中降噪器类型包括：None，Spatio Temporal和NVIDIA denoiser。它下面的设置取决于所选的降噪器，让开发者能以不同性能消耗控制质量。

更多精彩图片 请登录

光线追踪反射

Ray-Traced Reflections可以为场景添加反射效果，并在启用时替换屏幕空间反射。

更多精彩图片 请登录

Reflections Layer Mask（反射图层遮罩）：控制哪些对象属于效果的一部分。

Max Reflections Ray Length（最大反射光线长度）：控制光线在视为丢失前移动的最大距离长度，设为较低数值能够提高性能。

Reflections Blend Distance（反射混合距离）：未使用。

Reflections Min Smoothness（反射最小光滑度）：设定使用光线追踪反射需要的最小光滑度数值，否则像素会使用反射探针或天空。

Reflections clamp values（反射限制数值）：定义在预曝光空间中用于降低荧光效果的阈值，请尝试把该值设为1以上，以使泛光效果保持在一定强度。

Reflections quality（反射质量）：其有二个选项：QuaterRes和Integration。

使用QuaterRes时，反射会对每个像素进行一次采样并通过时间积累来渲染，因此会渲染为完整屏幕的1/4。使用Integration时，反射会使用每个像素的采样光线数量在整个屏幕进行渲染。

在二种情况下，降噪器都会在最后应用，并使用可控制的过滤半径，设为较大半径会减少性能消耗。

Integration选项即完整分辨率的效果示例。

更多精彩图片 请登录

  1/4分辨率的效果示例，提升性能后很难看出区别。

更多精彩图片 请登录

更多精彩图片 请登录

反射效果能够在视椎体外反射光线和对象。为了解决这个限制，我们可以生成光线集群，并应用到光线追踪着色器上。

光线集群是64x64x32的体素，它的大小由Cluster Range集群范围，即围绕摄像机中心的一半体素范围进行定义，并且带有每个Cluster Cell Max Lights单位设定的最大光线数量。

光线追踪矩形区域光

Ray-Traced Shadows（光线追踪矩形区域光）设置可为纹理矩形区域光启用光线追踪区域阴影。

更多精彩图片 请登录

Shadow Layer Mask（阴影图层遮罩）：控制哪些对象属于该效果的一部分。

Shadow Num Samples（阴影采样数量）：采样数量越大，获得的质量越高，但同时会提高性能消耗。建议为实时性能使用4个采样数量。

Max Num Shadows（最大阴影数量）：设置场景允许的光线遮罩区域阴影数量，当达到最大数量时，额外的光线不会产生阴影。

Shadow Bilateral Radius（阴影双侧半径）：控制降噪器内使用的模糊核心大小，设为较大数值能减少噪声，但会提高性能消耗。

Split Integration（分离集成）：当启用该选项时，所有阴影采样会逐个执行，而不是同时执行所有采样。这样可以提高大型区域光的性能，开发者需要测量该选项的影响，从而知道它对当前应用程序是否有价值，该选项不会改变质量。

更多精彩图片 请登录

主要可见性光线追踪

Primary Visibility Raytracing使用光线追踪渲染对象。和其它依赖副光线的效果不同，该效果的目标是渲染出光滑的透明对象，尽管它也能作用于不透明对象。该效果仅支持光滑对象，即没有粗糙折射效果的对象。

更多精彩图片 请登录

Primary Visibility Layer Mask（主要可见性图层遮罩）：控制哪些对象属于该效果的一部分。

Raytracing Maximal Depth（光线追踪最大深度）：定义光线在和对象相交时，允许触发其它光线的次数，该属性能得到递归的平滑反射和折射效果。

下面是Maximal Depth为不同数值时，二个玻璃的渲染效果比较。

当Maximal Depth最大深度设为1。

更多精彩图片 请登录

当Maximal Depth最大深度设为5。

更多精彩图片 请登录

当Maximal Depth最大深度设为7。

更多精彩图片 请登录

  Raytracing Ray Length（光线追踪长度）：控制光线在视为丢失前移动的最大距离长度，设为较低数值能够提高性能。

为了让对象在该效果启用时通过主要可见性效果（Primary-Visibility）渲染，我们要编辑对象材质，在Rendering Pass属性选择Raytracing。

更多精彩图片 请登录

间接漫反射光照

Indirect Diffuse Lighting允许给场景添加一个漫反射光照效果。它处于非常早期的状态，开发者可以强制实现该效果，但它不能用于实时开发的目的。该效果更多地是用于参考。

更多精彩图片 请登录

Indirect Diffuse Layer Mask（间接漫反射图层遮罩）：控制哪些对象属于该效果的一部分。

Indirect Diffuse Num Samples（间接漫反射采样数量）：采样数量越大，得到的质量越高，但同时会提高性能消耗。建议使用至少16个采样，以得到反弹光照的大致效果。

Indirect Diffuse Ray Length（间接漫反射光线长度）：光线在回退为天空光照前的最大距离，设为较低数值能够提高性能。

Indirect Diffuse Ray clamp values（间接漫反射光线限制值）：定义在预曝光空间中用于降低荧光效果的阈值，请尝试把该值设为1以上，以使泛光效果保持在一定强度。

Indirect Diffuse Filter mode（间接漫反射过滤模式）：使用时间和空间过滤器来得到没有噪声的结果。

调试

你可以使用调试菜单检查不同效果的结果，依次点击Windows -> Analysis -> Render Pipeline Debug，选择Lighting部分，然后选取Fullscreen Debug Mode全屏调试模式。

更多精彩图片 请登录

• SSAO模式允许你查看光线追踪AO效果。
• ScreenSpaceReflections模式允许查看光线追踪反射效果。
• IndirectDiffuse模式允许查看到间接漫反射效果。
• PrimaryVisibility模式允许查看主要可见性遮罩。
• LightCluster模式允许查看光线集群内的光线。
  

更多精彩图片 请登录

Light cluster（光线集群）：画面的颜色表示照射该区域的光线量，以不同的黄色深度表示，红色表示光线的最大预算。


材质制作


DXR实验性版本仅支持光线追踪的Lit和Unlit材质，而且仅支持HDRP/Lit着色器视图版本。


在为光线追踪使用材质时，目前该版本不支持任何Mipmap LOD。HDRP资源仅支持Lit Shader Mode为Deferred Only。

更多精彩图片 请登录

谢谢分享经验~！