虚幻引擎中的纹理

虚幻引擎中的纹理

异同与取舍

• 离线渲染与实时渲染
• 线性内容vs可交互内容
• 视觉质量高vs渲染速度快
• 权衡取舍

纹理压缩

• 目的：显存有限=>牺牲一点视觉质量换取大幅减少的显存占用
• 颜色(color)数据vs原始(raw)数据
  • UE工作色彩空间是线性sRGB
  • 启用sRGB与否？颜色纹理（Base/Albedo/Emissive map）应该开启，将sRGB编码的颜色数据转为线性编码
  • 压缩算法的异同与使用场合

官方文档纹理压缩

采样方式

• 最近点 Nearest Point（锐利清晰）
  • 计算过程中的到一个uv值，uv值通常会带有小数部分，取离其最近一个整数位置的像素的值作为采样结果。
• 双线性 Bilinear （线性采样比较柔和）
  • 取离这个UV坐标最近一个2*2区域的像素，根据其小数值做加权平均来得到最终的采样结果
• 三线性 Trilinear
  • 主要和层级贴图Mipmap 结合使用
  • 在连续两层的Mipmap上，分别各做一次双线性采样，再将各自得到的值做一次线性采样插值得到最终结果
• 各向异性 Anisotropic
  • 采样时根据相机视角，离相机近的用更大采样区域，离相机远的用更窄的采样区域，以此来消除视觉误差

层级纹理Mipmap

层级纹理Mipmap技术能够有效的改善高精度贴图在远处时候的显示效果。

• 目的：
  • 预计算增加了内存占用，换取视觉效果提升
  • 与纹理流送结合使用，降低显存占用
• 尺寸：长宽为2的幂
  • 1、2、4、8、16、32...4096,8192不一定是正方形
  • 如果尺寸不满足，可以选择padding（用黑色把不足的地方补齐）
• 内存：多消耗~33%的空间
• 生成方式：上一级的4个像素加权平均后生成下一级的一个像素，下一级比上一级模糊，通过锐化可以弥补这种模糊
• LOD Bias 偏移量（平台 + group 组 + Per tex 逐材质）

纹理组

• 目的：将纹理按其用途进行归类，便于统一操作
• Device Profiler
• BaseDeviceProfiles.ini
• 官方文档纹理支持和设置

纹理流送

• 目的：消耗 CPU、IO 等资源，以动态加载需要用到的纹理层级，使得场景能用更多的纹理资源而不出现显存不足的情况
• 原理概述：
  • 运行前，构建 Texture Streaming Data
  • 运行时，CPU 根据视角、可见性、遮挡、Texture Streaming Data 等计算需要的贴图层级
  • 根据 LODBias，调整贴图层级
  • 根据 pool size，贴图优先级决定加载或卸载贴图层级
  • 发送异步 IO 请求
• 常见问题与调试：
• 显存池不足造成模糊：通过命令 r.streaming.poolsize 调整默认显存池大小
• 贴图精度不够或过高，导致模糊或浪费显存
• 使用优化视图定位问题
• 调试时，r.Streaming.DropMips 2 禁用 cache 与 hidden mips
• 镜头快速切换时的预热

官方文档纹理流送

常见的纹理类型

• 二维纹理
• 立方体纹理
• 体积纹理
• 渲染目标
• 虚拟纹理

立方体纹理

立方体纹理是由六个二维纹理组成的立方体形状的纹理，采样的时候不再通过UV坐标进行采样，而是通过方向向量进行采样。

• 创建
  • DCC工具创建 .dds 或 .hdr 文件，导入引擎
  • 引擎中场景捕捉功能，使用立方体渲染目标（Cube Render Target）
• 主要用途
  • 作为天光、或者天空盒
  • 室内映射 Interior mapping

演示

• 室内映射Interior mapping

1. 在已经做好的封闭式立方体空间中，放置一个场景捕获立方体actor

2. 随后创造一个立方体渲染目标

3. 在将立方体目标拖入新的材质中搭建好室内映射材质

4. 将材质放到旁边平面上可以在平面上看到内部空间的效果，以此达成室内映射

天空光，天空盒

1. 创建新的材质，将导入的hdr纹理立方体拖入进来搭建纹理，并开启双面。

2. 场景中拖入一个球体然后缩放到很大，最后将球体材质替换成之前搭建好的天空盒纹理，整个场景就在这天空盒中。

体积纹理

• 目的：表达3D空间的信息，而不仅仅表达物体表面信息

• 原理：将2D纹理分块，每块代表3D空间一个横截面的信息

• 用途

  • 将复杂的着色预计算后烘培到体积纹理
  • 常用于云雾烟等特效表现

官方文档体积纹理

渲染目标

• 目的
  • 运行时动态创建纹理内容
• 常见用途
  • 将引擎模拟的内容烘培成静态纹理，以此减少消耗
  • Gbuffer
  • Shader Map
  • 各种特效，比如水底倒影、雪地轨迹等

虚拟纹理

利用项目对 虚拟纹理 的支持，可在运行时以更低内存占用率和更高一致性创建和使用大尺寸纹理。
官方文档虚拟纹理

流式虚拟纹理

• 目的：使用固定的内存开销情况下，支持更大尺寸的纹理

• vs纹理流送

  1. GPU 计算（精确度上升） / CPU 计算（未必准确）

  2. 加载可见的区域（tile） / 加载整个mip层级

  3. 采样需要更高的GPU cost

  4. 有利于更好地 batching

• UDIM 的支持

• Virtual Lightmap 的支持

运行时虚拟纹理

• 目的：运行时支持动态生成的超大纹理
• 用途：
  • 超大的过程纹理 / 渲染目标（render target），可用于大地形
  • 支持更多的纹理混合，提升品质
  • 用作超大的作为一个巨大的渲染结果缓存，优化运行效果（空间换时间）
  • 地图分层渲染
• 使用：
  • 不适合动态物体
  • 适合扁平的物体
  • YCoCg vsRGB
  • 瓦片边界的处理 Tile Border anisotropic filtering

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