Unity Asia Bootcamp Tour　Tokyo レポート その３：Lighting worlds in Unity / Unity のライティングを極める

http://unity3d.co.jp/asiabootcamp/

講演内容３つ目です。これがきつかった…。内容難しいわ。スピーチ速いわで。
「ライティング」と銘打っていますので、より専門的な内容になっています。

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#B122:
Lighting worlds in Unity / Unity のライティングを極める
Kuba Cupisz 様(Unity Technologies)


■概要

  • Unityのライティングは柔軟性を重視。様々なゲームの種類に対応。構築できる。
  • ハイエンド、モバイル双方で幅広く実行できるライティング
  • リアルタイムライト、ベイクライト双方を使用可能。

TIPS：スポットライト、ディレクショナルライトなどに、テクスチャの投影が出来るらしい。

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■ポイントシャドウ

  • シャドウマップの場合、ピンホールカメラのような投影。
    • ６回描画するので推奨しない。
  • ポイントライトは、フィル（シャドウなし）として使用して欲しい。
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■スポットシャドウ

ポイントより少し負荷が低い

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■ディレクショナルシャドウ

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■シャドウマップ

  • メモリ制約で大きなテクスチャが使えない。
    • カスケードシャドウマップを使う。カメラ近いと高解像度に。
    • マップ間の移行を見えないようにするのが重要。
    • 多くのエリアに影がかかるものに注意。処理負荷が大きくなる。
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■シャドウプロジェクション

  • クローズフィット
    • 動的なものに使える。
    • 影の境界部分で画像が変わる？←よく分からなかったね。
    • 解像度が高ければいいが・・・
  • ステイブルフィット
    • 静的なものに。
    • ライトの方向、カメラの画角が変わらなければ使える。
  • カメラや画角が動かなければ、ステーブルフィットをおすすめする
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■レンダリング

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■フォワードレンダリング

  • メリット
    • 柔軟性が高い。
  • デメリット
    • ライトの数に応じて、レンダリングが高負荷になる。
    • 高速化に制約が生まれる。
    • 事実上、シャドウはディレクショナルに限られる。
  • 近いライトはピクセルシェーダで、他のライトはバーテックスで計算するとよい？
    • 最後にSH（球面調和関数）の処理?←SHをどう使うのかくわかんない。
    • フォワードレンダリングでは、途中バーテックス／ピクセル／SHをブレンドさせるために、各セクションに重複箇所がある。
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■デファードライティング

  • シーンジオメトリとライティングを切り離す
    • ジオメトリをレンダリングして格納。
    • 法線、スペキュラ、Z深度はG-Bufferに格納。
  • ２回目のレンダリングで、前のレンダリング情報を利用してライティング
  • メリット
    • 小型のライトに向いている
    • ライトが隠れてる場合も低負荷。
    • G-Bufferの情報を再利用できる。
  • デメリット
    • ２回レンダリングの負荷。ジオメトリに依存。ライトに依存しない。←これはメリットでもあるんじゃない？
    • 帯域が必要。テクスチャがシーンにたくさんあると問題。
    • シャドウキャスティングは高負荷。
    • 制約：ライティングモデルは、全て同じ設定にしなければならない。
  • 透明なオブジェクトは、フォワードレンダリングで処理することになる。
    • Unity側で自動的に処理。
    • ライトの数に応じてレンダリングが発生する。

※アルベドってちょいちょい話には出てくるんだけど、仕事では具体的に使ったことないなあ。
たぶんカラーとかテクスチャだけのレンダリングだと思うのだけど。イマイチ詳細な情報が無い。
こんなん
↓

参考→VRay MentalRay Lighting Demoreel 2011 - アルベドマップも確認出来て、ライティングの重要性が伝わるリール！

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■異なるアプローチ…ライトマップ

  • Beastでライトマップ出力←先の講演内容とかぶるね。
  • ライトマップはディフューズの情報しかない。
    • スペキュラ、ノーマルは？→別のDirectionalライトで。
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■デュアルライトマップ

  • ２つのライトマップを使用
  • ニアライトマップ
    • 間接光、スカイライト（GI）を使用
    • Directionalライト使って、スペくキュラ、バンプ、シャドウを表現
  • ファーライトマップ
    • GIのみ
  • メリット
    • ベイク（ライトマップ）、スペキュラ、バンプ、シャドウが使える。高解像度のマップが使える。
    • 遠くは低い解像度ですむ。低負荷。
    • 近い部分のライトは３回書き換えられる。→インテンシティを替えられる←イマイチ意味分かんないね。
  • デメリット
    • メモリ負荷高い。
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■シングルライトマップ

  • シンプル。
  • 静的ライトからのスペキュラがない。
    • バンプなどのライトは別に用意する必要がある。
  • ダブルシャドウ（ベイクシャドウとリアルタイムシャドウのブレンド）の問題が発生する
    • 影をなじませる部分が課題
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■ディレクショナルライトマップ

  • バンプ、スペキュラの情報を格納
  • メリット
    • 法線マップが使える。
    • ライトマップのサンプリングが１回で済む。←どういうことだろうか？
  • デメリット
    • 平面であれば問題ないけど、球とかだと問題がでる？
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■ライトプローブ

  • あくまでも近似の方法
  • プローブ同士の補間は？
    • ４頂点のテトラで補間。Unity上で可視化出来る。
    • 長めの四面体はうまくいかない。大きさ揃える。
  • プローブ配置はマニュアルでやったほうがいい。
    • 重要なところに配置する。
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■レンダリングコスト

  • フォワード
    • オブジェクトは毎回描画。負荷はライトの数に応じる
    • シンプルなライト環境であれば使える。
  • デファード
    • 事前に負荷がわかる。
    • それぞれのライトのシェイプを描画できる。
    • 限られたピクセルに対してライトを与えられる
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■シャドウパフォーマンス

  • レンダリングの２つのフラグでコントロール可能。
  • シャドウがいらなければ、外していけばいい。
  • シャドウディスタンスの微調整。
    • スタックウィンドウで確認し、数値を押さえる。
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■シャドウのクオリティ

  • 距離（ディスタンス）がクオリティに関わる。
    • あまり遠い距離にしない。近めに保っておく。
  • デフォルトシャドウはハード。くっきり
    • できるだけソフトにする。自然に見えるように。
  • ブラーをかける
    • シャドウの境界線に自然なフェード付けられる
    • Radiusを大きくし過ぎないように。
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■ライトマップのこつ

  • ライトマップのスイッチ
    • ムードによって変える
    • ３、４つのセットを用意して切り替える。
  • ポップしてしまう時の対応は？スムーズなトランジションは可能？
    • ライトマップのセットをフェードさせる
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■ライトプルーブ（SH）の再利用

  • マズルフラッシュとか
  • 方向性、精度が気にならない場合は使える。
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■質疑応答

  • ライトマップ計算のスピードアップのコツは？
    • スピードは設定に依存するため、クオリティ、サンプルの数値を減らす。
    • シーンを抽出。小さな部分に注目してやっていく。
  • ライトプローブのライティングは、モバイルではハードスペックに依存する？
    • SHの情報をデコード出来ないデバイスではムリ
    • 現実的な対処法として、動的なライティングは諦めたほうがいいのか？
      • スペックによるが、デバイスを選べば大丈夫。
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…以上で本日僕が参加した講演は終了。あと２コマづつくらいありましたが、仕事があったので帰りました。

あとは金曜に参加したセミナー２つ。残りはまた後で更新します。