Unreal Engine 5.2 アップデート ~Rendering/PCG~【GTMF 2023】

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July 06, 23

スライド概要

講演動画:https://www.youtube.com/watch?v=FqiIvXAfvKg

Unreal Engine 5.2では様々な新機能・改善が入り、グラフィックス関連ではLumenやNaniteといったUE5の注目機能が更に強化され、新たにSubstrateと呼ばれるマテリアルの作成手法が導入されました。

その他にも大規模なワールドを効率的に作成するためのPCG(Procedural Content Generation Framework)など様々な機能が追加されており、本講演ではそれらの中から特にオススメしたい機能についてご紹介いたします。

GTMF2023
https://gtmf.jp/2023/tokyo/session.html

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Unreal Engineを開発・提供しているエピック ゲームズ ジャパンによる公式アカウントです。 勉強会や配信などで行った講演資料を公開しています。 公式サイトはこちら https://www.unrealengine.com/ja/

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関連スライド

各ページのテキスト
1.

Unreal Engine 5.2 アップデート ~Rendering/PCG~ Epic Games Japan

2.

Electric Dreams - 環境サンプル

3.

Electric Dreams - UE5.2 ・Substrate ・新マテリアルオーサリングシステム ・PCG ・プロシージャルにアセットを配置

4.

Substrate - 新しいマテリアルオーサリングシステム 実験的機能

5.

Substrate - 目的 ・固定化されていたシェーディングモデルをモジュール式に置き換え ・表現力の向上を目指す →より複雑な混合、レイヤード表現をリアルタイムで ・互換性とパフォーマンス →従来と同様の使い方であれば 同程度のコストで表現できるように

6.

Substrate - Electric Dreams 環境サンプル ・Electric Dreamでも使用されているが... 従来のマテリアルから変換したマテリアルも多く存在 → 複雑なものが多いため、初めて見る場合は機能別サンプルをおすすめ

7.

Substrate - 機能別サンプル ・機能別サンプルプロジェクトの/Maps/SubstrateMaterialsマップ デフォルトでは機能が有効化されていないため プロジェクト設定から設定を有効化した後、マップを開く

8.

Substrate - 注意点 ・実験的な機能のため、検証での利用を想定 既存のマテリアルもSubstrate形式に変換される

9.

Substrate - 注意点 ・変換した既存マテリアル保存してしまうと、 Substrate機能をプロジェクトから無効化しても自動でマテリアルは戻らない 無効化してもノードはそのまま

10.

Substrate - 変換されたマテリアル ・Substrateマテリアルでは最終出力ノードをフロントマテリアルに設定

11.

Substrate - Substrate BSDF ノード ・これまでのマテリアルで設定していたシェーディングモデルはノードで指定 Substrate BSDF(双方向散乱分布関数)ノードとして用意されている

12.

Substrate - Slab ・デフォルトのBSDFノードは、Slab Metallicのようなパラメータがなくなり、 これまでのマテリアルとは異なるパラメータ化が行われている ヘルパーノードで従来の指定方法もエミュレート可能 Substrate - Material Nodes - Substrate Materials https://dev.epicgames.com/community/learning/courses/92D/ unreal-engine-substrate-materials/8rXW/unreal-engine-substrate-the-slab

13.

Substrate - Substrate Vertical Layer ・機能別サンプルの例 - Layer B on A マテリアル Slub BSDFノードを出力するMaterial Functionを作成しておき、 それぞれを重ね合わせる Substrate Vertical Layerノードに繋いでいる

14.

Substrate - ドキュメントとFeedback Thread ・現時点のドキュメントはEDCにて公開 https://dev.epicgames.com/community/learning/courses/92D/unreal-engine-substrate-materials/ vEaW/unreal-engine-substrate-what-is-substrate ・開発者によるFeedback Threadにて様々な質問や返答が行われている https://forums.unrealengine.com/t/substrate-feedback-thread/691314

15.

Lumen

16.

Lumen - アップデート内容 ・GIやオクルージョンの品質向上 ・高品質透過性反射のラフネス対応 ・反射の品質向上(HWRT) ・Two Sided Foliage対応(HWRT)

17.

Lumen - GIやオクルージョンの品質向上 ・薄いジオメトリに対する GI とオクルージョンが向上し、 Hair Groomとの統合も改善 5.2リリースノートより

18.

Lumen - 高品質透過性反射のラフネス対応 ・高品質透過性反射がラフネスに対応 (High Quality Translucency Reflections)

19.

Lumen - リフレクションの品質向上(HWRT) ・ハードウェアレイ トレーシング (HWRT) ヒットライティング設定時 リフレクション(反射)に含まれるセカンダリバウンスの近似処理で品質を向上 UE5.1 UE5.2

20.

Lumen - リフレクションの品質向上(HWRT) UE5.1 UE5.2

21.

Lumen - Two Sided Foliage対応(HWRT) HWRT-ヒットライティング設定時、Two Sided Foliageが反射に対応

22.

Lumen - パフォーマンスガイドの紹介 パフォーマンスを上げたい場合はこちらをチェック https://docs.unrealengine.com/5.2/ja/lumen-performance-guide-for-unreal-engine/

23.

Nanite

24.

Nanite - アップデート ・Custom DepthとStencil対応 ・ライト チャンネル ・Planar Reflectionsのサポート ・可変精度法線 ・Max World Position Offset Displacement ・Stat NaniteStreamer ・Nanite ディスプレイスメントマッピング(実験的機能)

25.

Nanite - Custom DepthとStencil対応 ・通常のStatic Meshと同様にCustom DepthやStencilに描画可能に

26.

Nanite - ライト チャンネル ・ライトチャンネルのNanite対応 どのライトチャンネルに設定してもライティングされてしまっていたのを改善 UE5.1 UE5.2

27.

Nanite - Planar Reflectionsのサポート ・Planar ReflectionsのNanite対応 (非Lumen環境) 5.2でNaniteも反射を描画できるように UE5.1 UE5.2

28.

Nanite - 可変精度法線

29.

Nanite - 可変精度法線 5 bits 8 bits デフォルト値 10 bits 15 bits

30.

Nanite - Max World Position Offset Displacement ・カリング等で問題になるためWPOの移動距離を制限 マテリアル単位で設定 [表示] -> [視覚化] -> [範囲外のピクセル]で可視化

31.

Nanite - [表示] -> [視覚化] -> [範囲外のピクセル]

32.

Nanite - Nanite Streamerの改善 ・Nanite Streamerの整備が行われ様々なNanite 情報が見れるように コマンド stat Nanitestreaming

33.

Nanite - スタテック ディスプレイスメント マッピング ・テクスチャと軽量なメッシュで、 非破壊でディティールを追加したNaniteメッシュを作成できる機能 実験的機能

34.

Nanite - スタテック ディスプレイスメント マッピング ・使用方法 Nanite化したStatic Meshを開きNanite設定から設定を行う 1. 相対誤差をトリミングを設定 (分割が細かくなる) 2. テクスチャを設定 3. Magnitudeを調整 (押し出し量) 変更を適用で実行 実験的機能

35.

VSM - シャドウに関する改善 ・Distant LightsとOnepass Projectionがデフォルト有効化 両方を有効化 ポイントライト:100個配置 RTX4090にて計測

36.

VSM - Distant LightsとOnepass Projection ・Distant Lights 影響する領域が小さい遠くのライトの更新頻度を減らす r.shadow.virtual.distantlightmode 1 更新数の調整 r.Shadow.Virtual.MaxDistantUpdatePerFrame 1 ・Onepass Projection 制限を満たすライトのシャドウプロジェクションをまとめて処理する r.Shadow.Virtual.OnePassProjection 1 ※制限については公式VSMドキュメントワンパス投影に記載 https://docs.unrealengine.com/5.2/ja/virtual-shadow-maps-in-unreal-engine/

37.

TSR - Temporal Super Resolutionの改善 プラットフォームに依存しないテンポラルのアップスケール処理 例えば内部解像度はフルHDとしてレンダリングを行い4K解像度に →各機能により 増大するGPU負荷を削減

38.

TSR - Stat TSR ・Stat TSRで表示される項目 TSR Feed = 描画解像度の幅 * 描画解像度の高さ * フレームレート ※TSRに供給される情報量 TSR 1spp = 1000 / (スクリーン比率^2 * フレームレート) ※最終的に出力したい1ピクセルを 表現するのに必要な時間

39.

TSR - TSR Feed ・TSRに供給される情報量 最終的な解像度ではなく実際の描画解像度の情報量を表す項目 例 4K (3840x2160) 50% 60hz 124.4 MP/秒 1080p (1920x1080) 50% 60hz 31.1 MP/秒 表示色は描画ピクセル数を元にした指標 921,600(1280 * 720)未満の場合:赤色 2,073,600(1920 * 1080) 未満の場合オレンジ 2,073,600(1920 * 1080) 以上の場合緑色 ・まとめ 同じスクリーンパーセンテージ50%でも最終解像度が低い (描画解像度が低い)と情報が少なくなってしまう

40.

TSR - TSR 1spp TSR 1spp (sample per pixel) ・最終的に出力したい解像度の1ピクセルに必要な時間 例: 1080p → 4K を想定する場合、 スクリーンパーセンテージは50%(2倍のスケール) 縦と横を考慮し4回のレンダリングが必要になる Frame約 25 msの場合、1spp は約 100 ms まとめ アップスケールの比率を上げつつ 品質を保つためにはフレームレートが重要 1 frameの 4倍の時間がかかる 表示色は1080p to 4K - 60hzを想定した指標 64 ms (16 ms * 4)未満の場合:緑色 128 ms (16 ms * 4 * 2)未満の場合:オレンジ 128 ms (16 ms * 4 * 2)以上の場合:赤色

41.

TSR - 残像(ゴースティング)対策 ・TSRは過去フレームを蓄積させていく 主にVelocity(速度)情報を元に判断 → Velocityがないと誤った蓄積が行われる → 残像 ※対策(Velocityを書き出す) 各種マテリアルへの対応などを弊社篠山が記事にて公開 TSR時のWPOによる頂点移動の注意点(不透明オブジェクト編 )https://dev.epicgames.com/community/learning/tutorials/9G0z/unreal-engine-tsr-wpo TSRによりTextureのスクロールで残像が出る際の簡易的な対処法(不透明マテリアル )https://dev.epicgames.com/community/learning/tutorials/zr8q/unreal-engine-tsr-texture SpeedTreeで作成した木がTSRによりGhostingを引き起こしてしまう場合の対処法 https://dev.epicgames.com/community/learning/tutorials/vrkW/unreal-engine-speedtree-tsr-ghosting VAT(Vertex Animation Texture)がTSRによってブレる場合の簡易的な対処法 https://dev.epicgames.com/community/learning/tutorials/4Onk/ unreal-engine-vat-vertex-animation-texture-tsr

42.

Render Resource Viewer ・描画に関わるリソースを一覧化するツール [ツール]→[レンダリングリソースビューア]から起動 各種コンソール上でみたい場合は、rhi.DumpResourceMemoryコマンドでコンソールに出力

43.

可変レート シェーディング 実験的機能 ・直前のフレームを解析し領域ごとに粗いシェーディングを行い高速化を目指す ※2x2や4x4毎に1つのピクセルシェーダーを走らせる ・機能の有効化 r.VRS.ContrastAdaptiveShading 1 ・可視化 r.VRS.Preview 1 現時点ではパフォーマンス上、 劇的に改善することは確認できておらず、 実験的にお試し頂ければと思います。

44.

可変レート シェーディング ・Electric Dreams Film Grain(フィルム粒子)効果がある場合利用できない Post Process Volumeから無効化すると利用可 実験的機能

45.

PCG Procedural Content Generation Framework

46.

背景に対して今後求められる要素は?

47.

広大 高密度 高速イテレーション

48.

CitySample と RuleProcesser

49.

PCG フレームワーク 目的 エンジン内蔵 プロシージャル生成 非破壊編集 ノードベース & 拡張性 ● エディタ/ランタイムで動作 ● Experimental

50.

PCGに関する講演 Procedural Tools In UE5 (日本語字幕) https://www.youtube.com/watch?v=aoCGLW53fZg New Tools for Building Photoreal Worlds in Unreal Engine 5.2 (日本語字幕) https://www.youtube.com/watch?v=zlxpoY1TfkY Deep Dive into the Electric Dreams Project | Inside Unreal https://www.youtube.com/watch?v=6JUfisUhm68

51.

Electric Dream environment サンプル https://www.unrealengine.com/ja/electric-dreams-environment

52.

プラグインの有効化

53.

PCG フレームワーク ● PCGGraph ● マテリアルのようなノードグラフ ● PCGComponent ● PCGGraphを実行するコンポーネント ● PCGVolume ● PCGComponentとボリュームを持ったアクター

54.

PCGGraphのノード構造 ● データの取得 ● ポイントの生成 ● ポイントの加工 ● フィルタ ● 変形 ● 演算 ● 配置

55.

PCGGraphの構造 空間データ Landscape Collision ポイント生成 加工 SurfaceSampler Filter 配置 StaticMesh Spline Texture SplineSampler Pruning Actor Volume PCGSetting MeshSampler Difference

56.

代表的な空間データ取得ノード

57.

インプット PCGコンポーネントのInputTypeにより変化 InputType=Actor → アクターと同じ InputType=Landscape → アクターとランドスケープを交差したもの PCGコンポーネントのInputTypeにより変化 コンポーネントがパーティション化されている → パーティションアクター ランドスケーププロキシアクターにPCGが刺さっている →ランドスケープ アクターがボリュームをルートに持っている →ボリューム 上記に当てはまらず ParseActorComponent:True →全プリミティブをユニオンしたもの 上記全てに当てはまらず ParseActorComponent:False →アクターのバウンズ 詳しくは UPCGComponent::CreateActorPCGDataCollection を参照してください

58.

代表的なポイント生成ノード

59.

SurfaceSampler ● Points Per Squared Meter ● 面積に対するポイントの最大数 ● Point Extents ● バウンズの大きさ ● Looseness ● バウンズ*Loosenessでセルサイズが決まる ● 0 の時 Bounds = CellSize となり ぎっしり敷き詰められる ● Unbounded ● バウンズを無視してワールド全体を対象にする

60.

代表的な加工ノード (フィルタ1)

61.

代表的な加工ノード (フィルタ2)

62.

代表的な加工ノード (ポイント)

63.

代表的な加工ノード (点群に対する演算) Source と Difference の 重なった部分を取り除く Source と Target の 最短距離を指定アトリビュートに返す Source と Target の 重なった部分を返す バウンズが重なった点を取り除く 複数の入力を纏める 複数の入力をUnion(配列状)に纏める

64.

代表的な加工ノード (変数演算) 全てのポイントに 変数を追加 定数を作成

65.

代表的な生成ノード

66.

TIPS ● ● ● ● ● ● ● ● デバッグ機能 アンリンク(スタンプ) アクターのパラメータを利用する プロパティとアトリビュート PCGElement LandScapeLayer Tag PCG Settings

67.

デバッグ

68.

デバッグ ● ScaleMethod ● Relative ● TransformのScale * Point Scale ● Absolute ● Point Scale ● Extents ● Boundsの大きさ

69.

デバッグ ● PointMesh ● Material Override

70.

デバッグ

71.

PCGリンクをクリア ● PCGによる生成物を別アクターに切り離す

72.

ランタイムでの動作 ● PCGは「リンクをクリア」したもの以外はランタイムで動作 ● クック時に静的に生成 ● 今後の改善を予定

73.

アクターのパラメーターを利用する ● アクターのプロパティを読み出す ● シード値の微調整など

74.

プロパティとアトリビュート 名前 記述方法 意味 Position $Position.X 位置(vec3) Rotation $Rotation.Y 角度(Rotator) Scale $Scale.Z スケール(vec3) Density $Density 密度値(float) BoundsMin/Max $BoundsMin.X バウンズの大きさ(vec3) Color $Color.X 色(vec4) Steepness $Steepness 密度関数の傾斜(flaot) Seed $Seed 乱数シード(int64) ユーザーアトリビュート MyAttribute ※ $を付けない

75.

プロパティとアトリビュート

76.

PCG Element ● PointLoopBodyはマルチスレッド動作 ● ブループリントノードを使って点群内の各ポイントを加工

77.

PCGGraphのマクロ的な利用 ● Outputノードに繋がっているPCGGraphはマクロ的に利用できる ● 単純にインライン展開されるような動作 ● InputとOutputにカスタムピンを追加可能

78.

PCGElementとPCG呼び出し PCGElement PCGGraph

79.

Landscape layer 5.2では 1x1 Sections Per Componentのみ対応 2x2 section対応 は5.3から(CL-25796774)

80.

Tag ● 除外設定などにActorTagが便利 ● ActorTaggerユーティリティ ● /Game/PCG/Utilities/ActorTagger/EUW_ActorTagger

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Tag

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PCG Settings w

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PCG Settings ● PCGGraphに直接インポートできるアセット ● ポイントデータを保持 ● レベルからPCGUtility_LevelToPCGを使って作成 ● PCGMeshSelecterByAttributeを使ってデータ中のメッシュ名で生成

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PCG Settings

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参考リンク ● プロシージャル コンテンツ生成の概要 | 公式ドキュメント https://docs.unrealengine.com/5.2/ja/procedural-content-generation-overview/ ● Introduction to Procedural Generation plugin in UE5.2 | EDC https://dev.epicgames.com/community/learning/tutorials/j4xJ/unreal-engine-introduction-to-procedural-generation-plugin-in-ue5-2 ● [UE5] PCGの特徴と使い方|株式会社ヒストリア https://historia.co.jp/archives/34360/

86.

最後に ● メールでのお問い合わせ先 ● EGJ-support@epicgames.com ● [カスタムライセンシー様向け] ● 技術的課題や問題点に関するご相談 ● パフォーマンスプロファイリング・チューニング ● 弊社製品に関するご契約などのご相談 ● 新たにライセンスをご検討される方 ● https://www.unrealengine.com/ja/license#contact-us-form ● 過去の講演のスライド | Docswell ● https://www.docswell.com/user/EpicGamesJapan ● Unreal Fest 2023 Tokyo プレイリスト ● https://www.youtube.com/playlist?list=PLr_Cbd4sUDTzvdUTMe6cB5TVKDFZ8fMfC