虚幻渲染编程^[1]

这是一段心酸的往事，UE4.24的时候我花了一年时间研究体积云渲染，然后4.25的时候UE推出了官方的体渲染方案，不过之前我的研究并没有完全白费，还是能勉强跟上Epic官方的脚步，然后很久不搞体积云了，想着可能也不可能有啥大的突破，无非就是在Marching步长等算法的基础上做改进，地平线最近推出了多层体积云渲染从巴洛克到浪漫的你：《地平线：西之绝境》中的体积云渲染^[2] 感觉也还是在原来的那套体积云的基础上做的一些深入，当我看到UE5.3的SparseVolumeTexture^[3]的时候，它的高精度让我挺惊讶的，于是我仔细研究了一下。

SparseVolumeTexture的底层原理

我先是查看了下UE的文档

UE 5.3 引入了一种新的资源类型：稀疏体积纹理 (SVT)。SVT 存储烘焙后的模拟数据，用于表示体积介质，例如烟雾、火焰和水。SVT 可以通过导入其他 3D 应用程序中创建的OpenVDB^[4] (.vdb) 文件来创建——支持单个文件和动画序列。此外，Niagara 流体现在已缓存到 SVT 内部，从而显著提升了性能并减少了内存占用密集）体纹理不同，SVT 只需在包含“有用”数据的体素区域上占用内存，因此可以处理比密集体纹理更大的体素——或者，也可以处理相同范围但占用更少内存的体素。

诸如异构体^[5]、体积云^[6]和体积雾^[7]等延迟渲染技术可以通过在其体积域材质中集成稀疏体积纹理（SVT）材质节点套件来利用SVT。使用异构体渲染的资源必须使用新的异构体组件。延迟渲染功能仍然仅限于现有的实时体积功能集。路径追踪器^[8]中现已提供更完整的体积渲染支持（实验性功能），可以精确模拟散射、阴影和全局光照。此外，还有一个非常简单的稀疏体积纹理查看器组件，主要用于调试，并可与延迟渲染器配合使用。

然后我抓了一下RenderDoc^[9]

SparseVolumeTexture在UE里主要用到了两张图

一张是PhysicalTileData

一张是PagTableTexture

原理类似于：

先把一个体渲染场切割成若干份，例如切成32X32X32份

然后每份是64X64X64，并且只会存储有数据的分块

这样就可以把精度全部用于存储有数据的部分，没有数据的部分是不需要存储的。这样就完美解决了体渲染中的精度问题，在体渲染中其实空白的空间占了很大的部分，如果是以前的做法用一个巨大的Texture3D存储就非常浪费。

生成SparseVolumeTexture数据

SparseVolumeTexture是由VDB数据导入生成，我们可以使用Houdini生产VDB数据

导入设置也很简单

SparseVolumeTexture数据可以被Volume材质的SparseVolumeTextureSampler采样，虚幻给我们定义好了这部分的接口

好好享受。

链接^[10]

1. 1. https://portal.productboard.com/epicgames/1-unreal-engine-public-roadmap/c/1171-sparse-volume-textures-experimental^[11]
2. 2. 从巴洛克到浪漫的你：稀疏体积插件分析^[12]
3. 3. 从巴洛克到浪漫的你：UE5 Sparse Volume Texture 尝鲜^[13]

2023年12月9日

引用链接

[1] 虚幻5渲染编程专栏概述及目录:https://zhuanlan.zhihu.com/p/203631693[2]从巴洛克到浪漫的你：《地平线：西之绝境》中的体积云渲染:https://zhuanlan.zhihu.com/p/638496071[3]SparseVolumeTexture:https://zhida.zhihu.com/search?content_id=237318360&content_type=Article&match_order=1&q=SparseVolumeTexture&zhida_source=entity[4]OpenVDB:https://zhida.zhihu.com/search?content_id=237318360&content_type=Article&match_order=1&q=OpenVDB&zhida_source=entity[5]异构体:https://zhida.zhihu.com/search?content_id=237318360&content_type=Article&match_order=1&q=Heterogeneous+Volumes&zhida_source=entity[6]体积云:https://zhida.zhihu.com/search?content_id=237318360&content_type=Article&match_order=1&q=Volumetric+Cloud&zhida_source=entity[7]体积雾:https://zhida.zhihu.com/search?content_id=237318360&content_type=Article&match_order=1&q=Volumetric+Fog&zhida_source=entity[8]路径追踪器:https://zhida.zhihu.com/search?content_id=237318360&content_type=Article&match_order=1&q=Path+Tracer&zhida_source=entity[9]RenderDoc:https://zhida.zhihu.com/search?content_id=237318360&content_type=Article&match_order=1&q=RenderDoc&zhida_source=entity[10]链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/693440024[11]https://portal.productboard.com/epicgames/1-unreal-engine-public-roadmap/c/1171-sparse-volume-textures-experimental:https://portal.productboard.com/epicgames/1-unreal-engine-public-roadmap/c/1171-sparse-volume-textures-experimental[12]从巴洛克到浪漫的你：稀疏体积插件分析:https://zhuanlan.zhihu.com/p/659952146[13]从巴洛克到浪漫的你：UE5 Sparse Volume Texture 尝鲜:https://zhuanlan.zhihu.com/p/643961497