Запекание карт освещения (Lightmaps) для графики

Запекание карт освещения (Lightmaps) для графики

Lightmap-запекание — это технология, которую принято считать «устаревшей» на фоне Lumen и real-time GI. На практике она остаётся основным способом получить качественное, производительное освещение на мобильных платформах и бюджетных PC. Даже в Unreal Engine 5-проектах многие студии используют baked lighting для статичных интерьеров, потому что Lumen при всех преимуществах не даёт той же чёткости теней и той же производительности на слабом железе.

Мы, как команда геймдев-инженеров с 10-летним опытом, гарантируем, что качество запечённого освещения — это всегда результат тонкой настройки десятка параметров. Большинство проблем с «плохими» lightmaps — следствие неправильно выставленных именно этих параметров. Закажите аудит вашего проекта — мы выявим узкие места и предложим решение.

Почему UV2 и texel density — главная причина артефактов?

Lightmap в Unity или Unreal запекается в отдельный UV-канал — UV2 (или Lightmap UV в Unreal). Это не та развёртка, что используется для albedo. Lightmap UV имеет жёсткие требования:

• Никаких перекрытий (overlapping): каждый треугольник меша — на своём уникальном месте в UV2
• Минимальный отступ между островами (padding): не менее 2 texels при целевом разрешении lightmap. Если lightmap 512px и padding 2px — это ~0.4% от текстуры на каждый шов. При 2048px — 0.1%. Недостаточный padding = bleeding светлых зон в тёмные через смежные острова UV
• Все острова должны быть развёрнуты без зеркальных отражений (no mirrored UVs): зеркалирование даёт корректный albedo, но в lightmap вызывает двойное освещение на симметричных частях

Unity автоматически генерирует Lightmap UV при импорте (Generate Lightmap UVs в Import Settings). Для простой геометрии это работает. Для сложных мешей с острыми углами или тонкими деталями — автогенерация создаёт некорректные острова, которые при запекании дают видимые seams на lightmap. В таких случаях UV2 делается вручную в DCC-инструменте (Blender, Maya, 3ds Max) и импортируется уже готовым.

Texel density в Lightmap UV — это сколько пикселей lightmap приходится на единицу площади поверхности. Для больших плоских поверхностей (пол, стены) — нужен больший участок в UV2. Для мелких деталей (плинтус, дверная ручка) — меньший. Unity и Unreal позволяют контролировать это через Scale in Lightmap (Unity) и Lightmap Resolution Scale (Unreal) на каждом объекте отдельно. Одинаковый Scale для всех объектов сцены — типичная ошибка: мелкие объекты получают избыточное разрешение, крупные — недостаточное.

Как правильно настроить Progressive Lightmapper?

В Unity главный инструмент для запекания — Progressive Lightmapper (с версии 2018.3 LTS, GPU-ускоренная версия появилась позже). Согласно документации Unity, основные параметры, влияющие на результат:

Indirect Bounces. Количество переотражений света. При Bounces=0 — только прямое освещение, без GI. При Bounces=2 — свет отражается от поверхностей дважды, заполняя тени мягким ambient. Для тёмных помещений Bounces=2–3 — минимум для достоверного вида. Для ярких outdoor часто достаточно 1–2.

Indirect Intensity и Albedo Boost. Indirect Intensity масштабирует яркость GI глобально. Albedo Boost усиливает влияние цвета поверхностей на переотражённый свет — при значении 1.0 поверхность с ярко-красным albedo создаёт красноватый ambient на соседних поверхностях (colour bleeding). При Albedo Boost > 1 эффект усиливается, при < 1 — цвета поверхностей меньше влияют на GI. Для реалистичного рендера Albedo Boost = 1, для менее «грязного» ambient — 0.5–0.8.

Prioritize View и Progressive Updates. При запекании Progressive Lightmapper начинает с пикселей, видимых в Scene View — это удобно для итеративной работы, но при финальном запекании лучше отключить для равномерного качества по всей сцене.

Типичная проблема на крупных сценах — light leaking: свет проникает сквозь тонкие стены. Причина — shadow rays в path-tracer проходят через геометрию тоньше определённого порога. Решение: сделать стены и полы не менее 0.2–0.3 unit толщиной (зависит от масштаба сцены) и убедиться, что нет дыр в геометрии. Альтернатива — Shadow Bias в настройках источника света, но он решает проблему только частично.

Unreal Engine: Lightmass и его специфика

В Unreal для запекания используется Lightmass — Global Illumination система со своими параметрами в World Settings → Lightmass. Для production-качества в документации Unreal рекомендуют следующие значения:

• Static Lighting Level Scale. Глобальный масштаб для качества запекания — чем меньше значение, тем выше детализация lightmaps, но дольше запекание. По умолчанию 1.0 — для production-качества снижают до 0.5–0.75.
• Num Indirect Lighting Bounces. Аналог Bounces в Unity. Для тёмных интерьеров — 4–6, для outdoor — 3–4.
• Indirect Lighting Quality. Множитель количества семплов для indirect lighting. Default = 1.0, для чистого production — 2.0–4.0. При высоком значении резко возрастает время запекания.

В Unreal Lightmass запекание происходит через Swarm — распределённую систему, которая может использовать несколько компьютеров в сети одновременно. Для больших уровней с большим разрешением lightmaps (4096+) без Swarm запекание может занимать 8–24 часа; с несколькими машинами в Swarm — в 4–8 раз быстрее.

Volumetric Lightmap в Unreal — аналог Light Probes в Unity. Автоматически строится при запекании и обеспечивает ambient для динамических объектов. Параметр Volumetric Lightmap Detail Cell Size в World Settings контролирует плотность решётки. Меньше значение — точнее ambient для динамических объектов, больше объём данных.

Распространённые проблемы при запекании и их решения

Как мы запекаем lightmap: пошаговый процесс

1. Аудит — проверка UV2-развёрток, Import Settings, текущих настроек запекания. Выявляем узкие места и артефакты.
2. Проектирование — распределение texel density по объектам сцены, настройка Scale in Lightmap для каждого элемента.
3. Настройка параметров — Indirect Bounces, Intensity, Albedo Boost, качество сэмплов. Зависит от сцены и целевой платформы.
4. Итеративное запекание — прогрессивное увеличение качества с контролем результата. При необходимости корректируем параметры.
5. Финальная проверка — визуальный осмотр на артефакты, замеры производительности (FPS budget), исправление оставшихся проблем.
6. Сдача — готовые lightmaps, документация по настройкам, рекомендации по дальнейшей оптимизации.

Что входит в работу

• Полный аудит UV2-канала и Import Settings
• Настройка Progressive Lightmapper или Lightmass под ваш проект
• Итеративное запекание с контролем качества
• Устранение артефактов (seams, light leaking, colour bleeding)
• Документация по всем параметрам и финальным настройкам
• Поддержка в течение 2 недель после сдачи проекта

Мы — команда с 10-летним опытом в геймдеве, выполнившая более 50 проектов с качественным освещением. Свяжитесь с нами для оценки вашего проекта — получите консультацию по lightmap-запеканию.

Сначала аудит UV2-развёрток и настроек Import Settings, потом проектирование распределения texel density, итеративное запекание с увеличением качества, финальная проверка артефактов и сдача.

Стоимость рассчитывается индивидуально после анализа проекта: размер сцены, количество источников, целевая платформа и существующее состояние UV2. Пишите — мы оценим ваш проект в течение дня.

Какие проблемы решает настройка освещения?

Освещение в играх — это не только красиво, но и дорого. Типичная ситуация: художник запекает лайтмапы час, видит артефакт на стыке UV, правит развёртку и запекает ещё час. Такой цикл повторяется 3–5 раз за день. В масштабе проекта с десятком сцен теряются недели. Хуже того, неправильная стратегия освещения на старте (например, все источники в Realtime) на релизе выливается в 30–50% просадки FPS на мобильных устройствах и консолях.

Наша услуга по настройке освещения и рендеринга под ключ решает две главные боли: время запекания и производительность рантайм. Мы работаем с Unity и Unreal Engine — от аудита текущей системы до финальной оптимизации. За 5 лет мы реализовали более 30 проектов, включая инди и AA-тайтлы. Сертифицированные специалисты Unity (Unity Certified Developer) гарантируют результат.

Динамическое, статическое и смешанное освещение: как выбрать?

Прежде чем браться за инструменты, нужно определиться с моделью. В Unity три режима для каждого источника света — вот как они влияют на производительность:

Ошибка, которую мы видим регулярно: студия выставляет всё освещение в Realtime и получает сцену с 12 источниками теней на экране. На мобильных платформах это гарантированный провал по производительности. Mixed Lighting с подрежимами Subtractive или Shadowmask — рабочий компромисс для большинства проектов. Статичные объекты получают запечённые тени, динамические — реалтаймовые от тех же источников.

Как оптимизировать запечённое освещение без потери качества?

Это та часть, где теряется больше всего времени. Вот как мы это делаем.

Выбор между Enlighten и Progressive Lightmapper

Unity поддерживает два бэкенда для запекания:

• Enlighten — старый движок для реального времени, даёт менее точный GI. Формально устарел, но всё ещё используется на мобильных платформах.
• Progressive Lightmapper (CPU/GPU) — современный path-tracing бэкенд. GPU-вариант на хорошей карте работает в 5–10 раз быстрее CPU.

По умолчанию мы используем Progressive Lightmapper (GPU) для PC и консолей. Ключевые параметры:

Lightmap Resolution:    10–20 texels/unit для большинства сцен
Max Bounces:            2–4 (не 8, как стоит по умолчанию)
Samples (Direct):       32–64
Samples (Indirect):     512–1024
Denoiser:               OIDN (Intel) или OptiX (NVIDIA)

Деноизер обязателен. Без него для чистого результата нужны тысячи сэмплов. С деноизером хватает 256–512, и итерация занимает минуты, а не часы. “Progressive Lightmapper — recommended for high-quality baked lighting in Unity” — Unity Documentation.

Типичные артефакты и их причины

• Светлые швы между объектами (seams). Причина — разные UV-острова не согласованы на границах. Решение: выставить Stitch Seams или использовать Auto UV Charts с запасом отступа (Pack Margin).
• Тёмные пятна у основания объектов. Пересечение коллайдера с полом. Решение: поднять объект на 0.01–0.05 unit или настроить Backface Tolerance.
• Засвет на стыках лайтмап-атласов. UV-острова от разных объектов слишком близко в атласе. Решение: увеличить Pack Margin или вручную раскладывать крупные объекты в отдельные атласы через Lightmap Parameters.

Организация сцены для быстрого запекания

Большой масштаб сцены — главный враг скорости. Вот пошаговый процесс, который мы применяем:

1. Исключаем мелкие объекты (меньше 0.5 unit) — они получают освещение через Light Probes.
2. Используем Instanced Meshes для повторяющихся объектов — деревья, камни, заборы шарят один UV-атлас.
3. Terrain запекаем отдельно с пониженным разрешением (2–5 texels/unit) — на земле детализация всё равно не читается.
4. Проверяем Backface Tolerance на сложной геометрии — это предотвращает тёмные пятна.

Соблюдение этих правил сокращает время запекания на 50–70% без потери качества. Wikipedia: Lightmap

Light Probes и Reflection Probes: зачем и как настраивать?

Light Probes — система, дающая динамическим объектам иллюзию запечённого освещения. Пробы нужно расставлять каждые 2–4 метра в зонах с перепадом освещения. Слишком редкая расстановка даёт резкие скачки при перемещении персонажа.

Probe Volumes (в современных версиях Unity с HDRP) заменяют ручную расстановку на объёмную сетку. Для больших открытых сцен это существенная экономия времени.

Reflection Probes — корректные отражения на PBR-материалах. Без них металл и зеркала отражают скайбокс вместо окружения. Настройка:

• Baked для статичных помещений
• Realtime для зон с изменяемым окружением (телевизор, экраны)
• Box Projection для корректного отражения геометрии комнаты

Wikipedia: Screen Space Ambient Occlusion

Пост-обработка: SSAO и SSR

SSAO (Screen Space Ambient Occlusion) добавляет затемнение в щелях и углах. Типичная ошибка — слишком высокий Radius и Intensity. Рабочие значения: Radius 0.5–1.5, Intensity 1.0–2.0.

SSR (Screen Space Reflections) даёт динамические отражения на горизонтальных поверхностях. Техника работает только с видимым на экране — это и ограничение, и плюс по производительности.

Что входит в работу по настройке освещения

В рамках услуги «настройка освещения и рендеринга» мы предоставляем:

1. Аудит текущей системы — профилирование через Frame Debugger и RenderDoc, выявление узких мест.
2. Стратегия освещения — документация с выбором режимов (Mixed/Baked/Realtime) под вашу платформу.
3. Оптимизация запекания — настройка Progressive Lightmapper, UV-развёртки, Light Probes.
4. Настройка Reflection Probes и пост-обработки (SSAO, SSR, Bloom) под стилистику.
5. Финальный отчёт с результатами замеров производительности (FPS budget, draw calls).
6. Онлайн-консультация — разбор вашей сцены в прямом эфире.

Процесс работы и сроки

Мы работаем по чёткому регламенту:

• Аналитика (1–2 дня) — разбор вашей сцены, скриншоты, профилирование.
• Проектирование (1 день) — выбор стратегии, план оптимизации.
• Реализация (3–7 дней в зависимости от сложности) — правки UV, настройка Lightmapper, Light Probes, пост-обработка.
• Тестирование (1–2 дня) — замеры производительности, устранение артефактов.
• Деплой — передача файлов сцены, документация, чек-лист.

Сроки ориентировочно: от 5 до 15 рабочих дней. Стоимость рассчитывается индивидуально — напишите нам для оценки вашего проекта.

Оценим ваш проект бесплатно. Получите консультацию по настройке освещения под ключ — от анализа до финальной оптимизации. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить детали.