Блок 1. «Введение»

Блок 1. "Введение" 1.1. Актуальность 1.2. Историческая справка 1.3. Цель, задачи, объект и предмет исследования, методология

Блок 2. "Теория систем освещения" 2.1. Динамический свет 2.2. Запеченный свет

Блок 3. "Эксплейнер" 3.1. Настройки и особенности динамического света 3.2. Настройки и особенности запеченного света

Блок 4. "Таймлапс" 4.1. Свет в экстерьере 4.2. Свет в интерьере 4.3. Сравнение 4.4. Практическое применение на примере из ВКР

Блок 5. "Заключение и источники"

Постановка освещения является фундаментальной составляющей Computer-generated imagery (CGI), без которой невозможна грамотная визуализация, вне зависимости от степени реалистичности или стилизованности картинки. Оно придает изображению объем, задает тон и эмоциональное настроение сцены, направляет внимание зрителя, то есть является диегетическим светом. Источники света, которые существуют внутри сцены, должны быть оправданы сюжетно. Они исходят от предметов, которые могут быть видимы персонажам или зрителю, например, лампы, факела, окна или экрана монитора, а не «висят» в воздухе без привязки к объекту. Помимо этого, корректное освещение помогает добиться естественных теней и отражений, которые делают кадр правдоподобным и «живым».

Unreal Engine 5 (UE5) — один из самых передовых игровых движков на 2025 год. Он сочетает в себе инструменты для создания как фотореалистичных синематиков и архитектурных визуализаций, так и оптимизированных игровых сцен, благодаря поддержке разных систем освещения — динамическому свету (Dynamic lighting) и запеченному (Baked lighting).

Актуальность исследования обусловлена фундаментальным компромиссом, с которым сталкиваются современные разработчики при выборе системы освещения. Этот выбор, между динамическим и запеченным (статическим) освещением, напрямую диктует баланс между визуальной убедительностью и производительностью.

Baked lighting — это метод освещения, при котором все световые расчёты, включая тени и глобальное освещение (Global Illumination), заранее вычисляются и «запекаются» в текстуры объекта. Глобальное освещение (GI) — это метод, при котором каждая поверхность воспринимается как источник света своего локального цвета, что позволяет учитывать свет, отражённый от других поверхностей. Это создаёт более фотореалистичную и живую картинку за счёт сложного взаимодействия света и объектов в сцене, особенно заметного в теневых областях. Подход запекаемого света улучшает производительность, так как освещение не пересчитывается во время рендеринга, но ограничивает динамику сцены и изменение освещения.

Dynamic lighting — это способ освещения, когда свет и тени рассчитываются в реальном времени, включая динамическое глобальное освещение (например, Lumen). Dynamic lighting с GI обеспечивает гибкость и реалистичность освещения в меняющихся условиях сцены.

Благодаря обширному сообществу и поддержке Epic Games, UE5 активно используется как профессионалами, так и энтузиастами, что делает его ключевым инструментом обучения и развития специалистов CGI и геймдева.

Выбор типа освещения — динамического или запеченного — напрямую влияет на баланс между желаемым визуальным качеством и техническими ограничениями. Запекание дает высокое качество теней и освещения при минимальной нагрузке во время игры, но подходит в основном для статичных объектов. Динамическое освещение обеспечивает реалистичные изменения света и тени в реальном времени, что, к сожалению, требует больше ресурсов «железа» как для создателя, так и для пользователя.

Освещение с самого зарождения компьютерной графики было одной из ключевых проблем, так как свет является чрезвычайно сложным физическим явлением, и реализовать его точно и красиво в цифровой среде казалось нетривиальной задачей.

На ранних этапах развития 3D, в 1970–1990-х годах, вычислительные мощности были крайне ограничены, а потому не существовало и технологий, позволяющих симулировать свет так, как это происходит в реальной жизни. Освещение выглядело плоским и упрощенным, но не требовало столь сложных расчетов, какие привычны современному пользователю. Важным шагом вперед стало появление модели освещения Фонга, которая заложила базовые принципы взаимодействия света и поверхностей.

С развитием аппаратного обеспечения и алгоритмов в 1990–2000-х годах стали доступны более совершенные методы, такие как, например, трассировка лучей (пионером в которой была компания MAGI еще в 1971 году), radiosity или способ рендера path tracing. Эти подходы, помогающие воссоздать фотореалистичную картинку, позволяли добиться убедительного поведения света с учетом отражений, преломлений и рассеивания. Однако их высокая вычислительная сложность долгое время не позволяла использовать эти методы в реальном времени.

Значительным прорывом для игр стала технология запекания освещения (light baking). Она позволила заранее рассчитывать сложные световые эффекты и сохранять их в текстурных картах (lightmaps). Это дало мощный толчок к созданию реалистичных статичных и полу-статичных сцен без высоких требований к «железу» во время выполнения.

Unreal Engine с момента своего появления в начале 2000-х всегда уделял пристальное внимание качеству освещения. В разных версиях движка последовательно внедрялись и развивались методы запеченного и динамического освещения, а также их гибридные комбинации.

Крупнейшим прорывом стал Unreal Engine 5, ставший общедоступным в апреле 2022 года. Его ключевой инновацией стала технология Lumen — система динамического глобального освещения и отражений в реальном времени. Она кардинально повысила визуальную реалистичность, избавив от необходимости длительного запекания. Дополненная поддержкой аппаратной (hardware) трассировки лучей (RTX), она еще больше расширила возможности по созданию естественных теней и отражений при сохранении высокой производительности.