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带符号距离场全局光照（SDFGI）

带符号距离场全局光照（SDFGI）是 Godot 中的一种新技术。它提供准实时全局光照，可适用于任何世界大小，并支持程序化生成的关卡。

SDFGI 支持动态光源，但不支持动态遮挡物或动态发光表面。因此，SDFGI 比烘焙光照贴图提供更好的实时能力，但不如VoxelGI。

从性能角度来看，SDFGI 是 Godot 中最耗资源的全局光照技术之一。与 VoxelGI 类似，仍有许多设置可用于调整其性能需求，但会牺牲质量。

重要

SDFGI 仅在使用 Forward+ 渲染器时受支持，不支持 Mobile 或 Compatibility 渲染器。

参见

不确定 SDFGI 是否适合你的需求？请查看我应该使用哪种全局光照技术？以了解 Godot 4 中可用 GI 技术的比较。

视觉对比

禁用 SDFGI。

禁用 SDFGI。

启用 SDFGI。

启用 SDFGI。

设置 SDFGI

在 Godot 中，SDFGI 是启用所需步骤最少的全局光照技术：

  1. 请在检查器中确保你的 MeshInstance 节点将其 Global Illumination > Mode 属性设置为 Static。

  • 对于导入的 3D 场景，可在文件系统面板中选择 3D 场景文件后，在导入面板中配置烘焙模式。

  1. 添加一个 WorldEnvironment 节点，并为其创建一个 Environment 资源。

  2. 编辑 Environment 资源，向下滚动到 SDFGI 部分并展开它。

  3. 启用 SDFGI > Enabled。当相机移动时，SDFGI 会自动跟随，因此无需配置范围（与 VoxelGI 不同）。

环境 SDFGI 属性

在 Environment 资源中，有几个属性可用于调整 SDFGI 的外观和质量：

  • 使用遮挡（Use Occlusion）：如果启用，SDFGI 将投射额外的射线来查找并减少漏光。这会带来性能开销，因此仅在你实际需要时才启用此属性。

  • 读取天空光（Read Sky Light）：如果启用，环境光照将体现在全局照明中。应在室外场景中启用此项，并在纯室内场景中禁用。

  • 反弹反馈（Bounce Feedback）：默认情况下，使用 SDFGI 时，间接光照只反弹一次。将此值设为大于 0.0 会使 SDFGI 反弹多次，以较小的性能代价提供更逼真的间接光照。根据场景不同，合理值通常在 0.3 到 1.0 之间。注意，在某些场景中，大于 0.5 的值可能导致无限反馈循环，使场景在几秒钟内变得极其明亮。如果你的间接光照看起来有“斑块”，考虑将此值增加到大于 0.0 以获得更均匀的光照效果。如果结果导致光照看起来太亮，降低 Energy 进行补偿。

  • 级联（Cascades）：较高值会产生更详细的 GI 信息（和/或更大的最大距离），但在 CPU 和 GPU 上的成本明显更高。相机快速移动时，拥有更多级联的性能成本尤其会增加，因此如果你的相机移动速度很快，请考虑将此值降至 4 或更低。

  • 最小单元格尺寸（Min Cell Size）：用于最近、最详细级联的最小 SDFGI 单元格尺寸。较低值会产生更准确的间接光照和反射，但会降低性能。调整此设置还会自动影响级联 0 距离（Cascade 0 Distance）和最大距离（Max Distance）。

  • 级联 0 距离（Cascade 0 Distance）：最近、最详细级联结束的距离。较大值可使最近的级联过渡不那么明显，但会降低最近级联的细节层次（level of detail）。调整此设置还会自动影响最小单元格尺寸（Min Cell Size）和最大距离（Max Distance）。

  • 最大距离（Max Distance）：控制计算带符号距离场的距离（针对最不详细级联）。SDFGI 在此距离之外不会产生任何效果。该值应始终设置为低于相机的远裁剪面（Far）值，因为超出观看距离计算 SDFGI 没有任何好处。调整此设置还会自动影响最小单元格尺寸（Min Cell Size）和级联 0 距离（Cascade 0 Distance）。

  • Y 比例（Y Scale）：控制 SDFGI 探针垂直分布的距离。默认情况下，垂直分布与水平分布相同。然而，由于大多数游戏场景并非高度垂直，因此将 Y 比例设置为 75% 甚至 50% 可以提供更好的质量并减少漏光，而不会影响性能。

  • 能量（Energy）： SDFGI 间接光照的亮度乘数。

  • 法线偏置（Normal Bias）：用于 SDFGI 探测射线反弹的法线偏置。与探针偏置（Probe Bias）不同，这只会增加相对于网格法线的值。这使得偏置调整更加细致，避免无缘无故地增加过多偏置。如果你发现间接光照或反射中出现条纹伪影（striping artifacts），请增加此值。

  • 探针偏置（Probe Bias）：用于 SDFGI 探测射线反弹的偏置。如果你发现间接光照或反射中出现条纹伪影，请增加此值。

SDFGI 与灯光和对象的交互

灯光发射的间接能量由其颜色、能量以及间接能量属性决定。若要使特定灯光发射更多或更少的间接能量而不影响其直接光量，请在 Light3D 检查器中调整 Indirect Energy 属性。

为确保使用 SDFGI 时获得正确的视觉效果，你必须根据它们在场景中的用途（静态或动态）配置网格和灯光的全局光照属性。

网格有 3 种全局光照模式可供选择：

  • Disabled：SDFGI 生成中不会考虑该网格。该网格将接收来自场景的间接光照，但不会向场景贡献间接光照。

  • Static（默认）：SDFGI 生成中将考虑该网格。该网格将接收并为场景贡献间接光照。如果在生成 SDFGI 后网格以任何方式发生变化，则相机必须远离该对象，然后再移回靠近它，以便 SDFGI 重新生成。或者，可以关闭后再重新打开 SDFGI。如果两者都不做，间接光照看起来就会不正确。

  • Dynamic（SDFGI 不支持）：SDFGI 生成中不会考虑该网格。该网格将接收来自场景的间接光照，但不会向场景贡献间接光照。这与使用 SDFGI 时的 **Disabled* 烘焙模式行为相同。*

此外，灯光（DirectionalLight3D、OmniLight3D 和 SpotLight3D）还有 3 种烘焙模式可供选择：

  • Disabled：SDFGI 烘焙不会考虑该灯光。该灯光不会为场景贡献间接光照。

  • Static：SDFGI 烘焙时将考虑该灯光。该灯光将为场景贡献间接光照。如果烘焙后灯光以任何方式发生变化，则直到相机远离灯光再返回之前（这将导致 SDFGI 重新烘焙），间接光照看起来都不正确。如果有疑问，请使用此模式进行场景照明（level lighting）。

  • Dynamic（默认）：SDFGI 烘焙不会考虑该灯光，但它仍会实时为场景贡献间接光照。与 Static 相比，此选项速度较慢。仅对在游戏过程中会发生显著变化的灯光使用 Dynamic 全局光照模式。

备注

灯光发射的间接能量取决于其颜色、能量以及间接能量属性。若要使特定灯光发射更多或更少的间接能量而不影响其直接光量，请在 Light3D 检查器中调整 Indirect Energy 属性。

参见

常规使用建议见我应该在网格和灯光上使用哪种全局光照模式？。

调整 SDFGI 性能和质量

由于 SDFGI 的要求相对较高，因此它在配备最新独立 GPU 的系统上表现最佳。在较旧的独立 GPU 和集成显卡上，需要调整设置才能获得合理的性能。

在项目设置的渲染 > 全局光照部分，还可以通过几种方式调整 SDFGI 的质量：

  • SDFGI > 探测射线数：值越高，质量越好，但代价是 GPU 占用率较高。如果该值设置得太低，则由于投射的射线数量非常少，可能会导致表面上出现可见的间接光照“斑块”。

  • SDFGI > 收敛帧数：值越高，质量越好，但 GI 需要更多时间才能完全收敛。首次加载场景时，或当具有除 Disabled 之外的烘焙模式的灯光快速移动时，此设置的效果尤为明显。如果该值设置得太低，则由于投射的射线数量非常少，可能会导致表面上出现可见的间接光照“斑块”。如果你的场景光照没有有助于 GI 的快速移动灯光，请考虑将其设为 30 以提高质量而不影响性能。

  • SDFGI > 更新灯光帧数：较低值会使移动灯光反射得更快，但代价是 GPU 占用率较高。如果你的场景光照没有有助于 GI 的快速移动灯光，请考虑将其设为 16 以提高性能。

  • 全局光 > 半分辨率：如果启用，SDFGI 和 VoxelGI 都将以减半的分辨率渲染 GI 缓冲区。例如，当以 3840×2160 渲染时，GI 缓冲区将以 1920×1080 分辨率计算。启用此选项可节省大量 GPU 时间，但可能会在细微细节周围引入可见的锯齿。

SDFGI 渲染性能还取决于级联数量和环境资源中选择的单元大小（见上文）。

SDFGI 注意事项

SDFGI 由于其级联性质而有一些缺点。当相机移动时，间接光照中可能会出现级联偏移。这可以通过调整级联大小来缓解，也可以通过添加雾来缓解（这将使远处的级联偏移不那么明显）。

此外，如果相机移动过快，性能也会受到影响。这可以通过两种方式解决：

  • 确保相机在任何情况下都不会移动过快。

  • 如果需要高速移动相机，请在环境资源中暂时禁用 SDFGI，然后在相机速度减慢时重新启用 SDFGI。

启用 SDFGI 时，全局光照也需要一些时间才能完全收敛（默认为 25 帧）。这在 GI 仍在收敛时会产生明显的过渡效果。若要隐藏这一点，可以使用覆盖整个视口的 ColorRect 节点，并使用 AnimationPlayer 节点在切换场景时将其淡出。

仅在相机移入或移出级联时才会更新带符号距离场。这意味着，如果在远处修改了几何图形，则一旦相机靠近，全局光照的外观将是正确的。但是，如果移动了烘焙模式设置为 Static 或 Dynamic 的附近对象（例如门），则全局光照将显示不正确，直到相机远离该对象。

SDFGI 的锐利反射仅在不透明材质上可见。即使材质的粗糙度低于 0.2，透明材质也只会使用模糊的反射。