UE5对于大量实例加载优化及Nanite技术介绍实现原理_ue5 加载和卸载同一个场景

Nanite技术官方文档

https://docs.unrealengine.com/5.2/zh-CN/nanite-virtualized-geometry-in-unreal-engine/

·UE5对于大量实例加载优化

        UE5相对于UE4进行了一系列优化，特别是在处理大量实例加载方面。以下是UE5引擎对大量实例加载进行优化的一些主要特点：

    1. Nanite Virtualized Geometry

        UE5引入了Nanite技术，它能够高效地处理数十亿多边形的复杂几何体，而无需预先对模型进行特定的优化。Nanite使用了高度优化的几何压缩技术，将模型数据高效地存储在内存中，并根据相机距离和视野动态选择加载细节级别，从而减少渲染调用和内存占用。

     2. Lumen Global Illumination

        UE5的全局光照技术Lumen提供了实时的全局光照效果，使得在大规模场景中渲染光影效果更加高效和真实。Lumen使用Voxel Cone Tracing技术，可以在运行时动态处理光影，无需预计算，从而支持实时编辑和修改场景。

     3. World Partition

        UE5引入了World Partition技术，允许将大规模场景分割成多个子关卡，从而实现更高效的场景加载和内存管理。World Partition使得只有相机视野内的关卡才会被加载，避免了加载不必要的资源，从而减少内存占用。

    4. Level Streaming优化

        在UE5中，Level Streaming技术也得到了优化，使得场景的加载和卸载更加平滑，减少了加载时间和内存占用。

    5. Data Layers

        UE5的Data Layers功能进一步完善，可以帮助优化场景的加载和卸载。通过将场景划分为不同的数据层，可以在运行时动态加载和卸载实例和对象，从而降低内存占用和加速加载时间。

    6. Virtual Texturing优化

        UE5引入了虚拟纹理技术，并对其进行了优化，以减少对大量纹理的处理，从而降低GPU内存占用。

    7. Instanced Stereo Rendering优化

        对于虚拟现实（VR）应用程序，UE5的Instanced Stereo Rendering技术进一步改进，可以在单次渲染调用中同时渲染两个眼睛的视图，减少渲染调用和提高VR应用程序的性能。

·UE5的Nanite技术介绍

        UE5的Nanite技术是Unreal Engine 5引擎中的一个重要功能，它旨在解决大规模场景和高度细节模型的渲染和内存管理问题。Nanite是一种虚幻引擎中全新的渲染技术，它能够高效地处理数十亿多边形的复杂几何体，而无需预先对模型进行特定的优化。

        以下是UE5的Nanite技术的主要特点和工作原理：

    1. 无需LOD和预计算

        传统上，为了渲染复杂场景，需要为模型创建不同层次的细节（LOD）和预计算光照信息等。Nanite允许直接加载高精度模型，无需预先创建LOD或者进行额外的预计算。

    2. 几何压缩和虚拟纹理

        Nanite使用了一种先进的几何压缩技术，将模型数据高效地存储在内存中。而纹理则使用虚拟纹理技术，按需加载，节省内存，并提供高分辨率纹理的细节。

    3. 细节级别管理

        Nanite根据相机视野（Frustum）自动管理模型细节级别的加载和卸载。它会根据相机距离和模型大小动态选择合适的细节级别，从而减少渲染调用和内存占用。

    4. 实时动态几何

        Nanite支持实时动态几何。这意味着在运行时，可以对高精度模型进行动态修改，而无需重新生成LOD或者预计算。

    5. 支持电影级质量

        Nanite技术被设计用于实现高质量视觉效果，甚至可以用于电影和影视级别的渲染。

    6. 适用范围

        Nanite通常用于处理复杂的场景、高细节的环境和静态物体。对于角色等有动态变化的物体，虚幻引擎仍然使用传统的Skeletal Mesh来处理动画。

        值得注意的是，由于Nanite技术的高度优化和高效性，UE5能够在现代硬件上处理大规模场景，同时保持令人惊叹的视觉效果。Nanite对于游戏开发人员和数字艺术家来说，是UE5引擎中一个非常强大的工具，可以显著提高场景的制作效率和视觉品质。

·UE5的Nanite实现原理

        UE5的Nanite技术实现了一种名为"Virtualized Geometry"（虚拟化几何体）的方法，它通过高度优化的几何压缩和内存管理技术来实现高效的渲染和显示大规模场景中的复杂几何体。以下是Nanite技术的实现原理：

    1. 几何压缩

        Nanite通过使用一种名为“Binned Sparse Virtual Textures”（BSVT）的方法来高效地压缩和存储几何体数据。在传统的渲染管线中，几何体通常以三角面片的形式存储在显存中。而Nanite使用了一种新的数据结构，将几何体的三角面片分割成小块，并以层次结构的方式存储。

    2. 块的切割和细分

        Nanite将每个几何体块切割成多个子块，然后根据视野和相机距离动态选择要显示的子块。这使得Nanite能够根据相机视锥体来选择加载哪些块，从而避免不必要的渲染和内存占用。在渲染时，Nanite会根据需要对几何体进行细分，以显示高精度的细节。

    3. 虚拟纹理技术

        Nanite还使用虚拟纹理技术来存储纹理数据。虚拟纹理是一种按需加载的纹理，它只加载相机视野中可见的部分，从而节省内存和显存。这种技术使得Nanite能够在显示高分辨率纹理的同时，不会产生过多的显存开销。

    4. 运行时细节级别管理

        Nanite在运行时动态选择模型的细节级别，以适应相机距离和屏幕空间。这意味着远处的模型会以较低的细节显示，而接近相机的模型会以高精度显示。这种细节级别管理是自适应的，使得Nanite能够高效地处理大规模场景。

    5. 实时动态几何

        Nanite支持实时动态几何，这意味着在运行时可以对几何体进行修改，而不需要重新生成LOD。这为开发者提供了更多的自由度，可以在运行时实时地修改场景和模型。

        总体而言，Nanite技术的核心是在高效的几何压缩和内存管理基础上，实现了高精度、高效率的渲染。它使得虚幻引擎5能够处理复杂的场景和大规模的几何体，而不会牺牲视觉品质和性能。