Rendu avancé Unity HDRP

Chapitre 10 : Effets en espace écran

Ceci est la partie 4 du guide de production Unity HDRP, faisant suite à Partie 3 : éclairage cinématique. Ce volet approfondit le rendu avancé : les effets en espace écran, le ray tracing, le path tracing, le débruitage, et le post-processing/export pour la production.

10.1 Comment fonctionnent les techniques en espace écran

Les techniques Screen Space analysent ce qui est visible à l'écran - profondeur, normales, couleurs - pour simuler des phénomènes complexes en temps réel, échangeant une part de précision contre un bon équilibre performance/qualité. Leurs avantages communs : un calcul rapide basé sur les données d'écran ; des résultats dynamiques qui réagissent au mouvement ; une compatibilité avec les objets non statiques. Leurs limites communes : elles ne voient que ce qui est actuellement à l'écran ; elles produisent des artefacts aux bords de l'écran (information manquante) ; et la qualité dépend de la résolution et de l'angle de vue.

10.2 SSAO (Screen Space Ambient Occlusion)

Le SSAO assombrit les zones que la lumière ambiante atteint difficilement - coins, crevasses, intersections de surface - ajoutant profondeur et volume aux objets. Ajouter un override Ambient Occlusion à un Volume, puis ajuster :

Le SSAO est recommandé pour presque toutes les scènes - son coût relativement faible et son fort impact visuel le rendent presque obligatoire, améliorant la lisibilité des formes et la perception de profondeur.

10.3 SSR (Screen Space Reflections)

Le SSR calcule des réflexions temps réel à partir de l'information de profondeur à l'écran - idéal pour les surfaces réfléchissantes. L'activer globalement (HDRP Settings → Lighting → Screen Space Reflection), puis ajouter un override dans un Volume. Paramètres clés : Screen Edge Fade Distance, Max Ray Steps (précision de la réflexion), Object Thickness (épaisseur d'objet supposée), Min/Max Smoothness (quelles surfaces sont affectées).

Limites importantes : les objets hors écran ne peuvent pas être réfléchis, des coupures visibles apparaissent aux bords de l'écran, la qualité varie selon l'angle de vue, et les surfaces très lisses peuvent montrer des artefacts. Pour des réflexions sans ces limites, envisager les Ray-Traced Reflections (Chapitre 11) sur matériel compatible.

10.4 SSGI (Screen Space Global Illumination)

Le SSGI simule l'éclairage indirect en analysant les surfaces visibles - la lumière rebondit sur les surfaces et éclaire les zones adjacentes, produisant un color bleeding réaliste. L'activer globalement (HDRP Settings → Lighting → Screen Space Global Illumination), ajouter un override Global Illumination dans un Volume, et sélectionner le mode Screen Space. Paramètres : Quality (Low/Medium/High), Full Resolution (coûteux), Max Ray Steps, Denoise.

Avantages par rapport au bake : un éclairage indirect entièrement dynamique, fonctionne avec les objets non statiques, pas de temps de précalcul, réagit immédiatement aux changements d'éclairage. Limites : coûteux en performance, basé sur l'écran (une surface non visible ne contribue rien), et de qualité inférieure aux lightmaps bakées pour les environnements statiques.

10.5 Combiner et optimiser

Pour la production temps réel (jeux, interactif) : SSAO oui, SSR oui (qualité Medium), SSGI optionnel selon le matériel. Pour la production cinématique : activer les trois en haute qualité, ou les remplacer par le ray tracing.

Chapitre 11 : Ray tracing dans HDRP

11.1 Exigences matérielles et logicielles

Pour activer : ajouter d'abord DirectX 12 sous Player Settings → Other Settings → Graphics APIs, puis activer Ray Tracing sous HDRP Global Settings → Frame Settings → Lighting, et activer les effets individuels selon les besoins.

11.2 Effets ray-tracés disponibles

Les Ray-Traced Reflections (RTR) remplacent le SSR par des réflexions physiquement correctes, y compris pour les objets hors écran. Configurer via Volume → Add Override → Lighting → Screen Space Reflection, Mode : Ray Traced. Paramètres : Layer Mask (Everything), Ray Length (50-200 selon la scène), Sample Count (8-16 pour le temps réel), Bounce Count (1-2), Denoise (activer). Avantages par rapport au SSR : réflexions correctes même hors écran, pas de coupures de bord, réflexions inter-objets précises, support natif de la transparence.

Le Ray-Traced Global Illumination (RTGI) donne un éclairage indirect physiquement correct, remplaçant le SSGI et potentiellement les lightmaps. Configurer via Volume → Add Override → Lighting → Global Illumination, Mode : Ray Traced. Paramètres : Ray Length (100-500), Sample Count (16-32 pour le temps réel), Bounce Count (1-2), Denoise (obligatoire). Un éclairage indirect entièrement dynamique avec un color bleeding réaliste, sans besoin de bake.

La Ray-Traced Ambient Occlusion (RTAO) donne une AO physiquement correcte sans les artefacts d'espace écran. Configurer via Volume → Add Override → Lighting → Ambient Occlusion, Mode : Ray Traced. Paramètres : Ray Length (2-10), Sample Count (8-16), Denoise (activer).

Les Ray-Traced Shadows donnent des ombres physiquement correctes sans biais ni artefacts de shadow mapping, configurées directement sur le composant Light (pas un Volume) : Shadow Map réglé sur Ray Traced, Sample Count contrôlant la netteté des ombres douces. Avantages : ombres douces physiquement correctes pour les Area Lights, pas d'artefacts de shadow mapping, ombres de contact parfaites, transparence colorée à l'intérieur des ombres.

Le Recursive Rendering active des réflexions et réfractions récursives à travers des objets transparents. Configurer via Volume → Add Override → Rendering → Recursive Rendering : Max Depth (2-4), Ray Length. Utilisé pour les miroirs face à face, les diamants, le verre épais, les objets transparents empilés.

11.3 Débruitage

Le ray tracing produit inévitablement du bruit dû à un échantillonnage limité - le débruitage est essentiel pour un résultat propre. Un Spatial Denoiser (intégré) analyse les pixels voisins pour lisser le bruit, rapide et adapté au temps réel - c'est le paramètre Denoise sur chaque effet RT. Un Temporal Denoiser accumule les images successives pour une meilleure qualité, mais peut créer du ghosting avec un mouvement de caméra rapide (l'option Temporal Filtering dans les réglages avancés).

Bonnes pratiques : toujours activer le denoise sur les effets RT temps réel ; pour le path tracing offline, préférer augmenter le nombre d'échantillons à la place ; n'utiliser le filtrage temporel que pour des caméras lentes ou statiques ; et un léger grain résiduel peut paraître plus naturel qu'un débruitage agressif.

11.4 Compatibilité des shaders

Tous les shaders HDRP ne supportent pas le ray tracing :

11.5 Choisir entre rastérisation, ray tracing et path tracing

Un chemin de décision pratique : si aucun GPU RTX/RDNA2+ n'est disponible, utiliser la rastérisation pure (SSAO + SSR + SSGI, avec GI bakée). Si le matériel de ray tracing est disponible et la cible est le temps réel (jeux/interactif), le budget FPS décide jusqu'où aller - à 60+ FPS, rester sur un RT léger (RT Shadows uniquement, SSR pour les réflexions, SSGI ou GI bakée) ; à 30 FPS, passer en hybride (RTR Medium + RTAO, SSGI ou RTGI basse) ; sans budget d'image strict, passer en RT complet (RTR High + RTGI + RTAO + débruitage). Pour le rendu offline, la qualité standard convient toujours au RT complet, mais la qualité cinématique appelle le Path Tracing avec un nombre d'échantillons élevé (1000+), Max Depth 8, et un débruitage automatique.

Chapitre 12 : Path tracing

12.1 Ray Tracing vs. Path Tracing

Le Path Tracing simule exhaustivement chaque chemin lumineux possible dans la scène - chaque image ajoute des échantillons qui améliorent progressivement l'image jusqu'à convergence, remplaçant tout autre système d'éclairage (SSGI, RT classique, lightmaps) par un calcul unifié et physiquement correct.

12.2 Configuration

Activer via HDRP Global Settings → Lighting → Path Tracing, puis Frame Settings → Path Tracing, et sur la Camera : HD Additional Camera Data → Enable Path Tracing.

Le mode d'accumulation est soit Auto (recommandé) soit Manual (contrôle explicite du nombre d'échantillons). Pour rendre, lancer Play dans l'éditeur - l'image s'améliore progressivement à mesure que le bruit diminue.

12.3 Avantages du Path Tracing

Une illumination globale complète (chaque rebond de lumière simulé), des caustiques (concentration de lumière à travers verre/eau), un subsurface scattering physiquement correct, des ombres et pénombres parfaitement douces, des réflexions inter-objets complexes, et une qualité comparable à Arnold, V-Ray ou Cycles. Idéal pour les rendus de présentation architecturale, les cinématiques et séquences pré-rendues, la visualisation marketing et produit, et tout contexte où la qualité compte plus que la vitesse.

12.4 Limites et contournements

Contournements : pour les personnages, utiliser le RT hybride pour les rendus avec cheveux et yeux détaillés, réservant le PT pour les environnements ; pour la végétation, favoriser les maillages statiques plutôt que le terrain peint ; pour le texte 3D, le remplacer par des textures sur des plans. Stratégie de production : garder deux configurations de scène - une pour le temps réel avec RT hybride, une autre optimisée pour le PT offline.

12.5 Workflow hybride recommandé

Le workflow le plus efficace combine les deux approches : le ray tracing hybride pour un retour rapide pendant l'édition et la prévisualisation, puis le path tracing pour une qualité maximale sur les rendus finaux. Les deux modes partagent la même configuration de base (matériaux, lumières), facilitant le passage de l'un à l'autre.

Chapitre 13 : Post-processing et export

13.1 Le post-processing dans HDRP

Le post-processing s'applique après le rendu de la scène, directement sur l'image finale, configuré via des overrides dans un Volume (Global ou Local). HDRP applique les effets dans un ordre fixe : Exposure → Color Adjustments/White Balance → Tonemapping → Bloom → Depth of Field → Motion Blur → Vignette → Film Grain.

13.2 Effets essentiels

L'Exposure contrôle l'exposition générale de l'image : Fixed (valeur manuelle), Automatic (s'adapte à la luminosité, avec Metering Mode, vitesse d'Adaptation, et Limit Min/Max), Curve Mapping (courbe personnalisée), ou Physical Camera (basé sur les paramètres de la caméra).

Le Tone Mapping convertit les valeurs HDR en LDR pour l'affichage, définissant le « look » final de l'image : None (rarement utilisé), Neutral (équilibré, usage général), ACES (standard cinéma, look cinématique), Custom (une courbe personnalisée).

Le Bloom simule le halo lumineux issu de sources de lumière intenses - Threshold (intensité minimale pour le déclencher), Intensity, Scatter (diffusion du halo), Tint. À utiliser pour rendre les lumières et l'émission plus convaincantes, mais avec modération.

Color Adjustments - Post Exposure, Contrast, Color Filter (multiplicatif), Hue Shift, Saturation. White Balance - Temperature (chaud/jaune à froid/bleu), Tint (vert à magenta). Le Vignette assombrit progressivement les bords de l'image - Intensity, Smoothness, Rounded (circulaire vs. rectangulaire) - utilisé pour cadrer l'attention et ajouter une sensation cinématique. Motion Blur - Intensity, Sample Count, bascule Camera Motion Blur. Depth of Field - voir le Chapitre 8 pour la configuration complète. Le Film Grain ajoute un grain d'aspect organique - Type (Thin, Medium, Large), Intensity, Response (une courbe de luminance) ; les productions modernes le gardent souvent autour de 0.15-0.25, presque invisible mais suffisant pour casser un look CG trop propre.

Trois effets supplémentaires complètent la boîte à outils créative. La Chromatic Aberration simule une frange colorée aux bords de l'objectif - subtile à une intensité de 0.3-0.5, un effet créatif fort près de 1.0, utile pour des looks de caméra de sécurité ou CRT, des moments de perception altérée, ou associée au motion blur pour un impact ; elle fatigue vite l'œil en excès. La Lens Distortion courbe l'image comme un objectif grand angle ou fisheye - des valeurs négatives donnent un effet barillet, des valeurs positives un effet coussinet - bon pour les POV de caméra d'action, la vision de drone ou de robot, ou un effet de vertige, mais trop en abuser donne un effet nauséeux, surtout en VR ou pendant un mouvement rapide. Le Split Toning teinte séparément les ombres et les hautes lumières (distinct de la teinte globale unique du White Balance) et c'est ce qui donne à un étalonnage une température émotionnelle spécifique - des ombres bleu-vert maladives contre des hautes lumières orange sale se lisent comme de l'horreur, un violet profond contre un or lumineux se lit comme du fantastique.

13.3 Étalonnage colorimétrique avancé

Lift Gamma Gain donne un contrôle séparé des ombres (Lift), demi-teintes (Gamma) et hautes lumières (Gain). Shadow Midtones Highlights est une alternative plus intuitive avec une séparation explicite. Les Curves donnent un contrôle total via Hue vs. Hue (recibler une teinte spécifique), Hue vs. Sat (saturer/désaturer une teinte), Sat vs. Sat (saturation par intensité), et Lum vs. Sat (saturation par luminance). Les LUT (3D Look-Up Tables) permettent d'importer des looks externes prédéfinis.

Combiner tout cela en un étalonnage cohérent est ce qui fait réellement se lire le genre d'une scène. Trois points de départ :

13.4 Unity Recorder et export

Installer via Window → Package Manager → Unity Recorder, puis y accéder via Window → General → Recorder → Recorder Window.

Pour exporter des images : Add Recorder → Image Sequence ; régler Capture (Game View, Target Camera, etc.) ; Output Resolution (HD, Full HD, 4K, Custom) ; Media File Format (PNG pour la qualité, EXR pour le HDR) ; activer Include Alpha pour la transparence.

Les AOV (Arbitrary Output Variables) sont des passes de rendu séparées pour le compositing externe :

Pour configurer : Add Recorder → AOV Image Sequence, sélectionner les passes à exporter, et utiliser l'EXR 32 bits comme format. En compositing, ces passes donnent un contrôle total en post-production : ajuster l'éclairage sans re-rendre, modifier la profondeur de champ, un étalonnage par passe, et le motion blur en post. Compatible avec Nuke, After Effects, DaVinci Resolve, Photoshop.

Résumé de la partie 4

Points clés à retenir : les techniques en espace écran donnent un bon équilibre qualité/performance ; le ray tracing améliore significativement la qualité sur matériel compatible ; le path tracing produit des résultats cinématiques mais n'est pas temps réel ; le débruitage est essentiel pour le RT comme le PT ; le Tone Mapping (ACES ou Neutral) est essentiel pour un rendu d'aspect correct ; et les passes AOV donnent un contrôle total en post-production.

La partie 5, prochainement, aborde les environnements : la création de terrain, le workflow GAEA, la végétation, et l'atmosphère.