第07章 · Nanite / Lumen / VSM：新渲染三件套

导语：上个月评审会，我放了两段视频。同一张灰盒医院地图：A 组三件套全开，但植被挂了顶点动画风场，走廊里 24 帧，全场沉默；B 组全关回传统方案，帧率翻倍，画面退回 2014 年，全场也沉默。总监问："为什么不能两个都要？"能，前提是你知道这三件套各自的账单长什么样、哪类资产碰了哪条红线。这一章就来算这笔账。

本章地图

mindmap
  root((渲染三件套))
    Nanite 虚拟几何
      收益：LOD 消失
      边界：变形体 风场植被 半透明
      簇管线：三角形到层级
    Lumen 动态全局光照
      软 RT：距离场加表面缓存
      硬 RT：三角形追踪
      妥协：镜面反射 薄墙漏光
    VSM 虚拟阴影
      16K 虚拟页表 按需渲染
      显存账：物理池与页失效
    联开预算
      RTX 3070 4070 5090 三档
      自动降级策略
    回响峡谷实操
      废弃医院走廊布光
      对标 TLOU 室内光影

7.1 Nanite：LOD 是引擎的事了，但三类资产别硬塞

传统渲染管线里，美术有三笔手工账：每个资产做 3 到 4 级 LOD 减面、每个场景守着多边形预算不敢喘气、每改一次灯光就等一夜光照烘焙。UE5 这代三件套，本质是把这三笔账从人工转给引擎：Nanite 接管 LOD，Lumen 接管烘焙，VSM 接管阴影分辨率。本章逐个算账，先从小三角形开始。

Nanite 的收益一句话说透：美术把摄影测量扫描件、ZBrush 高模直接拖进场景，不用减面，不用做 LOD 链，引擎按像素精度自动决定画多少三角形。官方演示里同屏几十亿三角形是营销数字，不用记；要记的是工程数字——一个中型项目里，LOD 制作与返工的工时以人月计，Nanite 把这笔钱全省了。废墟、岩石、混凝土碎块这类硬表面资产，是 Nanite 的主场，「回响峡谷」的末日质感有一半靠它。

但 Nanite 从来不是"所有网格都开"。它的虚拟化管线吃的是静态、不透明、不变形的几何，越出这条线就要付代价，有些资产干脆进不了门。开工前把这张表贴在墙上：

资产类型	开不开 Nanite	原因与去处
静态硬表面（opaque / masked）	开	主力场景，放心用
骨骼网格 / 变形体	别开	蒙皮与 morph target 不在虚拟化管线内；近期版本有实验性支持，5.8 下以官方文档 Nanite 词条的支持清单为准
WPO 风场植被（草、树叶摇摆）	慎重	顶点动画改走可编程光栅逐实例求值，密草皮一开帧率就跳水
半透明材质	不能	Nanite 只接 opaque 与 masked，玻璃、水面走传统
样条网格 SplineMesh	不能	沿路变形的网格不在支持列表
Landscape 地形	看版本核对	地形支持在 5.x 后期版本逐步进入，开前核对文档与地形材质
双面板状草卡	能开但别	masked 能进门，但多层叶片的像素填充率才是真账单

表看完，手上还要有排查工具。下面这段是控制台三连加资产自查清单，评审前对着扫一遍，能挡掉八成"Nanite 背锅"事故：

; 控制台排查三连：看 Nanite 到底在渲染什么
stat Nanite                   ; 三角形/簇/实例计数与光栅耗时
r.Nanite 0                    ; 一键回退传统管线，做 A/B 对比
r.Nanite.Visualize triangles  ; 可视化三角形密度，模式名以 5.8 编辑器为准

; 资产自查清单（命中任意一条，这个资产就别硬开 Nanite）
; [ ] 骨骼网格 / morph target 变形   → 走传统 LOD
; [ ] 半透明材质                     → Nanite 只接 opaque/masked
; [ ] WPO 顶点动画（风场、旗帜）     → 可开但按实例求值，密集慎用
; [ ] 样条网格 SplineMesh            → 不在支持列表
; [ ] 面板状草卡多层堆叠             → masked 填充率爆表，改传统

除了进门资格，还有两笔隐性账。一笔是流送：Nanite 的几何数据按簇组从磁盘按需加载，大体量场景要给它留磁盘带宽与显存预算，这部分和第 16 章的流送策略是同一本账。另一笔是材质着色：Nanite 免掉的是"每三角形"的钱，"每像素"的钱照付——masked 植被七八层叶片叠在一个像素上，着色成本一层不少。

我的取舍判断：影视感室内加硬表面废墟，Nanite 全开；大草皮配低端机，树用 Nanite、草回传统方案，或者整片植被回退。别为了"全项目技术栈统一"这种洁癖让帧率陪葬——评审会上那 24 帧就是这么来的。

三件套的项目级开关集中在渲染设置里。下面是「回响峡谷」的 DefaultEngine.ini 片段，默认值后面各节会逐项解释：

; DefaultEngine.ini 片段：三件套的项目级开关
[/Script/Engine.RendererSettings]
r.Nanite.ProjectEnabled=True          ; Nanite 项目级总开关，单资产还可独立关
r.DynamicGlobalIlluminationMethod=1   ; 动态全局光照：1 = Lumen
r.ReflectionMethod=1                  ; 反射方案：1 = Lumen
r.Shadow.Virtual.Enable=1             ; 虚拟阴影贴图 VSM
r.Lumen.HardwareRayTracing=0          ; 默认软 RT，高配机由运行时档位再开
r.GenerateMeshDistanceFields=True     ; 软 RT 的前置条件：逐网格距离场

改完记得：这些键名在 5.8 的项目设置面板里都有对应勾选项（Project Settings → Rendering），团队协作时走 ini 版本控制，别靠口口相传。

7.2 簇管线：Nanite 省掉 LOD 的代价是什么

Nanite 凭什么不做 LOD？答案是 LOD 没有消失，而是被细化了：从"资产级"细化到"簇级"，从"离线做死"变成"运行时现算"。传统 LOD 是美术提前备好 3 个粗糙版本，引擎按距离整只切换；Nanite 是把网格切成约 128 个三角形一簇（Cluster），簇再聚成簇组，自底向上聚出一棵有向无环图（DAG），每个父节点是子节点们的简化版，带着自己的误差度量。

flowchart TD
    A[美术导入高模
数十万到数百万三角形] --> B[构建期：三角形切分与聚类]
    B --> C[簇 Cluster
约 128 三角形]
    C --> D[簇组 Cluster Group
流送与剔除的基本粒度]
    D --> E[层级 DAG
父节点 = 子节点的简化版]
    E --> F{运行时逐帧}
    F --> G[实例与视锥剔除]
    G --> H["沿 DAG 切一刀
屏幕误差小于 1px 即停"]
    H --> I[双 Pass 遮挡剔除
第一遍借上一帧 HZB]
    I --> J[可见性缓冲
小三角软光栅 大三角硬光栅]
    J --> K[按材质 ID 逐像素着色]

运行时沿 DAG 切的那一刀，就是 LOD 选择：某个簇在屏幕上缩到误差不足一个像素，就用它的父节点代替，一层不够再上一层。一份资产，等价于无穷级 LOD，且切换粒度细到屏幕上根本看不见跳变——传统 LOD 在切换瞬间的"胖瘦突变"，在 Nanite 里不存在。

把这层聚合关系画成剖面，比文字更直观：

构建期自底向上聚合
虚线框 = 从磁盘流送的单位

图里有三个工程事实值得单独拎出来。簇组是流送单位：相机走近，簇组才从磁盘拉进来，所以 Nanite 场景的磁盘带宽要进预算表。父节点是简化版：整棵 DAG 占的磁盘空间比原始网格大约多三成（数量级），这是"不做 LOD"真正付出的存储代价。切面是逐帧现算的：镜头从 1 米拉远到 100 米，同一块废墟用哪层细节，每帧都在变，美术完全无感。

Nanite 还有一半性能藏在实例化里。同一个 mesh 摆一千份（Instanced Static Mesh），簇数据在磁盘和显存里只存一份，流送只付一次钱，剔除和绘制都按实例批处理——这是"废墟里铺两千块混凝土碎块"敢成立的真正原因。所以「回响峡谷」的散件规矩是：能用实例化绝不摆独立 Actor，第 17 章 PCG 程序化生成散件时，输出默认就是实例，别摆一千个 StaticMeshActor。

渲染侧的另一半是可见性缓冲（Visibility Buffer）。传统前向着色是"画一个三角形就着色一片像素"，Nanite 反过来：先以簇为单位做双 Pass 遮挡剔除——第一 Pass 借上一帧的层级深度缓冲（HZB）剔掉绝大部分，漏网的簇第二 Pass 补——然后小三角形走内置软件光栅、大三角形走硬件光栅，把"哪个簇、哪种材质"写进一张可见性缓冲，再统一按像素上的材质 ID 着色。

这套设计的后果要会背：材质着色成本从"每三角形"变成"每像素"。同屏一亿三角形，只要它们挤在不同像素里，着色账单和一万三角形一样——这是 Nanite 敢堆面数的底气。反过来说，masked 植被七八层叶片叠在同一个像素上，每层都要着色，面数免单、像素照付，所以 7.1 那张表里草卡才被标成"能开但别"。

Nanite 资产其实随身带着一份"低保"：回退网格（Fallback Mesh）。构建时引擎会自动生成一个传统三角形版本，用在三处——不支持 Nanite 的平台直接渲染它；硬件光追拿不到全精度几何时，追的是它或更高精度的代理；部分物理与拾取查询也走它。两个工程后果：磁盘上每个 Nanite 资产都比源文件更占地方；回退网格的精度可以在资产编辑器里调（Fallback Triangle Percent 等字段，以 5.8 面板为准），调太低，光追反射里的世界会先露馅——你在 Lumen 硬 RT 反射里看到的"远处建筑变豆腐"，多半就是它。

7.3 Lumen：软 RT 是主力，硬 RT 是选修

第 6 章讲过延迟渲染把直接光照做便宜了，但直接光只回答"灯照到哪"，回答不了"光弹到哪"。现实里一个房间之所以柔和，是因为光在墙面、地板、天花板之间弹了无数轮。传统方案两条路：Lightmass 离线烘焙，质量好但光源一动就得重烘，完全静态；屏幕空间 GI（SSGI）便宜，但屏幕外的世界不存在，镜头一转就露馅。Lumen 走了第三条路：给场景建一份"低配分身"，在这份分身上实时追踪光线。

软 RT 路径下，这份分身由三样东西拼成：每个网格的距离场（Mesh Distance Field，记录"离表面还有多远"）、把周边距离场合成的全局距离场（Global Distance Field）、以及表面缓存（Surface Cache）——把每个 mesh 的表面辐射亮度捕进若干张卡片，相当于给场景拍了一套"带光照信息的低清照片"。屏幕探针按 BRDF 重要性采样往分身里打射线，命中表面缓存就拿到那一面的间接光，再经时空滤波降噪输出。

硬 RT 路径不打距离场，直接对真实三角形追踪，反射射线还能自己算光照（Hit Lighting）。质量上限明显更高，代价也明码标价：要 RT Core 显卡，要为场景建加速结构（BLAS，一笔显存账），帧时间在软 RT 基础上再多吃 1.5 到 3 毫秒（数量级，视场景密度）。两条路怎么选，照这张决策树走：

flowchart TD
    A[项目启用 Lumen] --> B{目标平台有 RT Core
且显存不低于 10GB}
    B -- 否 --> C[软件 RT
距离场 + 表面缓存]
    B -- 是 --> D{画面有大量镜面
或高精度反射需求}
    D -- 是 --> E[硬件 RT
三角形追踪 + Hit Lighting]
    D -- 否 --> F{帧预算还吃得下
1.5 到 3 毫秒}
    F -- 吃得下 --> E
    F -- 吃不下 --> C
    C --> G[妥协清单
镜面反射粗糙 / 薄墙漏光 / 细节走样]
    E --> H[代价清单
BLAS 显存 / 帧时间 / 平台收窄]

软 RT 最出名的短板是镜面反射。磨石地板那种模糊反射，表面缓存的低清照片足够以假乱真；但一面正镜子会立刻露馅——反射里细节糊、远处物体直接缺席，因为屏幕探针拿不到的只能退回屏幕空间追踪或全局距离场近似。对策三选一：上硬 RT；给那面镜子单独放平面反射（Planar Reflection），让它离线式地精确；或者美术层面回避正镜。「回响峡谷」的废弃医院里几乎找不到完好的镜子——巧合？不，这是选型：软 RT 配漫反射为主的室内，短板被场景藏起来了。

第二个坑是漏光。表面缓存的卡片分辨率有限，一堵 5 厘米的薄墙，两侧房间的光会互相渗过去。规范写死在灰盒阶段：墙体厚度不低于 20 厘米；某面墙还是漏，就提这个 mesh 的距离场分辨率（Distance Field Resolution Scale，墙和门给到 1.5 至 2.0），或增加它的 Lumen 卡片数（网格 Build Settings 里的 Max Lumen Mesh Cards，字段名以 5.8 面板为准）。

还要认清 Lumen 的适用半径。表面缓存和最终聚集都围着相机转，远距离的间接光会被逐步裁掉，改由天光兜底——所以 Lumen 场景里 Sky Light 不是配角，它是远处世界的"基础保险"，关掉它，远山和城市轮廓会像黑洞一样吸光。室内小场景把 Max Trace Distance 收紧换精度，室外大场景则反过来：放宽追踪距离、接受更粗的远处反弹。「远港 Online」那种无缝大地图另有全套难题（流送中的距离场缝合、跨格子的表面缓存），第 16 章讲大世界时会接着这本账往下算。

补课：本节补全局光照的美术基础——美术补课第一块砖。程序出身可借此理解美术在吵什么，美术出身可跳过。

先立三个名词。直接光：从光源出发、中间不经过任何反弹就落在表面上的光，正午阳光投下的那块亮斑就是。间接光（反弹光）：光打到表面后弹起来再照亮别处——阳光落在白墙上，白墙把光弹到天花板，天花板再弹进房间深处。漏光（Light Leaking）：间接光算错了地方，隔壁房间的光"渗"进本该是暗部的区域，是烘焙分辨率和 Lumen 表面缓存不足时的常见病。

开一个灰盒走廊对照看。开 Lumen 前：阳光从窗口进来，地板上一条亮带，亮带之外是死黑——墙角、桌底、走廊尽头全部纯黑，因为引擎里没有任何东西负责"反弹"。美术的补救只能是塞假补光：挂一盏不投影的点光假装反弹光。假灯没有影子、方向不对，玩家一眼看穿"这光是贴的"。

开 Lumen 后，同一条亮带变成了光源本身：阳光打在地板上，地板把光弹到天花板和白墙，白墙再把光渗进走廊深处；拐角不再是纯黑，而是一直衰减到刚好能看清轮廓的灰。墙上一盏红色应急灯没开投影，却把左右两个门洞染成了暗红——那是它的光在墙面上弹了一次的结果。美术第一次拥有了"光的体积"：场景里每块被照亮的表面，都自动加入照明阵营。这就是 TLOU 式室内光影的物理基础，也是 7.6 节布光参数要复现的东西。

一帧之内，这套系统在 GPU 上是这样交接的：

sequenceDiagram
    participant G as Game 线程
    participant R as 渲染线程
    participant V as "GPU(Lumen)"
    G->>R: 提交场景变化(新入视锥/移动/材质改)
    R->>V: 更新 Lumen Scene 实例与变换
    V->>V: 为新出现的 mesh 捕获卡片
(Surface Cache Atlas)
    V->>V: 增量更新网格/全局距离场
    V->>V: 屏幕探针按 BRDF 重要性采样追踪
    V->>V: Final Gather：探针插值 + 时空滤波
    V->>V: 辐射缓存更新(镜面方向)
    V-->>R: 间接光与反射结果送 Base Pass 合成

注意"为新出现的 mesh 捕获卡片"这步：表面缓存按需增量更新，从不每帧全量重拍，默认图集大小有限（4096 量级），场景塞太多不同 mesh 会挤爆图集，表现为远景光照闪烁——这是 Lumen 场景要控制"独特资产数量"的原因。

还要知道谁进不了这份分身。软 RT 的追踪世界里没有半透明，也没有蒙皮角色：玻璃、水面、皮肤只能接收间接光（走探针与辐射缓存采样），不贡献反弹。工程后果很直白——"红色的水面把光弹到天花板"这种效果，软 RT 的 Lumen 给不了；角色站在红墙边，身上能染上反弹的红，但角色自己不会把光弹回给环境。需要角色参与反弹的场景，要么上硬 RT（蒙皮几何在硬 RT 下可被追踪，支持细节以 5.8 的 Lumen 词条为准），要么当作不存在来设计布光。

屏幕探针那一步值得用数学看一眼。屏幕上每个像素并不自己追踪光线，而是从周围 2×2 的探针里插值借光。第 i 个探针的权重由三项相乘：

$I_{indirect}(p)=\frac{\sum_{i\in N(p)} w_i(p)\,L_i}{\sum_{i\in N(p)} w_i(p)},\qquad w_i = w_{bil}\cdot \max(0,\ \hat{n}_p\cdot \hat{n}_i)^{k}\cdot \exp\!\left(-\frac{|d_p-d_i|}{\sigma}\right)$

三项各管一件事。$w_{bil}$ 是双线性空间权重：像素离哪个探针近，就多听谁的。法线项 $\max(0,\ \hat{n}_p\cdot\hat{n}_i)^k$ 要求朝向一致：地板像素不该偷听天花板探针的话——否则天花板就漏到了地板上。深度项按 $|d_p-d_i|$ 指数衰减：探针所在表面和像素所在表面纵深差太多，权重归零——这一挡的正是"墙另一侧的探针"，是抗漏光的数学闸门。分母做归一化，保证四项权重凑不齐时画面不整体变暗。真实实现还叠了射线命中距离等更多项，这套简化模型足够解释你调参时看到的大部分现象：为什么探针密度（r.Lumen.ScreenProbeGather.DownsampleFactor，默认每 16 像素一探针）减半，漏光和噪点一起退潮，帧时间一起上涨。

7.4 VSM：阴影从"每帧重画"变成"按变化付费"

传统阴影的两笔旧账。方向光用级联阴影贴图（CSM）：3 到 4 级级联，每级固定 2048²，近处嫌糊、远处浪费，bias 调参是地狱——调小了漏光，调大了阴影飘离脚底（Peter Panning）。局部光更惨：点光的立方体阴影贴图六个面每帧重画，第 6 章那场 120 盏灯的评审事故，一半罪在阴影。

虚拟阴影贴图（Virtual Shadow Maps, VSM）换了思路。每盏灯配一张 16K×16K 的"虚拟"阴影贴图，切成 128×128 纹素的页；屏幕上真正覆盖到的页才在页表里分配、才渲染几何；渲染过的页在物理池里缓存，场景没变就跨帧复用。阴影成本从"每帧全量重画"变成"按变化付费"——静态场景里，第二帧起阴影几乎白送，而且逐像素都锐利，大光源还能按距离给出自然的半影。

VSM 和 Nanite 是咬合设计的：Nanite 的簇直接投影进 VSM 的页，不用为阴影再跑一遍传统几何管线。这就是为什么三件套要当成一套系统理解——三者是并联咬合的整体，而非三个独立开关。

一页的生命周期就是 VSM 全部的成本逻辑：

stateDiagram-v2
    [*] --> 空闲: 物理池中的页
    空闲 --> 已分配: 视锥内首次覆盖到该页
    已分配 --> 已渲染: 本帧向页内投影几何
    已渲染 --> 缓存复用: 几何与灯光均未变化
    缓存复用 --> 已渲染: 变化触发页失效
    缓存复用 --> 空闲: 长期未访问被回收
    已分配 --> 空闲: 移出视锥 页表项被裁

显存账要算清楚。虚拟的 16K² 只是地址空间，真占显存的是物理池里那些被分配的页。每页 128×128 纹素、32 位深度：

$M_{pool} = N_{page}\times 128 \times 128 \times 4\ \text{Byte}$

代入一个常见量级：4096 页 ≈ 256MB。物理池默认总量在数百 MB 量级（具体默认值与调参项以 5.8 的 r.Shadow.Virtual 系列 CVar 和官方文档 Virtual Shadow Maps 词条为准），用带 VirtualShadowMap 关键字的 stat 命令可以实时看占用。这笔显存是固定支出，买断了"阴影不用每帧重画"的收益。

VSM 的红线有三条，全是"缓存失效"的变种。一，大量会动的 masked 植被：风一吹，覆盖那些页的几何变了，页每帧失效重画，缓存形同虚设——又是风场植被，它在三件套里处处交税。二，几十盏投影局部光同屏：每盏灯都在抢物理池，页被反复踢出再分配（thrashing），阴影开始闪烁、帧时间出现尖峰——局部光的投影预算要写进设计规范，同屏投影灯先按个位数控制。三，低端机与移动平台：VSM 和 Nanite 同代，老硬件直接回传统阴影方案，不要在低配档里硬撑。

给卷三埋个伏笔。「远港 Online」的大世界里，方向光 VSM 配合流送是天然搭档——玩家走近，对应区域的页才分配渲染，走远回收——但 MMO 的同屏密度会放大第二条红线：一个主城广场几十个玩家自带投影技能特效，加上建筑灯海，物理池压力远比单机竖切大。等做到卷三性能章，你会回来感谢现在记下的这条经验：MMO 的投影灯预算，要从设计文档阶段就掐死，不是上线前再砍。

7.5 三件套联开：三档显卡的帧率区间表

先把测试条件钉死，没有条件的帧率数字都是耍流氓。下表基于这样的场景：灰盒建筑加中密度资产的室内外混合关卡，含一片废墟街区加两层室内；原生 1440p，TSR 不开超分；画质 Epic 档；Windows 11 配当代驱动。数字是数量级估算，误差按 ±20% 看，你的场景以实测为准——测量方法见第 6 章帧剖析，系统化的性能工作流在第 18 章。

开关组合	RTX 3070	RTX 4070	RTX 5090
三件套全开（软 RT）	40–55	65–85	110–140
三件套全开（硬 RT）	28–38	50–65	85–110
Nanite + VSM，无 Lumen（SSGI 替代）	55–70	90–115	140–175
全关（传统 LOD + CSM + SSAO）	70–90	105–130	165–200

表要横着读。3070 这一行：软 RT 全开落在 40 到 55，能上但谈不上从容；硬 RT 直接掉进 30 帧的 PPT 区——这张卡的时代，硬 RT 只适合截图赏画，别拿来跑 gameplay。4070 是软 RT 的甜点档：65 到 85 帧，画质革命完整落袋。5090 才有资格把硬 RT 当默认选项，而且多出来的帧率余量通常会被 4K 或超分关掉立刻吃回去。

再补一条不在表里的账：美术工时。Nanite 省 LOD 制作，Lumen 省烘焙等待和假补光摆放，VSM 省 bias 调参。哪怕某台目标机器帧率打平，省下的也是真金白银的人月。开三件套从来不只是帧率决策，还是产能决策。反过来，"开错是 PPT"的标准画像也要记住：风场草皮加 Nanite、几十盏投影灯配 VSM、3070 强开硬 RT——三个坑任意踩中一个，评审会就等着沉默。

用四象限把五种组合摆进"开销—画质"坐标，选型直觉一眼就有：

quadrantChart
    title "三件套组合：画质收益 vs GPU 开销（1440p 数量级）"
    x-axis "开销低" --> "开销高"
    y-axis "画质低" --> "画质高"
    quadrant-1 "土豪专属"
    quadrant-2 "甜点区"
    quadrant-3 "别停在这"
    quadrant-4 "只配截图"
    "全关传统方案": [0.15, 0.25]
    "只开 Nanite": [0.30, 0.45]
    "Nanite 加 VSM": [0.45, 0.62]
    "软 RT 全开": [0.62, 0.85]
    "硬 RT 全开": [0.90, 0.95]

这张表还有第三个变量没展开：超分。表里是原生 1440p 的数字；打开 TSR（或 DLSS/FSR，档位名以 5.8 对应插件为准）从 1080p 左右上采样，整张表大约上移一个档位——3070 配超分能摸到 4070 原生的体验。代价是运动中的鬼影与细节闪动，而 Lumen 的时空滤波恰好也吃历史帧，两套时序重建叠在一起，植被边缘和高速甩镜头时最先露破绽。所以超分是"预算实在不够时的止痛药"，不是默认选项；定目标帧率时先按原生算，算不过来再上。

落到工程上，档位不该让玩家自己在设置菜单里猜。启动时按 GPU 跑分（或设备档案 Device Profile）选好组合，写进日志备查。下面这段伪代码是「回响峡谷」的启动逻辑骨架：

# 伪代码：启动时按 GPU 档位选择三件套组合
TIER_50, TIER_40 = 9000, 5000   # 以引擎 GPU 跑分或设备档案为准

def apply_rendering_tier(gpu_score, vram_mb):
    set_cvar("r.Nanite.ProjectEnabled", 1)   # 三档都开 Nanite：硬表面成本相近
    set_cvar("r.Shadow.Virtual.Enable", 1)

    if gpu_score >= TIER_50 and vram_mb >= 20000:      # 5090 档
        set_cvar("r.Lumen.HardwareRayTracing", 1)
        set_cvar("r.Lumen.ScreenProbeGather.DownsampleFactor", 16)
    elif gpu_score >= TIER_40 and vram_mb >= 12000:    # 4070 档：软 RT 甜点
        set_cvar("r.Lumen.HardwareRayTracing", 0)
        set_cvar("r.Lumen.ScreenProbeGather.DownsampleFactor", 16)
    else:                                              # 3070 及以下：软 RT 减配
        set_cvar("r.Lumen.HardwareRayTracing", 0)
        set_cvar("r.Lumen.ScreenProbeGather.DownsampleFactor", 32)  # 探针密度减半
        set_cvar("r.Lumen.Reflections.MaxRoughnessToTrace", 0.3)    # 反射只留近镜面
    log_tier_choice()   # 线上问题排查全靠这行日志

要点三个：Nanite 与 VSM 三档全开，因为它们在硬表面场景的成本与档位关系不大；降级先砍 Lumen 的探针密度与反射追踪粗糙度，这是性价比最高的两刀；无论选了什么，写日志——线上反馈"画面黑"时，这行日志能省你半天。

7.6 「回响峡谷」实操：废弃医院走廊的 Lumen 布光参数

对标目标先翻译成工程语言。TLOU 式室内光影拆开来是三条规律：一盏主光打天下，七成照明靠反弹；暗部永远是衰减到刚好保住轮廓的灰——绝对不能让暗部黑成一片；颜色靠一两个色源点题——一盏红色应急灯、一块绿色出口牌，比十盏白炽灯更有叙事。这三条恰好全是 Lumen 的强项：反弹、衰减、自发光染色。用烘焙做这套东西，光一挪全重来；用 Lumen，挪灯即所见。

场景设定：走廊长 24 米、宽 2.4 米、高 3.2 米；右侧三扇破窗，窗外是黄昏方向光；走廊尽头是安全出口；中段侧墙挂一盏红色应急灯；天花板垂一根断掉的灯管。灰盒阶段墙厚统一 25 厘米，先堵死漏光的物理可能。

参数组合如下，全部按软 RT、4070 档目标调，字段名以 5.8 编辑器面板为准：

项	参数组合（示例起点）
Directional Light	Intensity 10 lux，色温 5200K，Source Angle 约 1.5°，从破窗 35° 斜射；开 VSM 投影；Indirect Lighting Intensity 1.0
Sky Light	Real Time Capture，Intensity 0.4，只铺一层冷色天光底，不抢戏
应急灯 PointLight	红色，强度从 6（坎德拉档，单位以项目 Light Units 设置为准）起调，衰减半径 500cm，不投影——让 Lumen 的反弹替它做戏
出口牌	材质 Emissive 颜色乘 20 到 50，Lumen 拾取自发光，把绿晕染到地面
后处理体积	GI 方法 Lumen（软 RT）；Final Gather Quality 1.0 到 1.5；Max Trace Distance 收到 100 至 200 米量级，压远处漏光与噪声；反射走 Lumen，Max Roughness To Trace 0.4，Screen Traces 开
曝光	自动曝光 Min/Max Brightness 锁 0.3 / 1.5；或手动 EV100 约 11，目标暗部不死黑
体积雾	ExponentialHeightFog 开 Volumetric，Density 约 0.015，让窗口光轴显形；成本不低，低配档第一个砍它
距离场精度	墙体与门框 Distance Field Resolution Scale 1.5 至 2.0

这套参数的核心思路是"少即是多"：真正投影的光只有方向光一盏，应急灯和出口牌都不投影，靠反弹和自发光染色撑起氛围——阴影质量全押在那一盏灯的 VSM 上，16K 虚拟页表给足锐利度，破窗的光斑边缘能看清窗棂的分叉。

自发光照明有一个使用纪律：Emissive 照进 Lumen 的光是低分辨率的，适合"染色"，不适合"照明"。出口牌的绿光晕开一米是氛围，指望它照亮半个走廊就会看到闪烁和色块——需要真照明的地方，还是老实放一盏小强度点光，让 Lumen 管它的反弹。

验收用眼睛加控制台双重过。眼睛看四件事：光轴落地成亮带；亮带把天花板弹亮，白墙把光渗进走廊深处；红色应急灯染红左右两个门洞，但没有生硬的"光贴"；尽头出口牌的绿光在地面晕开，走廊中段暗部保得住门洞轮廓。控制台按下面的清单走：

; 走廊验收控制台（PIE 内逐条敲）
stat gpu                      ; 读出 Lumen / Nanite / ShadowDepths 各 Pass 毫秒数
stat Nanite                   ; 簇与三角形计数，异常资产一眼现形
r.Lumen.HardwareRayTracing 0  ; 确认本次走软 RT
; 视图菜单：Lit → Lumen → Lumen Scene / Surface Cache，检查表面缓存覆盖（菜单名以 5.8 为准）
; 阴影显存：stat 列表里搜 VirtualShadowMap 相关项，确认物理池没爆

4070 档上这条走廊的 GPU 时间应落在 8 到 12 毫秒（1440p 原生，数量级）。超了先查三样：体积雾密度、探针 DownsampleFactor、有没有美术偷偷给应急灯开了投影。光的故事讲到这里，"亮不亮"解决了；但灰盒的墙还是灰的——"像不像"是第 8 章材质系统的事。更完整的布光方法论（三点布光、色温叙事、构图引导）在第 10 章，本章先把物理正确性立住。

小结

Nanite 把 LOD 从资产级细化到簇级：硬表面放心全开，变形体、半透明、风场植被三类资产别硬塞，进门资格表贴在墙上。Lumen 软 RT 是 60 帧主力，硬 RT 买的是反射质量；镜面是软 RT 的短板，用平面反射补，或者像「回响峡谷」一样在场景设计里回避正镜。VSM 让阴影按变化付费，静态场景近乎白送；代价是数百 MB 量级的显存池，以及"会动的植被"和"投影灯海"两类缓存失效场景。三档显卡的常识线：3070 走软 RT、4070 是软 RT 甜点、5090 才谈硬 RT 默认开——数量级估算，你的场景永远以实测为准。开三件套不只是帧率决策，还是产能决策：Nanite 省 LOD 工时，Lumen 省烘焙与假灯工时，VSM 省 bias 调参工时；算总账时把人月放进等式。

上手任务

1. 三件套 A/B 对照：用任意灰盒室内场景，按 7.1 的 ini 片段全开三件套，截一张图；再 r.Nanite 0、GI 方法改 None、阴影改回传统，截同机位一张图。验收：两张图并排，用一句话说清间接光差在哪，并记录两种方案的 stat gpu 总毫秒数。
2. 走廊复刻：按 7.6 的参数表搭出废弃医院走廊。验收：眼睛验收四条全过；4070 档机器 1440p 原生 GPU 时间 < 12ms；Lumen Scene 视图下表面缓存无明显空洞。
3. 边界试探：找一个骨骼网格尝试开 Nanite，再给一片植被同时开 Nanite 与 WPO 风场。验收：记录编辑器对前者给出的行为（拒绝或回退），记录后者开关前后的帧率差，用一句话写出"为什么贵"。
4. 档位落地：把 7.5 的伪代码翻成你工程里的启动逻辑（蓝图或 C++ 均可，读设备档案即可，不必真做跑分）。验收：在两台不同档位机器上启动，日志各打印出正确的档位与 CVar 组合。

下一章

光到位了，墙还是一块灰色的墙。第 8 章进材质系统：PBR 四参数的物理直觉、材质函数的组织学，以及「回响峡谷」末日质感材质包——让灰盒长出锈迹、霉斑和被水泡过的墙皮。

延伸阅读

• 官方文档：Unreal Engine → Rendering → Nanite Virtualized Geometry（支持特性清单以词条为准）
• 官方文档：Unreal Engine → Rendering → Lumen / Virtual Shadow Maps
• SIGGRAPH 2021, Advances in Real-Time Rendering：Epic 的 Nanite 深度分享（簇管线与可见性缓冲的第一手讲解）
• 源码：Engine/Source/Runtime/Renderer/Private/Nanite 与 Private/Lumen 目录，配合第 6 章的 RDG 知识食用
• 官方文档：Unreal Insights 词条（帧剖析工具，第 18 章会系统使用）