A maior parte do que acontece nos videogames que jogamos é invisível para nós. Até os elementos que estamos olhando diretamente no trabalho por causa do que está acontecendo nos bastidores. Se você já assistiu a um vídeo dos bastidores sobre o desenvolvimento de jogos, pode ter visto essas versões de mundos planos e cinzentos, cheios de linhas e ícones apontando de todas as formas, com várias grades e camadas. Essas são as representações visuais de todos os sistemas que fazem o jogo funcionar.
Esta é uma dicotomia especialmente estranha a considerar quando se trata de iluminar em qualquer jogo com uma perspectiva 3D, mas especialmente nos jogos de alta fidelidade. Não vemos tanto a luz, pois vemos tudo o que toca; É invisível, mas nos dá a maioria de nossas informações sobre os mundos de jogos. E é muito mais complexo do que “Ligue a lâmpada, a sala iluminou”. Reflexão, absorção, difusão, dispersão subterrânea-o movimento da luz é uma coisa complexa que foi explorada pelos físicos no mundo real por literalmente séculos e provavelmente será estudado por mais séculos. No meio de todos, são designers de jogos, aplicando a ciência da luz a videogames de maneiras práticas, equilibradas com as limitações das GPUs poderosas de hoje, apenas para mostrar a todos os nerds dos EUA um bom tempo.
Se você se perguntou por que muitos jogos parecem ser parques de diversões estáticas esperando que você interaja com algumas coisas específicas, a iluminação geralmente é o motivo. Mas é também a razão pela qual mais e mais mundos de jogos parecem vibrantes e realistas. Os desenvolvedores de jogos se tornaram bons em simular a iluminação estática, mas fazer com que se mova é mais difícil. A iluminação dinâmica tem sido computacionalmente cara, potencialmente tocando o desempenho do jogo, e finalmente começamos a ver essa mudança.
Caso em questão é o Assassin’s Creed Shadows e o arquiteto técnico da Ubisoft, Nicolas Lopez. Lopez falou na conferência dos desenvolvedores de jogos nesta primavera, e ler seu slide deck foi fascinante, com o lançamento da gravação de vídeo do programa apenas ampliando isso. Entrei em contato com a Ubisoft, conversei com Lopez por e -mail sobre como a tecnologia como o Ray Rasting está mudando a iluminação do jogo. Para saber mais sobre esses aspectos do visual dos videogames, confira nosso primer no rastreamento de caminhos, rastreamento de raios e rasterização nos gráficos de jogos.
O que inicialmente despertou meu interesse foi um conjunto específico de números que Lopez colocou na tela durante a apresentação do GDC. Lopez observou que, se a iluminação fosse calculada nas sombras de Assassin’s Creed da mesma maneira que estava na unidade de Assassin’s Creed, as sombras levariam quase dois anos para “assar” toda a iluminação-ou seja, pré-calcular e torná-lo-e cerca de 2 TB de espaço de armazenamento armazenar toda essa iluminação. (Assassin’s Creed Shadows requer 115 GB no PC para todo o jogo.) Esses números parecem representar uma vasta diferença entre os jogos do passado e os títulos modernos do Triple-A. Eu queria colocar esses números em contexto assim que os vi.
As cidades da unidade e sindicato de Assassin’s Creed e Syndicate, explicou, eram espaços bem pequenos: cidades densas cerca de quatro quilômetros quadrados de área. Nesses jogos, os desenvolvedores usaram sondas de iluminação uniformes para ditar como a iluminação global foi renderizada (juntamente com outras técnicas de iluminação). As sondas de iluminação são pontos no mapa que contêm informações sobre o que a iluminação está passando pelo espaço vazio nessa área, que é usada para ajudar a iluminar os objetos estáticos e dinâmicos nesse espaço. Essas eram sondas de 50 centímetros, o que significa que eles estavam solicitando informações de luz a cada meio metro na cidade de Paris inteira da unidade.
Vamos fazer uma pausa por um momento para discutir a iluminação global, também conhecida como GI. Este é um termo amplo usado para descrever uma variedade de técnicas destinadas a imitar e imitar a iluminação realista, especialmente a iluminação indireta. Isso inclui mapas de cubo, reflexões no espaço da tela, iluminação de sonda e muito mais. A Digital Foundry tem uma ótima cartilha sobre iluminação global que divide essas coisas em pedaços.
“A pequena escala (desses mundos de jogos menores) vamos pagar iluminação de alta qualidade, mesmo que exigisse armazenamento significativo”, disse Lopez. Desde o Creed Origins de Assassin, no entanto, o tamanho do mundo explodiu e, de repente, estávamos explorando o mundo 256 quilômetros quadrados na área. Que muitas informações de luz assadas teriam causado os jogos no tamanho do armazenamento de arquivos, então a equipe começou a usar um sistema dinâmico.
“Varíamos a densidade da sonda com base na complexidade da cena-as áreas urbanas densas ainda usam espaçamento de 50 centímetros, mas em paisagens abertas como desertos ou florestas, reduzimos a resolução”, explicou Lopez. Os artistas pintam esse “mapa de densidade gastrointestinal” diretamente-significando que podem concentrar a qualidade da luz onde mais importa-o que Lopez disse que “reduz dramaticamente o tamanho dos dados, preservando a qualidade visual onde mais importa”.
Também vale a pena mencionar que a Unidade Creed de Assassin teve um número limitado de vezes do dia-apenas quatro, em comparação com 11 nas sombras-e teve efeitos climáticos muito limitados, enquanto as sombras têm um sistema climático dinâmico. Todos esses elementos nas sombras criam mudanças na iluminação que o jogo deve levar em consideração para apresentar visuais críveis.
Essa pergunta original-por que assar a iluminação demoraria tanto e exigiria muito armazenamento de arquivos?-volta a uma conclusão simples. As limitações dos mecanismos de hardware e jogo na época forçaram a equipe a fazer muitas informações sobre iluminação; Nem o hardware nem o software estavam prontos para lidar com o cálculo de tantos dados leves em tempo real.
Historicamente, a maioria, senão toda a iluminação do jogo, foi “assada”. Isso significa que as várias técnicas usadas para iluminar uma determinada cena são calculadas com antecedência e depois armazenadas como texturas e mapas que o motor se sobrepõe à cena básica, para que seu computador ou console de jogo não precise fazer esses cálculos enquanto você está jogando e desacelera o jogo para um rastreamento. Isso funciona para jogos realmente estáticos e pode fornecer iluminação muito convincente e impactante. À medida que um jogo se torna mais dinâmico, a iluminação assada se torna menos viável. Se considerarmos mapas de cubos (consulte nosso Primer e esse vídeo de fundição digital acima para obter os detalhes), você precisaria calcular um mapa de cubos para cada lugar possível que um personagem possa suportar, e é aí que o tamanho da instalação do jogo pode iniciar o balão quando se trata de iluminação de jogos.
O Game World da Unity era um espaço pequeno e uniforme quando comparado aos mais recentes jogos de Assassin’s Creed. A mesma abordagem aplicada às áreas muito maiores das sombras, com efeitos mais dinâmicos e densidade variada, teria sido um jogo verdadeiramente massivo.
Mas faz muito tempo desde o lançamento da Unidade de Assassin’s Creed. Mais de uma década, de fato, e nesse jogo, muita coisa mudou! Uma das maiores mudanças foi o rastreamento de raios, que está disponível para todos os jogadores do PlayStation 5 e Xbox Series X | S e cerca de 30-40% das placas gráficas mostradas no Pesquisa de hardware a vapor Até isso de maio.
“Ray Rasting teve um grande impacto na maneira como abordamos a iluminação, do ponto de vista criativo e de produção”, disse Lopez. “Nos oleodutos tradicionais, a iluminação era principalmente iluminação global assada, reflexões, oclusão ambiente etc. Isso significava que a iluminação não podia reagir às mudanças mundiais. Mudança ou mover uma parte da arquitetura? De repente, a iluminação é inválida. As equipes de que luminavam os dados de que os trabalhos de renovação.
Ray traçando artistas libertados de muitas dessas restrições, disse ele.
“Os artistas podem mover objetos, ajustar cenas ou iterar sem esperar por bolos longos. E como a iluminação é calculada por pixel, a fidelidade visual é muito maior e mais fisicamente precisa”, explicou Lopez. Em outras palavras, os artistas podem fazer arte no seu próprio ritmo, em vez de esperar que os computadores calculem antes de fazê -lo.
Mesmo assim, o rastreamento de raios geralmente é invisível para nós do lado do consumidor, especialmente quando consideramos o quão estáticos muitos mundos de jogo podem ser. Nesses jogos, o Ray Rasting é praticamente invisível, pois está fazendo a mesma coisa que os designers de jogos estavam fazendo com luzes estáticas de criatividade. Um nível de chamada de serviço, por exemplo, não precisa explicar mudanças processuais na hora do dia e do clima; portanto, a iluminação tradicional pode ser muito eficaz.
“Os benefícios podem ser sutis”, admitiu Lopez, com relação a esse conjunto de regras de design de jogos. Shadows, disse Lopez, é um mundo verdadeiramente dinâmico, e isso faz com que Ray rastreie um genuíno divisor de águas-em um sentido figurativo e literal. Shadows, como mencionado anteriormente, 11 momentos diferentes do dia, quatro estações, uma variedade de efeitos climáticos dinâmicos e ambientes destrutíveis que afetam a maneira como os jogadores vêem o jogo enquanto jogam. As sombras da solução híbrida usam, combinando um pouco de iluminação assada e dinâmica, “empurrou o GI assado para seus limites absolutos”.
“O rastreamento de raios nos permite acender esses ambientes dinâmicos com precisão e consistência”, explicou Lopez. “A iluminação se comporta como deveria, mesmo quando o mundo muda drasticamente. Sem hacks, sem soluções alternativas. Faz o mundo se sentir mais fundamentado e crível.”
“Os interiores iluminam naturalmente quando as portas se abrem”, continuou Lopez. “Objetos destrutíveis finalmente contribuem para a iluminação da cena. A iluminação da estação muda o humor de uma cena. Sem rastreamento de raios, esses efeitos só podem ser aproximados até certo ponto”.
A equipe iterou no mecanismo Anvil da Ubisoft, que é usado na série Assassin’s Creed, de outras maneiras. Eles adotaram o sistema de codificação de cores da Academia, por exemplo, que é um padrão de cores universal usado pela indústria cinematográfica para manter o trabalho de centenas ou milhares de pessoas consistentes em muitos dispositivos. Ajuda a garantir que as pessoas que trabalham em diferentes máquinas, em diferentes locais, criando diferentes partes do jogo em uma variedade de aplicações, estejam trabalhando com as mesmas informações de cores. Isso nos dá um jogo mais consistente e mais fundamentado-ou seja, os personagens, edifícios, folhagem e até efeitos parecem pertencer ao mesmo jogo e parecer convincentes-no fim do desenvolvimento. As tabelas de pesquisa de cores (LUTs) permitem que a equipe mude o tom visual e a classificação de cores para combinar com o clima e o ambiente ambiental.
Uma das partes principais de acertar as sombras em particular caiu, novamente, para acertar a iluminação. Com as telas HDR sendo tão onipresentes hoje em dia, os desenvolvedores podem confiar em ter alguma capacidade de mostrar uma gama maior de luz e escura-mas escuro ainda pode significar preto em pinçal. Mesmo displays de alta qualidade estão sujeitos à preferência pessoal de um usuário, às qualidades dessa tela em particular e à capacidade de um console de jogo de exibir com precisão a cor. Isso se tornou especialmente importante quando a Ubisoft decidiu finalmente cumprir anos de jogadores que desejam um jogo de Assassin, focado em ninja.
“Retrabalhamos as principais partes de nossos oleodutos de renderização e exposição de base fisicamente para se comportarem com mais precisão em condições de pouca luz”, disse Lopez.
Com o rastreamento de raios ajudando a informar a maneira como a iluminação funciona em sombras, a equipe pode “entregar noites que se sentem mal -humoradas e autênticas, sem depender da iluminação artificial de preenchimento”, disse Lopez. A qualidade da iluminação suporta diretamente a jogabilidade, oferecendo mais peso e credibilidade, e tornando -a mais cinematográfica.
Todas essas mudanças se uniram, disse Lopez, para criar um “visual reativo e unificado, onde tudo se sente conectado”, com sombras em particular tendo desencadeado um ciclo de inovação que empurrou a bigorna e o credo de Assassin, ambos para a frente.
Para o resto de nós, o Assassin’s Creed Shadows funciona como um exemplo de como o design de videogame está se adaptando à nova tecnologia para jogadores e designers de jogos. Os designers que trabalham em jogos de tosques como Shadows têm novas maneiras de criar jogos mais rapidamente, sem sacrificar a fidelidade. Em troca, obtemos mundos mais dinâmicos que vivem e se movem ao nosso redor.
Créditos da imagem: Ubisoft
