Последние разработки в области визуализации и графики видеоигр
Неудивительно, что сегодня игры выглядят намного лучше, чем в прошлом. Но почему? Какие внутренние механизмы позволяют создавать такие захватывающие и потрясающие визуальные впечатления в игре? А чего нам ждать в будущем? Давайте взглянем.
Трассировка лучей
Трассировка лучей - это метод рендеринга графики, который вы, вероятно, видели в новостях последних лет. Но что такое трассировка лучей? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно вкратце рассказать о том, как игры отрисовываются традиционно. Сегодня в большинстве игр используется процесс, называемый растеризацией. Здесь игровой код инструктирует графический процессор рисовать фигуры с использованием многоугольников для создания сцены. После рисования объекты растрируются, что означает, что объект переводится в отдельные пиксели. Затем механизм затенения определит, как объект должен выглядеть в окружающей среде.
Растеризация достаточно хороша, но не идеальна. Зачем? потому что он основан на догадках, чтобы определить, как объект будет освещен и затенен в трехмерном пространстве. В отличие от этого при трассировке лучей используются игровые фотоны (световые частицы), которые отражаются от объектов для создания более реалистичного изображения. Если вы видели фильмы Pixar за последние несколько лет, значит, вы уже видели трассировку лучей в действии. Проблема в том, что до сих пор трассировка лучей была жизнеспособной только для этих высокобюджетных анимационных компаний.
Стоимость трассировки лучей непомерно высока для разработчиков, и именно поэтому традиционно любая трассировка лучей выполняется в автономном режиме и не является динамической, в отличие от решения трассировки лучей Unreal Engine 5 «Lumen». Мы подробно рассмотрим, что такое Lumen, в следующем разделе. Lumen дешевле, чем трассировка лучей на основе треугольников, на которую в последние годы было сосредоточено большинство усилий. Зачем? Потому что вместо треугольников Lumen использует вокселы (базовые блочные изображения объектов окружающей среды). Использование вокселей резко снижает нагрузку на графический процессор. Если все пойдет так, как ожидалось, Lumen станет серьезной мерой экономии средств для разработчиков, и в будущем мы увидим более универсальную трассировку лучей в играх.
Unreal Engine 5
К настоящему моменту вы, вероятно, видели некоторые кадры Unreal Engine 5 от Epic в действии. Если вы поймали какое-либо из демонстрационных событий PS5, то вы увидели бы, насколько впечатляющим является этот движок. Демонстрируемые фрагменты игрового процесса демонстрировали реалистичное освещение, при котором свет и цвет отражались в сцене, раскрывая сложные детали окружающей среды. Так как же им удалось создать такой потрясающий визуальный опыт?
За визуализациями стоят два основных компонента. Первый - Люмен. Lumen - это полностью динамическое решение для глобального освещения, которое мгновенно реагирует на световые изменения в окружающей среде. Это версия отраженного освещения без трассировки лучей треугольника. Если вы не знакомы с отраженным освещением в играх, то вот краткое объяснение. Отраженное освещение - это то, что происходит, когда источник света в игре (например, солнце) светится через сцену и отражается от объектов в окружающей среде. Цвет, текстура и тени на объектах сообщают, как свет должен отражаться от них.
Если вам интересно, чем lumen отличается от того, как освещение было обработано в играх прошлого, ответ кроется в динамической природе lumen. В других играх свет привязан к поверхности объекта, он статичен и запрограммирован. Это может быть очень эффективным в контролируемых игровых средах, но начинает отвлекаться, когда у игрока появляется больше свободы передвижения, например, в игре с открытым миром.
Второй компонент Unreal Engine 5 называется Nanite. Нанит - это решение геометрических проблем в играх. Нанит позволяет художникам и разработчикам просто создавать столько деталей геометрии, сколько может видеть глаз. Это означает, что объекты, которые находятся дальше, будут иметь более низкое разрешение, а по мере приближения персонажа будет передаваться более высокая детализация (большое количество полигонов). Основное преимущество Nanite заключается в том, что он позволяет разработчикам использовать высокополигональные и высокодетализированные объекты, сохраняя при этом память.
Графика
В игровой графике замечательно то, что вы почти всегда запоминаете ее лучше, чем они были на самом деле. Если вы вспомните Grand Theft Auto San Andreas, вы, вероятно, помните, что в то время вы были очарованы графикой. Если вы поиграете в нее сегодня, то увидите, что то, что ваш мозг считал яркой спортивной машиной, на самом деле было просто дряблым кубоидом. Различия становятся еще более значительными, когда вы переходите в GTA V, чтобы увидеть сравнение. Это даже с учетом того, что GTA V исполнилось семь лет. Несмотря на то, что ей семь лет, графика по-прежнему выглядит великолепно по сегодняшним стандартам, о чем свидетельствует процветающее сообщество игроков, которые все еще входят в систему. Виртуальные торговые площадки, такие как Eldorado.gg, по-прежнему привлекают игроков GTA V, желающих купить деньги GTA V.
Улучшения, которые вы видите в графике, происходят по разным причинам:
● Лучшее оборудование - улучшенные видеокарты и процессоры, которые могут обрабатывать больше полигонов. Это одна из причин улучшения графики в обновленных версиях старых игр.
● Эволюция методов проектирования. Дизайнеры совершенствуют текстурирование и учатся эффективно использовать оборудование. Это одна из причин, по которой первые игры, выпущенные для консолей, не выглядят так хорошо, как игры, выпущенные несколькими годами позже.
● Уловки - это следует из последнего пункта, но такие методы, как сглаживание, могут помочь сгладить объекты и улучшить их внешний вид. Дизайнеры всегда ищут новые способы работы в рамках текущих ограничений для улучшения качества графики.
По мере того, как мы движемся в будущее, графика и освещение будут улучшаться, пока мы не получим очень реалистичные игры, неотличимые от реальной жизни - только лучше, потому что в играх есть монстры, инопланетяне и магия!