La plupart de ce qui se passe dans les jeux vidéo que nous jouons est invisible pour nous. Même les éléments que nous regardons droit au travail à cause de ce qui se passe dans les coulisses. Si vous avez déjà regardé une vidéo en coulisses sur le développement de jeux, vous avez peut-être vu ces versions de mondes de jeu gris plats remplis de lignes et d’icônes pointant dans tous les sens, avec plusieurs grilles et couches. Ce sont les représentations visuelles de tous les systèmes qui font fonctionner le jeu.
Il s’agit d’une dichotomie particulièrement étrange à considérer en ce qui concerne l’éclairage dans n’importe quel jeu avec une perspective 3D, mais surtout dans les jeux à haute fidélité. Nous ne voyons pas autant de lumière que nous voyons tout ce qu’il touche; C’est invisible, mais cela nous donne la plupart de nos informations sur les mondes de jeu. Et c’est beaucoup plus complexe que “allumez la lampe, la pièce s’allumer”. Réflexion, absorption, diffusion, diffusion souterraine – le mouvement de la lumière est une chose complexe qui a été explorée par les physiciens dans le monde réel pendant des siècles littéralement, et sera probablement étudié depuis des siècles. Au milieu de tout cela se trouvent des concepteurs de jeux, appliquant la science de la lumière aux jeux vidéo de manière pratique, équilibrés avec les limites des GPU puissants, juste pour nous montrer à tous les nerds un bon moment.
Si vous vous êtes demandé pourquoi de nombreux jeux semblent être comme des parcs d’attractions statiques qui attendent que vous interagiz avec quelques choses spécifiques, l’éclairage est souvent la raison. Mais c’est aussi la raison pour laquelle de plus en plus de mondes de jeu semblent vibrants et réalistes. Les développeurs de jeux sont devenus bons pour simuler un éclairage statique, mais le faire bouger est plus difficile. L’éclairage dynamique est depuis longtemps cher sur le calcul, potentiellement de tanking, et nous commençons enfin à voir ce changement.
Le cas du point est Assassin’s Creed Shadows et l’architecte technique d’Ubisoft Nicolas Lopez. Lopez a pris la parole lors de la conférence des développeurs de jeux ce printemps, et lire son jeu de diapositives a été fascinant, la sortie de l’enregistrement vidéo de l’émission ne fait qu’amplifier cela. J’ai contacté Ubisoft qui a parlé avec Lopez par e-mail de la façon dont la technologie comme le traçage des rayons modifie l’éclairage du jeu. Pour en savoir plus sur ces aspects des visuels de jeux vidéo, consultez notre introduction sur le traçage des chemins, le traçage des rayons et la rasterisation dans les graphiques de jeu.
La chose qui a initialement piqué mon intérêt était un ensemble spécifique de nombres que Lopez a mis sur l’écran pendant la présentation GDC. Lopez a noté que si l’éclairage était calculé dans les ombres de croyance d’Assassin de la même manière, il avait été dans l’unité de croyance d’Assassin, les ombres auraient mis près de deux ans pour “cuire” tout l’éclairage – c’est-à-dire précalculé et le rendu – et environ 2 To d’espace de stockage pour stocker tout cet éclairage. (Assassin’s Creed Shadows nécessite 115 Go sur PC pour l’ensemble du jeu.) Ces chiffres semblent représenter une grande différence entre les jeux d’antan et les titres Triple-A modernes. Je voulais mettre ces chiffres en contexte dès que je les ai vus.
Les villes de l’unité et du syndicat d’Assassin’s Creed, ont expliqué Lopez, étaient des espaces assez petits: des villes denses à environ quatre kilomètres carrés dans la région. Dans ces jeux, les développeurs ont utilisé des sondes d’éclairage uniformes pour dicter la façon dont l’éclairage mondial a été rendu (aux côtés d’autres techniques d’éclairage). Les sondes d’éclairage sont des points sur la carte qui contiennent des informations sur le fait que l’éclairage passe dans l’espace vide de cette zone, qui est ensuite utilisé pour aider à éclairer les objets statiques et dynamiques dans cet espace. Il s’agissait de sondes de 50 centimètres, ce qui signifie qu’elles demandaient des informations légères tous les demi-mètres dans toute la ville de Paris d’Unity.
Arrêtons un instant pour discuter de l’éclairage mondial, également appelé GI. Il s’agit d’un terme large utilisé pour décrire une variété de techniques destinées à imiter et à imiter l’éclairage réaliste, en particulier l’éclairage indirect. Il s’agit notamment de cartes de cubes, de réflexions sur espace d’écran, d’éclairage de sonde et plus encore. Digital Foundry a une grande introduction sur l’éclairage mondial qui décompose ce truc en morceaux.
“La petite échelle [of these smaller game worlds] Perdons-nous un éclairage de haute qualité, même si cela nécessitait un stockage important “, m’a dit Lopez. De Assassin’s Creed Origins Forward, cependant, la taille du monde a explosé, et soudain, nous explorions les mondes 256 kilomètres carrés dans la zone. Alors que les informations légères au four auraient fait exploser les jeux dans la taille du stockage de fichiers, alors l’équipe a commencé à utiliser un système dynamique.
“Nous faisons varier la densité de sonde basée sur la complexité des scène – les zones urbaines denses utilisent toujours un espacement de 50 centimètres, mais dans des paysages ouverts comme les déserts ou les forêts, nous réduisons la résolution”, a expliqué Lopez. Les artistes peignent directement cette “carte de densité GI” – en faisant en sorte que ils peuvent concentrer la qualité de la lumière là où cela compte le plus – ce qui a dit que Lopez “réduit considérablement la taille des données tout en préservant la qualité visuelle là où il est important”.
Il convient également de mentionner que l’Assassin’s Creed Unity avait un nombre limité de fois de la journée – juste quatre, contre 11 dans les ombres – et a eu des effets météorologiques très limités, tandis que les ombres ont un système météorologique dynamique. Tous ces éléments dans les ombres créent des changements dans l’éclairage que le jeu doit prendre en compte pour présenter des visuels crédibles.
Cette question initiale – pourquoi la cuisson de l’éclairage prendrait-elle si longtemps et nécessiterait autant de stockage de fichiers? – revient à une conclusion simple. Les limites du matériel et des moteurs de jeu à l’époque ont forcé l’équipe à pré-apparier de nombreuses informations d’éclairage; Ni le matériel ni le logiciel n’étaient prêts à gérer le calcul de tant de données légères en temps réel.
Historiquement, la plupart, sinon la totalité, l’éclairage de jeu a été «cuit». Cela signifie que les différentes techniques utilisées pour éclairer une scène donnée sont calculées à l’avance, puis stockées comme des textures et des cartes que le moteur superpose sur la scène de base, afin que votre ordinateur ou votre console de jeu ne fasse pas à faire ces calculs pendant que vous jouez et ralentissez le jeu. Cela fonctionne pour des jeux vraiment statiques et peut fournir un éclairage très convaincant et percutant. Cependant, à mesure qu’un jeu devient plus dynamique, l’éclairage cuit devient moins viable. Si nous considérons les cartes de cubes (voir notre introduction et cette vidéo de fonderie numérique ci-dessus pour les spécificités), vous devez calculer une carte cube pour chaque endroit possible qu’un personnage pourrait se tenir, et c’est là que les tailles d’installation du jeu peuvent commencer à faire du montant de la montgolfière en ce qui concerne l’éclairage du jeu.
Le monde du jeu d’Unity était un petit espace uniforme par rapport aux jeux Creed les plus récents. La même approche appliquée aux zones beaucoup plus grandes des ombres, avec des effets plus dynamiques et une densité variée, aurait fait un jeu vraiment massif.
Mais cela fait longtemps que la libération d’Assassin’s Creed Unity. Plus d’une décennie, en fait, et dans ce jeu, beaucoup de choses ont changé! L’un des plus grands changements a été le traçage des rayons, qui est disponible pour tous les joueurs PlayStation 5 et Xbox Series X
“Le tracé des rayons a eu un impact majeur sur la façon dont nous abordons l’éclairage, à la fois du point de vue créatif et de la production”, a déclaré Lopez. “Dans les pipelines traditionnels, l’éclairage était principalement l’éclairage mondial cuit, les réflexions, l’occlusion ambiante, etc. Cela signifiait que l’éclairage ne pouvait pas réagir aux changements mondiaux. Changement ou déplacer un élément d’architecture? Soudain, l’éclairage est invalide. Les équipes auraient dû réapprocher les données d’éclairage, ce qui pourrait prendre des heures ou même des jours. À Ubisoft, nous avons encore du mal à calculer les artistes.
Ray Tracing a libéré des artistes de plusieurs de ces contraintes, a-t-il déclaré.
“Les artistes peuvent déplacer des objets, ajuster les scènes ou itérer sans attendre de longues pâtisseries. Et comme l’éclairage est calculé par pixel, la fidélité visuelle est beaucoup plus élevée et plus précise physiquement”, a expliqué Lopez. En d’autres termes, les artistes peuvent faire de l’art à leur propre rythme au lieu d’attendre que les ordinateurs se calment avant de le faire.
Même ainsi, le traçage des rayons est souvent invisible pour nous du côté consommateur des choses, surtout lorsque nous considérons à quel point de nombreux mondes de jeu peuvent être statiques. Dans ces jeux, le traçage des rayons est presque invisible, car il fait la même chose que les concepteurs de jeux faisaient avec des lumières statiques placées de manière créative. Un niveau d’appel du devoir, par exemple, n’a pas à tenir compte des modifications procédurales de l’heure et de la météo, donc l’éclairage traditionnel peut être très efficace.
“Les avantages peuvent être subtils”, a admis Lopez en ce qui concerne cet ensemble de règles de conception de jeu. Shadows, a déclaré Lopez, est un monde vraiment dynamique, ce qui fait du tracé des rayons un véritable changeur de jeu – dans un sens figuratif et littéral. Shadows a, comme mentionné précédemment, 11 moments différents de la journée, quatre saisons, une variété d’effets météorologiques dynamiques et des environnements destructibles qui affectent tous la façon dont les joueurs voient le jeu pendant qu’ils jouent. La solution hybride utilise des ombres, combinant des éclairages cuits au four et dynamiques, “a poussé le gi cuit au four à ses limites absolues”.
“Le traçage des rayons nous permet d’allumer ces environnements dynamiques avec précision et cohérence”, a expliqué Lopez. “L’éclairage se comporte comme il se doit, même lorsque le monde change radicalement. Pas de hacks, pas de solution de contournement. Cela rend le monde plus ancré et crédible.”
“Les intérieurs s’allument naturellement lorsque les portes s’ouvrent”, a poursuivi Lopez. “Les objets destructibles contribuent enfin à l’éclairage de la scène. L’éclairage de la saison change l’humeur d’une scène. Sans tracer de rayons, ces effets ne peuvent être approximés que dans une certaine mesure.”
L’équipe a itéré sur le moteur Anvil d’Ubisoft, qui est utilisée dans la série Assassin’s Creed, d’autres manières. Ils ont adopté le système d’encodage des couleurs de l’Académie, par exemple, qui est une norme de couleur universelle utilisée par l’industrie cinématographique pour maintenir le travail de centaines ou de milliers de personnes cohérentes sur de nombreux appareils. Il permet de garantir que les personnes travaillant sur différentes machines, à différents endroits, créant différentes parties du jeu dans une variété d’applications, travaillent avec les mêmes informations sur les couleurs. Cela nous donne un jeu plus cohérent et plus ancré – c’est-à-dire que les personnages, les bâtiments, le feuillage et même les effets semblent appartenir au même jeu et se sentir convaincants – à la fin du développement. Les tables de recherche de couleurs (LUTS) permettent à l’équipe de déplacer le ton visuel et le classement des couleurs pour correspondre à la météo et à l’ambiance environnementale.
L’une des parties clés de l’obtention des ombres en particulier a chuté, encore une fois, pour obtenir l’éclairage juste. Les écrans HDR étant si omniprésents ces jours-ci, les développeurs peuvent compter sur la capacité de montrer une plus grande gamme de lumière et de noir – mais l’obscurité peut encore souvent signifier le noir de pitch. Même les écrans de haute qualité sont soumis à la préférence personnelle d’un utilisateur, aux qualités de cet affichage particulier et à la capacité d’une console de jeu à afficher la couleur avec précision. Cela est devenu particulièrement important lorsque Ubisoft a décidé de réaliser enfin des années de joueurs souhaitant un jeu de credo axé sur le ninja.
“Nous avons retravaillé des parties clés de nos pipelines de rendu et d’exposition physiquement basés pour se comporter plus précisément dans des conditions de faible luminosité”, a déclaré Lopez.
Avec Ray Tracing aidant à informer le fonctionnement de l’éclairage dans l’ombre, l’équipe peut “fournir des nuits qui se sentent de mauvaise humeur et authentiques, sans compter sur l’éclairage de remplissage artificiel”, a déclaré Lopez. La qualité de l’éclairage soutient directement le gameplay, ce qui lui donne plus de poids et de crédibilité, et la rendant plus cinématographique.
Tous ces changements se sont réunis, a déclaré Lopez, pour créer un “visuel réactif unifié où tout se sent connecté”, avec des ombres en particulier ayant déclenché un cycle d’innovation qui a poussé Anvil et Assassin’s Creed tous les deux en avant.
Pour le reste d’entre nous, Assassin’s Creed Shadows fonctionne comme un exemple de la façon dont la conception de jeux vidéo s’adapte aux nouvelles technologies pour les joueurs et les concepteurs de jeux. Les concepteurs travaillant sur des jeux de tentes comme Shadows ont de nouvelles façons de créer des jeux plus rapidement sans sacrifier la fidélité. En retour, nous obtenons des mondes plus dynamiques qui vivent et se déplacent autour de nous.
Crédits d’image: Ubisoft
