Erforschen, lernen und erstellen Sie mit der neuen HDRP-Szenenvorlage
Wir freuen uns, unsere brandneue Vorlage für die High Definition Render Pipeline (HDRP) vorstellen zu können, die Anfängern den Einstieg in Multiroom-Beleuchtungs-Setups, physikalisch basierte Beleuchtungsintensitäten und vieles mehr erleichtert.
Die Szene wurde von einer kleinen Gruppe von Veteranen der Spieleindustrie entwickelt, die sich aus 3D-Umgebungskünstlern, VFX-Künstlern, Beleuchtungskünstlern und technischen Künstlern zusammensetzt. Sie arbeiteten zuvor an weltbekannten Spielelizenzen wie Assassin's Creed, Batman: Arkham, Crysis, FIFA, Grand Theft Auto, Need for Speed, Red Dead Redemption und Watch Dogs.
Sie können die HDRP-Vorlage auf Ihrem Rechner ausführen, indem Sie Unity 2020.2 herunterladen und ein HDRP-Projekt im Unity Hub starten. Erstellen Sie ein neues Projekt, wählen Sie die Vorlage High Definition Render Pipeline und klicken Sie auf die Schaltfläche Erstellen.
Ich empfehle Ihnen auch, die Vorlage aus der Cloud zu streamen, indem Sie die Furioos-Cloud-Plattform von Unity nutzen - Sie brauchen nur einen Webbrowser! Diese Vorlage erfordert Maus- und Tastatureingaben, und Ihre Sitzungszeit ist auf 5 Minuten begrenzt.
HDRP verfügt über eine Reihe von Funktionen, die für High-Fidelity-Grafiken auf High-End-Hardware (Desktop-PC und Spielkonsolen) zugeschnitten sind. Einige der in HDRP verwendeten Techniken und Konzepte sind für Neulinge oder Personen, die nicht mit Industriestandards und fotografischen Konzepten vertraut sind, schwer zu verstehen. Aus diesem Grund haben wir diese neue HDRP-Vorlage als Lernwerkzeug erstellt.
In den letzten Jahren haben Sie vielleicht die folgende Vorlage verwendet, die eine kleine Baustelle zeigt. Dieser Vorlage fehlt eine physikalisch korrekte Beleuchtungseinrichtung, was ein großes Manko ist, wenn es darum geht, die Funktionen von HDRP zu verstehen.
Um genau zu sein, war die Sonnenintensität in der älteren Vorlage auf zehntausend Lux eingestellt, zehnmal niedriger als in der Realität. Dies hat dramatische Auswirkungen auf die gesamte Beleuchtungseinrichtung, insbesondere auf die Belichtung und die Kalibrierung der anderen Lichtquellen. Diese falsche Einstellung führte zu großer Verwirrung bei Künstlern und Designern, die einen physikbasierten Arbeitsablauf einführen wollten, und Anfänger wurden durch die Zufälligkeit der ausgewählten Werte verwirrt.
Aus dem Feedback der Nutzer haben wir erfahren, dass Sie sich mehr Beispiele für Übergänge zwischen Innen- und Außenbereichen wünschen. Diese Szenarien können aufgrund der immensen Belichtungsunterschiede zwischen einem hell beleuchteten Außenbereich und einem dunkleren, künstlich beleuchteten Innenraum sehr schwierig zu handhaben sein.
Damit Sie verstehen, wie die Beleuchtung eingestellt wird, habe ich einen Spickzettel mit den wichtigsten Werten vorbereitet. Hier finden Sie Farbtemperaturen und Intensitäten gängiger Lichtquellen sowie Belichtungswerte, die über die Komponente "Belichtungsvolumen" für verschiedene Arten von Szenen eingestellt werden.
Schließlich kann das HDRP-Volumensystem, obwohl es in vielen AAA-Engines üblich ist, für Anfänger, die mit den hierarchischen Konzepten globaler Volumina und lokaler Überschreibungen, die für die Handhabung von Rendering-Einstellungen pro Standort erforderlich sind, nicht vertraut sind, entmutigend sein. Infolgedessen konnte die frühere Vorlage, die nur aus einem Bereich bestand, das große Potenzial des Volumensystems nicht zur Geltung bringen.
Die neue Vorlage wurde auf physikalische Weise erstellt, mit einer realistischen Sonnenintensität von 100.000 Lux und korrekten Belichtungen für jeden Standort. Anfänger haben nun eine gute Grundlage, um mit der Beleuchtung ihrer Szenen zu beginnen, und sie können mit dieser Vorlage getrost experimentieren, da sie wissen, dass die Beleuchtung bereits richtig eingestellt ist.
Wenn Sie die HDRP-Vorlage öffnen, finden Sie drei miteinander verbundene Räume mit unterschiedlichen Stimmungen und Beleuchtungskonzepten. Jeder Bereich verfügt über einen eigenen Satz lokaler Volumen, um die Belichtung mit dem brandneuen automatischen Histogramm-Modus zu steuern. Sie enthalten auch verschiedene andere HDRP-Einstellungen, wie z. B. volumetrischen Nebel und Weißabgleich, um die natürliche Aktion Ihres Gehirns oder den automatischen Weißabgleich einer Kamera zu simulieren.
Sie können die Umgebung auch erkunden, indem Sie in den Spielmodus wechseln, um ein Gefühl für das Ausmaß zu bekommen und die Umgebung aus der menschlichen Perspektive zu betrachten. Drücke die WASD-Tasten auf deiner Tastatur, um dich zu bewegen, und benutze die Maus, um dich umzusehen.
Der erste Raum besteht aus einer kreisrunden, sonnenbeschienenen Arena mit einer großen Betonplattform, die sich perfekt zum Testen Ihrer Anlagen in einer geräuscharmen Umgebung eignet. Der Bereich nutzt die Decal-Projektoren von HDRP ausgiebig, um Schmutz und Wasserpfützen zu simulieren, und sie sorgen auch für mehr visuelle Variationen, indem sie die scheinbaren Fliesen auf den Betonmaterialien aufbrechen.
Wenn Sie die Treppe zum zweiten Raum hinuntergehen, entdecken Sie einen natürlich beleuchteten Innenraum mit einem Baumkäfig mit Fenstern und fortschrittlichen Materialien wie Transparenz, unterirdischer Streuung und Tesselierung. Der Bereich bietet auch einige GPU-basierte Spezialeffekte in Form von schwebendem Staub und Schmetterlingen im Inneren des Baumkäfigs. Ein maßgeschneidertes Density Volume simuliert die höhere Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Käfigs und erzeugt schöne Lichtstrahlen.
Der Raum ist ein perfektes Schaufenster für die Fähigkeiten des GPU Lightmapper, da der Großteil der indirekten Beleuchtung durch die einzige Öffnung in der Decke erfolgt. Dadurch wird das Licht der Sonne und des Himmels umhergeworfen, um schöne, weiche Lichtverläufe zu simulieren, die durch die leuchtende Farbe an bestimmten Wänden noch verstärkt werden.
Folgt man der Rampe, die zum dritten und letzten Raum führt, entdeckt man einen ultraminimalistischen Wohnraum mit Echtzeit-Strahlern, einem Satz von drei Deckenlampen und einem langen, emittierenden Lichtstreifen, der wiederum die Vorteile des GPU Lightmapper nutzt.
Der Großteil der Beleuchtung in diesem Raum wird durch künstliches Licht erzeugt, wobei weiche Schatten, Lichtkekse (Projektionstexturen) und sorgfältig platzierte Reflektionssonden zum Einsatz kommen. Wenn Sie sich den Lampen nähern, leuchten feine Staubpartikel auf, wenn sie den Lichtstrahl durchqueren.
Zunächst einmal war die Hauptbeschränkung für dieses Projekt ein Limit von 100 Megabyte! Nach heutigen Maßstäben ist dies eine sehr geringe Datenmenge, vor allem wenn es um Texturbudgets geht, insbesondere für Albedo, Normalen, Lightmaps und Reflexionssonden. Die geringe Größe der Vorlage ermöglicht es den Benutzern jedoch, das HDRP-Paket sehr schnell herunterzuladen und zu importieren, ganz gleich, wo auf der Welt sie sich befinden, und sie entsprach den internen Größenbeschränkungen für Scriptable Render Pipeline (SRP)-Vorlagen zum Zeitpunkt ihrer Erstellung.
Um unser Datenbudget optimal zu nutzen, entschieden wir uns für einen brutalistischen Architekturstil mit starken Formen, einfachen Materialien und einer geringen Anzahl wiederverwendbarer Requisiten. Dennoch haben wir uns nicht gescheut, komplexe geometrische Formen für diese Umgebung zu verwenden, insbesondere gekrümmte und geneigte, die zahlreiche Probleme verursachen können, wenn es um das Lichtbacken und die Platzierung von kastenförmigen Rendering-GameObjects wie Reflection Probes und Volumes geht.
Für die Skybox haben wir uns entschieden, keine benutzerdefinierte (und speicherintensive) HDRI-Textur zu verwenden, da dies die Größe der Vorlage drastisch erhöht hätte. Stattdessen verlassen wir uns auf das integrierte, niedrig auflösende HDRI von HDRP. Der größte Nachteil ist, dass es keine Sonnenscheibe enthält.
Eines der Hauptopfer dieser 100-MB-Beschränkung waren schließlich die Reflection Probes. Um den Speicherbedarf der 18 Reflexionssonden in der Szene möglichst gering zu halten, musste eine maximale Auflösung von 256 Pixeln gewählt werden.
Diese Art der Auflösung ist bei Spielen üblich. Wenn Sie jedoch gestochen scharfe Reflexionen für Ihre spiegelähnlichen Assets benötigen, hindert Sie nichts daran, die Auflösung der Reflexionssonden in einem HDRP-Asset zu erhöhen und dann die Reflexionssonden auf Ihrem lokalen Computer neu zu erstellen. Die Auswirkungen auf die Speicherleistung hängen natürlich von der Auflösung und der Größe des Probe-Cache ab.
Die Vorlage bietet mehrere Qualitätsstufen, um auf einer Vielzahl von Hardware zu funktionieren. Gehen Sie zu Bearbeiten > Projekteinstellungen > Qualität, und wählen Sie zwischen den Einstellungen Niedrig, Mittel und Hoch. Im Modus "Niedrige Qualität" ist zum Beispiel der volumetrische Nebel deaktiviert, um die Framerate zu maximieren. Am anderen Ende der Skala bietet die Einstellung "Hoch" weiche Schatten mit Penumbra-Annäherung und Effekten mit einer höheren Anzahl von Samples auf der ganzen Linie.
Das Projekt verwendet eine Mischung aus Echtzeit-Lichtern, Lightmaps und Lichtsonden. Die gesamte Struktur und die größten Assets nutzen die Vorteile des GPU Lightmapper. Daher sind die meisten Lichter auf "Gemischt" eingestellt, und das Licht wird mit dem Modus "Indirekt gebacken" erzeugt. Dies sorgt für eine weiche Lichtabstrahlung sowie wunderbar weiche Okklusionsschatten, während die direkte Beleuchtung und die Schattenbildung vollständig in Echtzeit bleiben.
Bei kleinen Objekten hingegen wird ein Netz von Lichtsonden verwendet, die über die gesamte Szene verteilt sind, und nicht das langsamere Lightmapping-Verfahren. Ich empfehle immer, einige Zeit damit zu verbringen, die Backzeiten zu minimieren, indem man kleinere Objekte dazu zwingt, nur GI von Light Probes zu empfangen, und/oder sie im Mesh Renderers Inspector-Fenster daran hindert, GI beizutragen.
Um Ihnen die Möglichkeit zu geben, mit verschiedenen Qualitätsstufen der indirekten Beleuchtung zu experimentieren, stelle ich mehrere Light Baking-Voreinstellungen für den GPU Lightmapper zur Verfügung, die über das Asset Beleuchtungseinstellungen unter Fenster > Rendering > Beleuchtung zugänglich sind. Wenn Sie zum Beispiel eine vernünftige Geforce RTX 2070 Super verwenden, sollte die Voreinstellung Draft ein extrem schnelles, aber fleckiges Ergebnis in 10 Sekunden liefern, ideal für schnelle Iterationen, während die Ultra-Einstellungen extrem saubere Lightmaps in nur vier Minuten für Renderings in Produktionsqualität liefern werden.
Je nach GPU können Sie jedoch unterschiedliche Erfahrungen machen. Daher empfehle ich Ihnen, mit verschiedenen Parametern zu experimentieren, die sowohl die Qualität als auch die Backzeit stark beeinflussen können, insbesondere die Anzahl der indirekten Proben und die Texeldichte.
Sobald neue HDRP-Funktionen auftauchen, wird die Vorlage aktualisiert, um sie zu präsentieren. Halten Sie also ein Auge auf zukünftige Versionen von Unity und HDRP. Bleiben Sie dran für meinen nächsten Unite Now Talk, in dem ich genauer erklären werde, wie ich die Beleuchtung in dieser neuen Vorlage eingestellt habe, sowie die Lautstärke, die Belichtung, den Lightmapper, die Nachbearbeitungseffekte und viele andere HDRP-Funktionen. Melden Sie sich auch für das kommende NVIDIA-Webinar an, in dem ich Ihnen zeige, wie Sie die Raytracing-Effekte in dieser Vorlage aktivieren und optimieren können. Wenn Sie sich registrieren und das gesamte Webinar besuchen, haben Sie die Chance, eine NVIDIA Quadro RTX 5000 zu gewinnen!
In der Zwischenzeit können Sie sich meine vorherige Unite Now-Sitzung mit dem Titel Achieving high fidelity graphics for games with the HDRP ansehen, in der ich wichtige HDRP-Funktionen und physikalische Konzepte wie Belichtung und Beleuchtungsintensität vorstelle. Weitere HDRP-Lernressourcen finden Sie auch in diesem Blog-Artikel, Erstellen Sie atemberaubende Grafiken mit diesen High Definition Render Pipeline-Ressourcen.
Wir hoffen, dass Sie diese neue Vorlage lehrreich finden und freuen uns darauf, zu sehen, wie Sie mit ihr experimentieren.
Pierre Yves Donzallaz (Technical Art Manager, R&D, Graphics) ist ein erfahrener Beleuchtungskünstler mit über einem Jahrzehnt AAA-Erfahrung im Bereich Echtzeit-Rendering. Er hat einen starken technischen und künstlerischen Hintergrund und ist spezialisiert auf Beleuchtung, Levelverschönerung, UX, Werkzeugdesign und Workflow-Verbesserungen.
Er hat an preisgekrönten Spielen und großen AAA-Produktionen gearbeitet, darunter das Crysis Serie, Ryse: Son of Rome, Grand Theft Auto Vund Red Dead Redemption 2.
Derzeit ist er Mitglied des R&D Graphics Teams von Unity, wo er Kollegen aus dem technischen Bereich anführt, deren Aufgabe es ist, die Effizienz von Künstlern zu verbessern, Benutzer weltweit zu schulen und zusammen mit Ingenieuren und Designern neue Tools, Workflows und grafische Funktionen zu entwickeln.
