Hinter dem Echtzeit-Beleuchtungssystem von PikPok für Into the Dead: Unsere dunkelsten Tage

Erfahren Sie, wie die Programmierer und Lichtkünstler von PikPok ein dynamisches, Echtzeit-Beleuchtungssystem für Into the Dead: aufgebaut, optimiert und implementiert haben. Unsere dunkelsten Tage unter Verwendung des High Definition Render Pipeline (HDRP) in Unity 6.

Wie erstellt man realistische Beleuchtung für ein Horrorspiel? PikPok’s Into the Dead: Unsere dunkelsten Tage ist ein 2.5D Überlebensspiel, das während einer Zombie-Apokalypse spielt. Die Spieler steuern Gruppen von Überlebenden, die versuchen, die Stadt zu verlassen, und erkunden verlassene Gebäude, um Vorräte zu sammeln und ihre temporären Basen gegen nächtliche Angriffe der Untoten zu befestigen.

Die künstlerische Leitung des Spiels betont leistungsstarke Echtzeitbeleuchtung und Atmosphären, um die Instabilität einer Stadt im Verfall zu vermitteln. Jede Ebene besteht aus einer detaillierten 3D-Umgebung, die auf einer 2D-Ebene navigiert wird, und diese 2.5D-Perspektive stellte technische Herausforderungen für die Licht- und Umweltkünstler von PikPok dar, die gelöst werden mussten. Die schiere Anzahl dynamischer Beleuchtungszustände in jeder Ebene – von Tag/Nacht-Übergängen bis hin zu Schwankungen im In-Game-Stromnetz – bedeutete oft, dass Dutzende von Echtzeitlichtern gleichzeitig gerendert werden mussten, manchmal mit mehreren Beleuchtungsszenarien, die gleichzeitig sichtbar waren.

Erfahren Sie, wie PikPok diese Beleuchtungsherausforderungen angegangen ist, während sie HDRP zum ersten Mal verwendeten und einen Vintage-Look für ihr neuestes Horrorspiel perfektionierten.

Die Ergebnisse:

• Erreichte Leistungsbenchmark für hochskaliertes 1080p 60 fps in hoher Qualität auf RTX 2070 oder besser, mit einer Null-Licht-Bake-Lösung
• Gerenderte bis zu acht Echtzeit-Schattenlichtquellen auf dem Bildschirm und bis zu 70 Echtzeit-Schattenlichtquellen pro Level
• Ein umfassendes Licht-LOD-Prioritätssystem implementiert
• Ermöglichte eine Laufzeit-‘Round-Robin’-Schattenrender-Schleife zur Verbesserung des Frame-Pacings unter Verwendung von HDRP’s bedarfsorientiertem Schattenrendering und Caching
• Ein benutzerdefiniertes Level-Optimierungstoolset für Künstler entwickelt, um unnötige Schattenwurf zu verfeinern und zu entfernen

Eine neue Spielidentität definieren

PikPok traf mehrere durchdachte Spieldesignentscheidungen, um Into the Dead für ein „hardcore“ Publikum mit leistungsstärkerer PC-Hardware neu zu positionieren. „Dieses dritte Spiel ist eine sehr ehrgeizige Einführung in [Into the Dead],“ sagt Karah Sutton, die Chief Publishing Officer des Studios. „Es ist viel managementorientierter und führt viel mehr Lore, mehr Charaktere und mehr Tiefe in das Gameplay ein.“

Frühere Into the Dead Titel waren vage im Texas der 1980er Jahre angesiedelt, aber Our Darkest Days macht es offiziell, mit Ereignissen, die im August 1980 in der fiktiven Stadt Walton, Texas, stattfinden. Die künstlerische Richtung zielte darauf ab, dieses Setting zum Leben zu erwecken, indem sie einen authentischen Look eines Films der 80er Jahre hervorruft, ohne auf Nachbearbeitungstechniken wie Grading zurückzugreifen.

„Wir wollten, dass die Farben natürlich durch die Kamera kommen, so wie es damals in Filmen war, im Gegensatz zu heute, wo man Blau in die Schatten oder Gelb in die Lichter in der Nachbearbeitung drückt,“ erklärt E’van Johnston, Hauptkünstler bei PikPok. „Die Idee war, Licht zu verwenden, um einen Punkt in der Zeit zu festigen, und alles entwickelte sich von dort aus.“

Licht und Schatten spielen eine entscheidende Rolle in einem Horrorspiel, in dem alles technisch gesehen gleichzeitig auf dem Bildschirm ist. „In einem 3D-Spiel wird das, was du siehst, durch die Richtung, in die du schaust, kontrolliert. Bei 2.5D siehst du nur das, was wir entschieden haben, dass du sehen kannst“, sagt Harriet Prebble, kreative Content-Strategin bei PikPok. „Wenn ein Zombie sich im Schatten versteckt und dann in einem Lichtblitz sichtbar wird – dieser einzelne Lichtwechsel bringt Angst in jeden unsichtbaren Bereich.“

Bewertung von Grafikpipelines

Um diese ehrgeizige Neugestaltung von Into the Dead für PC-Spieler zu realisieren, war ein Grafik-Renderer erforderlich, der in der Lage ist, qualitativ hochwertige, physikalisch basierte atmosphärische Beleuchtung zu erzeugen. Während der Vorproduktion verwendete PikPok die Universal Render Pipeline (URP) zusammen mit Drittanbieter-Tools, um Volumetrik zu imitieren, aber der Ansatz wurde mit fortschreitender Entwicklung zunehmend unhaltbar.

Das Team entschied sich, HDRP zu untersuchen, das volumetrische Beleuchtung und Nebel Lösungen direkt aus der Box anbot. Und weil Into the Dead: Our Darkest Days in Unity 6 erstellt wird, konnten die Künstler auch von neuen HDRP-Funktionen wie IES-Lichtprofile und Screen-Space Global Illumination (SSGI) profitieren – Werkzeuge, die der leitende Programmierer Sam Win-Mason als „essenziell“ für die Umsetzung des Looks des Spiels bezeichnet.

„Die entscheidendste Entscheidung, die wir über die Beleuchtung in Into the Dead: Our Darkest Days getroffen haben, war, die gesamte Pipeline in Echtzeit zu gestalten“, sagt er. „Aus prozessualer Sicht können unsere Standorte zu verschiedenen Tageszeiten besucht werden, und ein Workflow, der erfordert, dass jedes Level unter verschiedenen Lichtbedingungen statisch gebacken wird, hätte die Iterationszeiten mit der großen Anzahl von Levels, die wir erstellen mussten, verlangsamt.“

Herausforderungen abstecken

Jede Ebene in Into the Dead: Unsere dunkelsten Tage besteht aus einer Außenumgebung und mindestens einem Mehrzimmergebäude. Während der Missionen (oder "Scavenges" im Spiel) durchkämmen die Spieler verlassene Häuser, Kirchen, Plattenläden, Polizeistationen, Spielhallen und mehr nach Vorräten und erkunden jede Umgebung aus einer seitlichen Ansicht. Übergänge zwischen Innen- und Außenbereichen sind häufig, wobei die Spieler aus Fenstern springen oder sich an Feuerleitern in Sicherheit bringen. Und in Situationen, in denen sie in Dunkelheit getaucht werden, verlassen sich die Spieler auf eine (Echtzeit-)Taschenlampe, um ihre Umgebung zu beleuchten.

"Normalerweise in Spielen musst du nur die unmittelbare Umgebung der Charaktere bis zu einem gewissen Grad beleuchten und kannst einen Teil des Hintergrunds ausblenden oder Dinge verdecken," sagt Sam. "In unserem Fall haben wir viele, viele Räume gleichzeitig auf dem Bildschirm, die alle mit sehr hoher Detailtreue beleuchtet sind, und viele, viele Lichter in Echtzeit für Dinge wie dynamische Schatten, flackernde Dämpfung und andere Techniken, die wir verwenden, um den Horror zu erzeugen." Diese Perspektive war offensichtlich eine sehr große Herausforderung für die Beleuchtungsleistung."

Erstellung benutzerdefinierter Künstlerwerkzeuge

Weil Into the Dead: Die Beleuchtungspipeline-Anforderungen von Unsere dunkelsten Tage so anspruchsvoll sind, ist alles im Spiel darauf optimiert. Bevor Ebenen überhaupt zu einem Build hinzugefügt werden, durchlaufen sie eine strenge Reihe von Optimierungen, um sie so leistungsfähig wie möglich zu machen. Um dem Kunstteam bei dieser Aufgabe zu helfen, hat das Technikteam von PikPok eine Sammlung von benutzerdefinierten Editor-Tools zur Optimierung von Ebenen und Echtzeit-3D-Lichtern erstellt.

Das System zur Ebenenoptimierung umfasst ein Tool, das hilft, Situationen zu identifizieren, die zu Schattentextur Überlauf führen können. Es simuliert eine Spielkameraansicht einer Szene, während sie im Editor erstellt wird, und markiert alle Objekte unter einer bestimmten Bildschirmgröße. Alles, was nicht sinnvoll zur Beleuchtung in der Ebene beiträgt, kann mit einem Klick seinen Schatten deaktiviert werden, wodurch wertvoller Schattenatlasplatz zur Laufzeit gespart wird.

Ein weiteres benutzerdefiniertes Werkzeug, das Lichtoptimierungssystem, hilft ebenfalls sicherzustellen, dass Leistungsengpässe den Spielerlebnis nicht beeinträchtigen. „Das Teuerste bei Echtzeitbeleuchtung ist definitiv das Zeichnen von Schattenwerfern“, sagt Sam. „Der Kern unserer Laufzeitsysteme ist unser Lichtoptimierungssystem. Wenn ein Level erstellt wird, weisen Künstler den Lichtern in einer Szene eine Priorität zu, die mit unserem umfassenden Licht-LOD-System funktioniert, um die Schattenkartenauflösung von Lichtern, die weiter vom Spielercharakter oder Spielbereich entfernt sind, dynamisch zu reduzieren.“

Dank des Lichtoptimierungssystems können Lichter so eingestellt werden, dass sie ihre Schatten nur aktualisieren, wenn sie oder ihr Lichtkegel auf dem Bildschirm sichtbar sind. Schattenkartenrendering ist so eingestellt, dass es nach einem Round-Robin-Zeitplan erfolgt, um die CPU- und GPU-Belastung zu minimieren. „Keines dieser Systeme wäre für uns ohne HDRP's granulare Kontrolle über das Caching und Rendering von Lichtschattenkarten möglich gewesen“, merkt Sam an.

Beleuchtung in der Praxis

Die Künstler von PikPok verwenden ein Multiszene-Setup, um an Umgebungen für Into the Dead: Unsere dunkelsten Tage zu arbeiten. Jede Szene hat eine entsprechende Tag- und Nachtversion, die hochgradige Prefab enthält, die die jeweiligen Lichtbedingungen definiert, mit der Idee, dass im Laufe der Entwicklung weitere Bedingungen hinzugefügt werden können.

„Diese Prefabs enthalten ein gerichtetes Licht, das die Sonne oder den Mond darstellt, und tragen auch Standardbeleuchtungsprofile, um Dinge wie unseren physikalisch basierten Himmel, Wolkenschichten, Belichtungseinstellungen, lokale Nebelvolumen sowie atmosphärische Effekte zu definieren, die wir einer bestimmten Lichtbedingung zuschreiben möchten, wie Staub, der über den Boden weht“, sagt E’van.

Entwicklung von Into the Dead: Unsere dunkelsten Tage in Unity 6 bedeutete, dass das Beleuchtungsteam Zugang zu IES-Lichtprofilen hatte, um das Spiel in den 1980er Jahren zu situieren. IES (Illuminating Engineering Society) Lichtprofile sind branchenübliche Datendateien, die die genaue Form und Intensitätsverteilung des von realen Lichtquellen wie Lampen, Glühbirnen oder Leuchten emittierten Lichts definieren. Viele Hersteller stellen ihre eigenen Datenprofile zur Verfügung, damit Lichtkünstler die Atmosphäre ihrer Produkte genau nachbilden können. „Sie sind im Grunde Lichtkekse auf Steroiden“, sagt Sam.

„Die meisten unserer Lichter im Spiel verwenden IES-Profile, um diesen Dämpfungseffekt des Lichts, das in die Szene projiziert wird, zu erzeugen“, sagt E’van. „Es hilft mit der Physikalität und dem Gefühl, dass dies echte Lichter sind, im Gegensatz zu einem CG-Licht, das keine Details oder Nuancen im projizierten Lichtstrahl hat. Sie beeinflussen auch Dinge wie volumetrischen Nebel.“

„Wenn du so eine Lampe im Stil der 80er Jahre im Wohnzimmer oder eine Art Straßenlaterne in einer spärlichen Umgebung hast, kannst du die Umgebung anhand der Lichtwahl identifizieren – von der Qualität oder Art der Glühbirne bis zur Farbe des Lichts“, fügt Harriet hinzu. „Wir können die Schönheit von Our Darkest Days’s Vintage-Setting fast nur durch das Licht verkaufen.“

Derzeit sind Reflexionsproben die einzige Form von gebackenem Licht in Into the Dead: Our Darkest Days, und selbst diese haben eine Echtzeiteinheit. „Unsere gebackenen Reflexionsproben enthalten eine dynamische Komponente, die die Multiplikatoren der Probe als Reaktion auf das Hochleistungsstromsystem steuert“, sagt E’van. „Wenn die Lichter ausfallen oder aus irgendeinem Grund schwanken, müssen die Reflexionen in der Szene darauf reagieren. In diesen Situationen senken wir den Multiplikator der Reflexionsprobe auf 0,01, was den Effekt des reflektierenden Lichts in dieser Szene gibt, das mit Schwankungen im Waltons Stromnetz moduliert wird.“

Problemlösung

Neben der Bewältigung der Leistungsherausforderungen beim Beleuchten von Into the Dead: Our Darkest Days in Echtzeit musste das Art-Team von PikPok die kreativen Herausforderungen der 2,5D-Perspektive des Spiels angehen.

Volumetrischer Nebel ist fast ein Muss für ein hochauflösendes Horrorspiel, aber eine Schnittansicht macht es schwierig, seine schleichenden Tentakeln zu kontrollieren. „Unsere Schnittmodellansicht bedeutet, dass der Nebel, in Bezug auf globalen Nebel, nicht durch diesen Schnitt zur Kamera vordringen kann“, erklärt E’van. „Wir verwenden lokale Nebelvolumen, um den Nebel auf diesen Schnitt und nach vorne in die Szene zu begrenzen. Es kann ziemlich maßgeschneidert sein, da wir auch nicht wollen, dass Nebel in Innenräume eindringt.“

Eine weitere große Herausforderung bestand darin, eine übergeordnete Belichtungseinstellung für dunkle, stimmungsvolle Innenräume und helle, heiße Außenumgebungen zu etablieren. „Mit einer normalen Kamera würde sich in einem schwach beleuchteten Raum die Belichtung ändern, um die Szene aufzuhellen, und draußen würde sich die Belichtung ändern, um die Werte angemessen zu halten“, sagt E’van. „Wir mussten einen Weg finden, beide Räume scheinbar korrekt belichtet zu haben, während sie im selben Bild sind.“

Nach einigen Versuchen und Irrtümern kamen die Lichtkünstler auf einen Ansatz, bei dem Belichtung manuell eingestellt wird. „Die Sonne hat physikalisch genaue Intensität, während alle Innenlichter viel höhere Intensitätswerte haben, was von der physikalischen Genauigkeit abweicht“, erklärt E’van, der anmerkte, dass dieser kleine Kompromiss notwendig war, um ein besseres Spielerlebnis zu bieten. „Wir haben Zombies draußen, wir haben Zombies drinnen, und wir müssen sicherstellen, dass der Spieler diese Bedrohungen sehen und Entscheidungen treffen kann, ohne dass die Kamera oder die Belichtung es ihnen schwer macht.“

Into the Dead neues Leben einhauchen

Into the Dead: Our Darkest Days ist eine bedeutende Evolution für PikPoks gefeierte Franchise und ein großer Erfolg für das Kunstteam des Studios. Sie haben erfolgreich eine Echtzeit-Beleuchtungspipeline für einen ehrgeizigen neuen Ansatz für hochauflösenden Horror aufgebaut, während sie HDRP zum ersten Mal verwendeten, ohne auf das zu verzichten, was sie erreichen wollten. „Wir fanden die einheitlichen Beleuchtungslösungen von HDRP als Künstler viel einfacher zu handhaben, und wir konnten es schnell zum Laufen bringen“, sagt E’van. „Es gab uns wirklich das Vertrauen, dass wir die ursprüngliche Vision für Into the Dead: liefern konnten. Die Kunstrichtung von Our Darkest Days.”

PikPok evaluiert derzeit Unity 6.1, um variable Rate Shading zu nutzen und die GPU-Leistung weiter zu optimieren. Und für die Spieler haben die dunkelsten Tage gerade erst begonnen. In die Toten: Das erste große Early Access Update von Our Darkest Days führt viele neue Funktionen ein, darunter eine neue Spielmechanik: Curveballs, Umwelt- und Weltereignisse, die die Unterkünfte der Spieler im Laufe der Zeit positiv oder negativ beeinflussen können.

Sam deutet auf einen möglichen lichtbezogenen Curveball hin, der in einem zukünftigen Update erscheinen könnte. „Wir hatten diese Idee für flächendeckende Stromausfälle. Offensichtlich brauchen wir dynamisches Licht, um all dies zu simulieren und es gut aussehen zu lassen. Deshalb haben wir dieses System entwickelt, das alle Lichter und Reflexionsproben moduliert. Es ist ziemlich aufwendig, aber wenn wir es zum Laufen bringen können, könnte es wirklich cool sein.”

Rendering-Leistung mit Unity 6 steigern

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