Die Unterwasserwelt von Harold Halibut beleuchten

Erfahren Sie, wie SLOW BROS. die neueste HDRP-Grafiktechnologie von Unity genutzt hat, um ein visuell atemberaubendes Spiel zu entwickeln, das seit Jahren in der Entwicklung ist.

Wie schafft es ein kleines Team, eine detailreiche Welt zu erschaffen, die plattformübergreifend funktioniert? SLOW BROS.'s Harold Heilbutt ist ein einzigartiges erzählerisches Abenteuer, das aus handgemachten Objekten besteht. Jede der Dutzenden von Figuren und Szenen des Spiels wurde zunächst als Skulptur oder Diorama erstellt, bevor sie in Unity importiert wurde, und selbst die 2D-Assets - Partikel, Abziehbilder und 2D-Animationen - wurden von Hand gezeichnet.

Um die visuelle Qualität dieser Assets im Editor zu erhalten, rendert SLOW BROS. die Grafiken von Harold Halibutmit der High Definition Render Pipeline (HDRP). Das Grafikteam von Unity hat mit SLOW BROS. zusammengearbeitet, um verschiedene Unity 6 Features in einer Produktionsumgebung zu testen. Das bedeutet, dass Harold Halibut mit den neuesten Funktionen von Unity 2022 LTS sowie mit der Beleuchtungs- und Upscaling-Technologie von Unity 6 gestartet werden konnte.

Die Ergebnisse:

• Import von fast 1.000 handgefertigten Objekten, die aus über 600 m² realer Materialien gebaut wurden, in Unity
• Rendering von über 30 GB hochauflösender, nicht-fliesender Texturdaten auf allen Zielplattformen mit Streaming Virtual Texturing
• Deutlich verbesserte Leistung ohne Beeinträchtigung der visuellen Qualität durch das Spatial-Temporal Post-Processing (STP) von Unity 6

Versammeln der Mannschaft

Die Entwicklung von Harold Halibutbegann vor 14 Jahren, als die SLOW BROS. Mitbegründer Onat Hekimoglu, Fabian Preuschoff, Daniel Beckmann und Ole Tillmann beschlossen, ein Spiel zu entwickeln. Obwohl sie nur wenig Gamedev-Erfahrung hatten, verfügte diese Gruppe von Kreativen über verschiedene andere praktische Fähigkeiten, die sie gerne in einem neuen Kontext anwenden wollten. Gemeinsam gründeten sie SLOW BROS. und begannen zu zeichnen, zu schnitzen, zu malen, zu nähen, zu bauen und Modelle zu bauen - und erwarben gleichzeitig die technischen Fähigkeiten, um diese Objekte in den Unity-Editor zu bringen.

Erarbeitung der Vision

Als "handgemachtes Spiel" ist die Grafik von Harold Halibutein Hauptverkaufsargument. Daher war es für das SLOW BROS.-Team von entscheidender Bedeutung, dass jeder Charakter, jede Umgebung und jeder Effekt, den sie im echten Leben erschaffen hatten, im Editor originalgetreu wiedergegeben wurde. "Wir wollten eine konsistente Welt, die sich nicht wie ein Videospiel anfühlt, und wir wollten keine Kompromisse eingehen, um die Geschichte zu erzählen, die wir erzählen wollten", sagt Onat.

Harold Halibut spielt an Bord der Fedora I, einem U-Boot-ähnlichen Raumschiff, das auf einem giftigen Ozeanplaneten gestrandet ist. Der Schwerpunkt des Spiels liegt auf der Erkundung des Schiffes und dem Kennenlernen der Besatzung. SLOW BROS. wusste also, dass sie die Umgebung lebendig und lebendig wirken lassen mussten, um die Spieler in die Geschichte einzubinden.

"Die Hauptidee ist das Gegenteil von dem, was man in den meisten Spielen macht, wo man den Spieler zum nächsten Ort führt", fährt Onat fort. "Wir wollen, dass der Spieler die Fedora erkundet und sich das Layout einprägt, während er unterwegs über viele interessante Dinge stolpert."

Auf der Suche nach einem intimen, filmischen Look, der die Spieler in seinen Bann zieht, war es für SLOW BROS. wichtig, immer die aktuellste Unity-Version zu verwenden. Seit Unity 4.6 wurde Harold Halibut fast vollständig auf Beta-Versionen des Editors aufgebaut und mit jeder neuen Version aktualisiert (das Team hat sich erst kurz vor dem Start auf 2022.3 geeinigt). Einige Studios mögen dies als riskant ansehen, aber für SLOW BROS. war der Zugang zu den neuesten Grafiktechnologien unerlässlich, um ihre Vision zu verwirklichen.

"Aufgrund der geringen Größe unseres Teams und unseres begrenzten Budgets mussten wir Wege finden und Arbeitsabläufe und Tools entwickeln, um die von uns angestrebte AAA-Qualität zu erreichen", erklärt Onat. "Die Umstellung auf HDRP hat einen großen Unterschied gemacht, weil der Lichtabfall realistisch ist, der Umgang mit dem Glanz, das Materialhandling im Allgemeinen, die Farbwissenschaft... Es sah einfach alles viel besser aus."

Scannen der Modelle

Die Arbeit mit realen Requisiten bedeutete, dass SLOW BROS. keine 3D-Charaktermodelle oder -Umgebungen im Editor erstellen musste, aber der Prozess war mit einzigartigen Einschränkungen verbunden. Um eine physikalisch korrekte Beleuchtung zu gewährleisten, war die Konsistenz der einzelnen gescannten Objekte von entscheidender Bedeutung. Jedes Modell und jedes Set wurde während des Fotogrammetrieprozesses so flach wie möglich beleuchtet, gescannt und in Adobe Substance Painter gebracht, um Lichtreste zu beseitigen, bevor es in Unity importiert und per Motion Capture animiert wurde.

Dieser Photogrammetrieprozess bedeutet, dass es im Spiel fast keine traditionellen Kacheltexturen gibt, und die Texturen sind riesige Dateien. Die meisten Texturen sind zwischen 4K (20 MB) und 8K (80 MB) groß, was sich schnell summiert. "Ein Material umfasste fast ein halbes Gigabyte für ein einziges Stück einer Szene", sagt Onat.

Streaming Virtual Texturing half dem Team, die Speichernutzung zu optimieren, ohne Kompromisse bei der Texturauflösung einzugehen - und als Ergebnis hat Harold Halibut auf Konsolen über ein Gigabyte freien Speicher. "Wir können festlegen, wie viel Speicherplatz wir für die Texturen verwenden wollen", erklärt Onat. "Wir können im Grunde sagen: 'Wir wollen nur 512 MB Texturspeicher verwenden', und das wird während des gesamten Spiels konstant sein, egal wie viele Objekte oder wie viele verschiedene Dinge wir rendern, weil alles im Bildschirmspeicher geholt wird, basierend darauf, was die Kamera sieht. Das hilft wirklich!"

Auswahl eines Renderers

Die Beleuchtung der Charaktermodelle von Harold Halibutund der Unterwasserwelt gehörte zu den größten Herausforderungen und ist der Hauptgrund dafür, dass SLOW BROS. von der Built-in Render Pipeline zur ersten, experimentellen Version von HDRP wechselte.

Bevor er Spieldesign studierte, arbeitete Onat beim Film, und so ging er die Beleuchtung in Harold Halibut aus der Perspektive eines Kameramanns an. Er beleuchtete die Requisiten im echten Leben, um zu sehen, wie sie unter verschiedenen Bedingungen aussahen, und verwendete dann Echtzeit-Punktlichter und Lichtkarten, um sie im Editor nachzubilden. Dies sorgte zwar für ein ansprechendes Erscheinungsbild, brachte aber auch einen erheblichen Mehraufwand mit sich, der die Leistung beeinträchtigte.

Onat begann, mit Lösungen für die Verwaltung komplexerer Beleuchtungsanlagen zu experimentieren, was ihn zu HDRP führte. Er stellte fest, dass das Kachel- und Cluster-Rendering-System die Beleuchtungsberechnungen im Vergleich zur langsameren Multi-Pass-Beleuchtung der Built-In Render Pipeline drastisch beschleunigte. Obwohl es sich bei HDRP um eine neue Technologie handelte, war Harold Halibut noch weit von der Veröffentlichung entfernt, so dass SLOW BROS. beschloss, auf diese Technologie umzusteigen - und damit ihr Spiel in einem völlig neuen Licht zu sehen.

"Neben allen neuen Post-Processing-Effekten, Volumetrics und so weiter, wurde sogar die Art und Weise, wie Farben in HDRP gerendert werden, drastisch verändert", sagt Onat. "Sobald wir alle Assets im Editor hatten, fühlte sich die Beleuchtung in Unity selbst sehr natürlich an. Das war zu einer Zeit, als niemand HDRP in der Produktion hätte einsetzen dürfen, aber ich war von den Ergebnissen überwältigt."

Optimierung der Beleuchtung

Seit der Einführung von HDRP hat SLOW BROS. eng mit dem Grafikteam von Unity zusammengearbeitet, um neue Funktionen und Möglichkeiten im Austausch für technische Unterstützung zu testen. Die Adaptive Probe Volumes (APV) von HDRP, die mit Unity 6 auf den Markt kamen, haben sich für Harold HalibutsBeleuchtungs-Setup als entscheidender Faktor erwiesen, da sie die Arbeitsabläufe beschleunigten und Leistungssteigerungen ermöglichten.

APVs sind ein 4x4x4-Raster von Lichtsonden, die automatisch und basierend auf der Geometriedichte in einer Szene platziert werden, um die gebackene indirekte Beleuchtung zu erleichtern. Da sie adaptiv sind, erzeugt APV in Bereichen mit mehr Geometrie dichter platzierte Sonden und in Bereichen mit geringerer Geometriedichte weniger Sonden.

Harold Halibut macht ausgiebig Gebrauch von gebackener Beleuchtung, was zur Laufzeit zu Leistungseinsparungen führen kann, jedoch die Iteration aufgrund der Backzeiten verlangsamen kann. Die gebackene Beleuchtung kann auch zu leichten visuellen Unstimmigkeiten führen, insbesondere bei dynamischen Objekten wie Charaktermodellen und großen Objekten. Mit den neuen Beleuchtungsfunktionen von Unity konnten diese langsamen Iterationszeiten verkürzt und visuelle Unstimmigkeiten verbessert werden.

"Vor APV haben wir Light Probes für die indirekte Beleuchtung von dynamischen Objekten wie Charakteren verwendet, aber das führte zu Ungenauigkeiten, insbesondere in Bereichen mit vielen kontrastreichen Lichtern oder starken Schatten, da auf jedes Mesh nur eine einzige Probe angewendet werden konnte", erklärt Onat. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lichtsonden liefert APV [indirekte Beleuchtung] pro Pixel und nicht pro Objekt, sodass dynamische Objekte detaillierter und genauer beleuchtet werden können.

Da die Beleuchtung von Harold Halibutgrößtenteils weich ist und Echtzeit-Lichter für Spiegelungen verwendet werden, besteht kein großer Bedarf an gebackenen Schatten. Onat sah dies als eine Gelegenheit, einige der Lichtkarten und Punktlichter zu entfernen und stattdessen APV zu verwenden. "In etwa einer Woche stellte ich die meisten Assets auf reine Sondenbeleuchtung um, was durch APV großartig aussah und Stunden an Backzeit einsparte", sagt er. "Außerdem konnten wir so unterschiedliche Backsets für Tag und Nacht verwenden."

Beschleunigung der Iteration der Beleuchtung

Mit APV wurde die Iteration auf verschiedene Weise beschleunigt. Einer der wichtigsten Vorteile war die Verbesserung der Vorschauqualität, so dass SLOW BROS. genauer einschätzen konnte, wie die Beleuchtung aussehen würde, bevor es sich auf eine Reihe von Änderungen festlegte.

"Früher musste ich einfach hoffen, dass es gut aussieht, wenn ich die Einstellungen aufdrehe - nur um dann festzustellen, dass es einen Schatten gibt, an den ich nicht gedacht hatte", sagt er. "Mit APV habe ich eine Reihe von Einstellungen, die ich sowohl für das fertige Spiel als auch für meinen Iterations-Workflow dazwischen verwende, was mir sofort Ergebnisse liefert."

APV bietet auch viel mehr Spielraum, um Objekte in einer Szene unbesorgt zu bewegen. "Das hilft vor allem bei der Platzierung von Objekten - Stühle, Tische und so weiter -, weil ich Dinge verschieben kann, ohne dass die Lichtkarten kaputt gehen", sagt Onat. "Die meisten unserer Objekte tragen zur globalen Beleuchtung bei, aber da wir keine gebackenen Schatten haben, war es einfach, Dinge hinzuzufügen oder zu entfernen, und es gab uns eine Menge Flexibilität darüber, was wir während des Spiels einladen."

Onat nimmt Harolds Zimmer als Beispiel. Diese Szene verändert sich im Laufe des Spiels und füllt sich mit Erinnerungsstücken aus Harolds Abenteuer. Früher musste SLOW BROS. bei großen Objekten wie Plakaten Lightmaps verwenden, um sicherzustellen, dass sie mit anderen Details in der Szene übereinstimmen. Mit APV mussten sie nicht mehr die Einstellungen für jedes einzelne Objekt konfigurieren, was ihnen viel mehr Kontrolle bei der Iteration und beim Experimentieren ermöglichte.

"Es ist ein sehr schönes, modernes System im Vergleich zur manuellen Platzierung von Lichtsonden", sagt er. "Jetzt ist alles sehr konsistent. Das ist der Hauptvorteil für uns."

Upscaling für Konsolen

Die neue STP-Technologie (Spatial Temporal Post-Processing) von Unity Technologies, die ebenfalls in Unity 6 enthalten ist, war ausschlaggebend dafür, dass Konsolenspieler das gleiche grafische Erlebnis wie PC-Spieler haben. STP nimmt Frames, die mit einer niedrigeren Auflösung gerendert wurden, und skaliert sie ohne Verlust der visuellen Wiedergabetreue hoch. Zum Start hat SLOW BROS. mit dem Unity-Grafikteam zusammengearbeitet, um diese und andere experimentelle Unity 6-Features in den 2022 LTS Launch-Build zu portieren. Mit dieser Technologie konnte SLOW BROS. den Spielern auf Xbox Series X|S und PlayStation 5 ein konsistentes Spielerlebnis bieten.

Onat beschrieb, wie er den Upscaler zum ersten Mal verwendete: "STP fühlt sich für mich wie Zauberei an. Ich habe einen Stresstest gemacht, bei dem ich das Spiel auf 25 % der Auflösung in voller HD-Auflösung verkleinert habe, also auf 240p oder so... Ich konnte immer noch winzige Details wie den Text auf Schildern sehen, was eigentlich unmöglich sein sollte - ich meine, die Informationen sind in dieser Auflösung gar nicht mehr vorhanden!"

STP läuft auf allen Unity-unterstützten Plattformen, um die visuelle Qualität zu maximieren, egal wo die Spieler spielen. Und im Gegensatz zu vielen anderen Upscaling-Lösungen ist sie so konzipiert, dass die Leistung kostengünstig ist.

"Um deutlich zu machen, wie begeistert ich von STP bin", fährt Onat fort, "es ist besser als jede andere Upscaling-Technologie, die ich bisher verwendet habe, außer vielleicht DLSS, das in Bezug auf die Qualität ähnlich ist - aber STP läuft auf allem.

"Ich habe gesehen, wie Leute, die unser Spiel streamen, in das Menü gehen und FSR [FidelityFX™ Super Resolution] einschalten, einfach weil sie es gewohnt sind, das zu tun. Das bringt mich dazu, darüber nachzudenken, FSR und TAAU [Temporal Anti-Aliasing Upsampling] aus unserem Optionsmenü zu entfernen, weil ich einfach nicht glaube, dass sie verwendet werden sollten, wenn STP existiert - es gibt einfach keinen Grund dafür."

Mehr tun mit Unity

Harold Halibut ist eine bemerkenswerte technische Errungenschaft eines kleinen kreativen Teams, das so gut wie nichts über die Entwicklung von Spielen wusste und sich die neueste Grafiktechnologie von Unity zunutze gemacht hat. Das Ergebnis ist ein visuell atemberaubendes Multiplattform-Spiel, das wirklich nichts anderes auf dem Markt ist.

"Wir waren einfach ein Haufen kreativer Leute mit einer Idee. Die Leute, mit denen wir gesprochen haben, sagten uns, dass es unmöglich sei, das zu tun, was wir tun wollten", sagt Onat. "Mit Unity haben wir alles erreicht, was wir erreichen wollten, und sogar unsere eigenen Träume und Erwartungen übertroffen. Wir können uns nicht vorstellen, dass dies mit einem anderen Instrument möglich gewesen wäre.

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