Aprovecha las capacidades de trazado de rayos del HDRP de Unity con NVIDIA
Regístrate en el NVIDIA website para asistir al seminario web en vivo. Comenzará a las 10:00 AM hora del Pacífico, el miércoles 27 de enero de 2021, y durará aproximadamente una hora. Si no puedes asistir, podrás ver la sesión bajo demanda en un momento posterior.
Todos los asistentes al seminario web en vivo serán ingresados en un sorteo para tener la oportunidad de ganar una (1) NVIDIA® Quadro RTX™ 5000! Sin embargo, debes registrarte y asistir a todo el seminario web en vivo para ser elegible.
Para escenarios de iluminación, el trazado de rayos consiste en disparar rayos desde las cámaras o superficies hacia otras superficies y estructuras de luz, notablemente fuera del campo de visión de la cámara, para generar la iluminación. La producción cinematográfica y la visualización de alta gama utilizan el trazado de rayos de manera extensiva. Sin embargo, hasta hace poco, la cantidad de potencia de cálculo requerida para renderizar tales imágenes a una tasa de fotogramas razonable hacía que esta técnica fuera inutilizable para aplicaciones en tiempo real. Como consecuencia, se ha utilizado un método alternativo en los juegos durante décadas: la rasterización. En pocas palabras, consiste en sombrear los píxeles en pantalla averiguando qué luces los afectan, y de hecho no involucra el concepto de trazado de rayos en absoluto y tiene varias limitaciones debido a su naturaleza en el espacio de pantalla.
Afortunadamente, con la democratización del trazado de rayos acelerado por hardware que se encuentra en las últimas GPU de consumo, el trazado de rayos puede pronto convertirse en la nueva norma para generar iluminación, especialmente en plataformas de gama alta. El High Definition Render Pipeline (HDRP) ofrece un pipeline híbrido de trazado de rayos, al mezclar técnicas de rasterización tradicionales y de trazado de rayos. Ofrece versiones de trazado de rayos de efectos de iluminación comunes, como oclusión ambiental (AO), reflejos, iluminación global (GI), dispersión subsuperficial y sombras.
Por ejemplo, echa un vistazo a esta impresionante exhibición del BMW Serie 8 Coupé 2019, un fruto de la colaboración entre Unity, NVIDIA y BMW. Demuestra cómo el trazado de rayos en tiempo real puede ofrecer resultados fotorrealistas, a una fracción del tiempo y costo de las soluciones de renderizado fuera de línea.
El trazado de rayos en HDRP está actualmente en vista previa, lo que significa que no necesariamente está listo para producción. Sin embargo, eres más que bienvenido a experimentar con ello y darnos tu opinión en los foros.
El seminario web aprovechará la nueva plantilla HDRP disponible en Unity 2020.2.
Por lo tanto, podrás seguir las instrucciones dadas en el seminario web, después de haber descargado Unity 2020.2. Iniciar tu proyecto es muy simple: crea un nuevo proyecto en el Unity Hub, selecciona la plantilla High Definition Render Pipeline y presiona el botón Crear.
En su versión actual, la plantilla HDRP solo utiliza técnicas rasterizadas para renderizar la iluminación, a través de mapas de luz horneados, Grupos de Probes de Luz, Probes de Reflexión, Mapas de Sombra, etc. Así, el primer paso del seminario web consistirá en convertir rápidamente la plantilla para aprovechar el trazado de rayos.
Más tarde, presentaré en más detalle 4 de los principales efectos de trazado de rayos disponibles en HDRP, que son Ray Traced Ambient Occlusion, Reflections, Global Illumination, y Shadows. Finalmente, terminaré la sesión con el Path Tracing de HDRP, un enfoque más de fuerza bruta al trazado de rayos, que proporciona aún más fidelidad visual a costa de un tiempo de renderizado considerablemente mayor.
La oclusión ambiental en espacio de pantalla (SSAO) ha sido un elemento básico del renderizado en tiempo real para juegos durante más de una década. Se utiliza para simular la oclusión difusa del entorno, con el fin de mejorar el contacto visual entre objetos en el mundo y oscurecer la iluminación en áreas cóncavas. Sin embargo, este efecto, cuando se lleva demasiado lejos, puede producir halos alrededor de las geometrías, e incluso un aspecto caricaturesco. Además, uno de los principales inconvenientes de esta técnica de espacio de pantalla es su incapacidad para generar oclusión de objetos que se encuentran fuera del marco, ya que solo se basa en la información de profundidad disponible en el z-buffer. Por otro lado, este efecto sigue siendo excelente para manejar micro oclusión de pequeñas áreas en la perspectiva de la cámara, a un costo de rendimiento relativamente bajo.
Esperemos que, gracias al Ray Tracing, los rayos puedan dispararse a superficies más allá del frustum de la cámara, y por lo tanto puedan alcanzar objetos ubicados fuera del marco. De esta manera, puedes obtener una gran oclusión macro de objetos grandes ubicados alrededor de la cámara. Aunque técnicamente AO es solo una aproximación burda de la iluminación ambiental, puede complementar otras técnicas de iluminación como lightmaps o lightprobes, cuya resolución o densidad es limitada y por lo tanto incapaz de capturar micro oclusión.
De manera similar a SSAO, los reflejos en espacio de pantalla (SSR) solo pueden reflejar objetos ubicados en el marco: nuevamente, las superficies que no son inmediatamente visibles para la cámara no pueden ser reflejadas. Por ejemplo, mirar al suelo resultará en que la técnica SSR no pueda proporcionar información útil. Por lo tanto, SSR es muy aproximativa, y esta técnica tiende a tener muchos detractores, incluido el que habla, ya que una buena colocación de Reflection Probes estáticas puede a menudo proporcionar resultados más atractivos y menos distractores para la mayoría de los escenarios estáticos. Sin embargo, un área donde SSR brilla literalmente es al tratar con reflejos planos para superficies paralelas a la dirección de la vista, como suelos, paredes y techos. Un caso de uso óptimo para SSR sería una cámara cuyo ángulo de inclinación está bloqueado, como en un juego de carreras.
Con Ray Tracing, sin embargo, podemos acceder a información que reside fuera de la pantalla, y como consecuencia, podemos ofrecer un reflejo más exacto del mundo, al menos dentro de un cierto radio alrededor de la cámara, definido por el Light Cluster y la longitud de los rayos.
Una de las características más impresionantes del Ray Tracing es la capacidad de generar iluminación global en tiempo real, es decir, la simulación de la iluminación indirecta, o dicho de manera simple, la iluminación rebotando en el entorno.
Típicamente en motores de juego, la iluminación indirecta se maneja con técnicas precomputadas o de horneado, como light probes o lightmaps, y pueden ralentizar considerablemente el tiempo de iteración de los artistas y diseñadores que trabajan con la iluminación.
Afortunadamente, HDRP ofrece 2 técnicas para RTGI: una de Rendimiento y otra de Calidad. La primera está orientada a escenarios de alta tasa de fotogramas en luz directa, mientras que la segunda puede proporcionar resultados muy precisos en interiores más complejos gracias a múltiples rebotes y muestras, aunque a un costo computacional muy alto.
De forma predeterminada, al usar la calidad de filtrado de sombras Alta (PCSS), HDRP proporciona mapas de sombras de gran apariencia que simulan la suavidad natural de las sombras, mientras aseguran que permanezcan nítidas cerca de los proyectores de sombras, como en la vida real. Sin embargo, al usar la calidad de filtrado más económica Media , los resultados pueden ser decepcionantes, ya que todo el mapa de sombras se filtra uniformemente, independientemente de las distancias entre los proyectores y los receptores.
Los resultados pueden mejorarse drásticamente con sombras trazadas por rayos, disparando rayos desde las superficies hacia las luces para determinar la cantidad de oclusión entre ellas. Esto puede proporcionar, por lo tanto, una aproximación extremadamente realista de la sombra, a un costo de rendimiento moderado. ¡Además, HDRP admite sombras transparentes!
Finalmente, el trazado de caminos permite a los artistas generar una gran calidad de imagen significativamente más rápido que los renderizadores offline tradicionales. Los rayos se disparan desde la cámara y cada vez que golpean una superficie, disparamos otros rayos hacia otras superficies y luces (es decir, la estructura de clúster de luces). El viaje de los rayos entre la cámara y las luces se llama un camino, de ahí el nombre trazado de caminos.
La ventaja del trazado de caminos sobre los otros métodos de trazado de rayos mencionados anteriormente es que proporciona un proceso unificado para generar toda la iluminación, como sombras, reflejos, refracción e iluminación global. Los principales inconvenientes de esta técnica son el tiempo de renderizado y el ruido. Sin embargo, para este último, podemos acumular muestras durante varios segundos para lograr resultados menos ruidosos.
Esperamos que, después de ver este próximo webinar, tengas una comprensión mucho mejor de las características clave de trazado de rayos disponibles en Unity, y deberías poder aumentar enormemente la calidad visual de tus visualizaciones e incluso juegos en tiempo real.
Esperamos tu asistencia al webinar, así como responder a tus preguntas en vivo. Y no olvides que también puedes hacer preguntas y dejarnos comentarios en el foro de trazado de rayos de Unity.
Pierre Yves Donzallaz (Gerente de Arte Técnico, I+D, Gráficos) es un artista de iluminación experimentado con más de una década de experiencia AAA en el campo del renderizado en tiempo real. Tiene una sólida formación técnica y artística y se especializa en iluminación, embellecimiento de niveles, UX, diseño de herramientas y mejoras en el flujo de trabajo.
Ha trabajado en juegos galardonados y grandes producciones AAA, incluyendo la serie Crysis, Ryse: Hijo de Roma, Grand Theft Auto V, y Red Dead Redemption 2.
Actualmente es miembro del equipo de gráficos de I+D de Unity, donde lidera a otros artistas técnicos cuya misión es mejorar la eficiencia de los artistas, educar a los usuarios a nivel global y desarrollar nuevas herramientas, flujos de trabajo y características gráficas junto a ingenieros y diseñadores.
Anis Benyoub (Programador Gráfico Senior, I+D, Gráficos) está trabajando actualmente en la extensión de los pipelines de renderizado para juegos y aplicaciones en tiempo real para soportar el trazado de rayos en tiempo real. Anis es un apasionado de la integración de Monte Carlo, el renderizado basado en la física y el rendimiento en tiempo real (y le encanta compartir su conocimiento con la comunidad).
Antes de Unity, trabajó en Pretty Simple Games como ingeniero gráfico, en Autodesk como ingeniero de I+D en 3D en 3DS Max, y luego como ingeniero de software central en el motor de juego Stingray. Posee una Maestría en Ciencias de la Computación de Ecole Polytechnique de Montréal con un enfoque en Gráficos por Computadora y títulos de M.Eng en Ciencias de la Computación de INSA Lyon.