Iluminando el mundo submarino de Harold Halibut

Descubre cómo SLOW BROS. ha utilizado la última tecnología de gráficos HDRP de Unity para crear un juego visualmente impresionante que lleva años gestándose.

¿Cómo crea un pequeño equipo un mundo rico en detalles que funcione en todas las plataformas? SLOW BROS. Harold Halibut es una aventura narrativa única construida a partir de objetos hechos a mano. Cada una de las docenas de personajes y escenarios del juego comenzó como una escultura o un diorama antes de ser importado a Unity, e incluso los activos 2D -partículas, calcomanías y animaciones 2D- están dibujados a mano.

Para preservar la calidad visual de estos activos en el editor, SLOW BROS. renderiza los gráficos de Harold Halibututilizando el High Definition Render Pipeline (HDRP). El equipo de gráficos de Unity trabajó con SLOW BROS. para probar varias funciones de Unity 6 en un entorno de producción. Esto significa que Harold Halibut pudo lanzarse con efectos visuales potenciados por las últimas funciones de Unity 2022 LTS, junto con la tecnología de iluminación y ampliación de escala de Unity 6.

Los resultados:

• Importación a Unity de casi 1.000 objetos hechos a mano con más de 600 m² de materiales del mundo real.
• Renderizado de más de 30 GB de datos de texturas de alta resolución y sin mosaico en todas las plataformas de destino mediante texturizado virtual en tiempo real.
• Mejora significativa del rendimiento sin comprometer la calidad visual gracias al Post Processing Espacial-Temporal (STP) de Unity 6 .

Reunir a la tripulación

El desarrollo de Harold Halibutcomenzó hace 14 años, cuando los cofundadores de SLOW BROS. Onat Hekimoglu, Fabian Preuschoff, Daniel Beckmann y Ole Tillmann decidieron crear un juego. Aunque tenían poca experiencia en el desarrollo de juegos, este grupo de creativos poseía otros conocimientos prácticos que estaban ansiosos por aplicar en un nuevo contexto. Juntos fundaron SLOW BROS. y empezaron a dibujar, tallar, pintar, coser, construir y hacer maquetas, todo ello mientras adquirían los conocimientos técnicos necesarios para llevar estos objetos al editor de Unity.

Establecer la visión

Como "juego hecho a mano", el aspecto visual de Harold Halibutes uno de sus principales argumentos de venta, por lo que para el equipo de SLOW BROS. era crucial que todos los personajes, entornos y efectos que habían creado en la vida real se reprodujeran fielmente en el editor. "Queríamos un mundo coherente que no pareciera un 'videojuego', y no queríamos hacer concesiones a la hora de contar la historia que queríamos contar", dice Onat.

Harold Halibut transcurre a bordo de la Fedora I, una nave espacial con forma de submarino varada en un planeta oceánico tóxico. El juego se centra en explorar la nave y conocer a la tripulación, por lo que SLOW BROS. sabía que tenía que hacer que el entorno pareciera vivo y vivido para mantener a los jugadores interesados en la historia.

"La idea principal es contraria a lo que se hace en la mayoría de los juegos, en los que se conduce al jugador al siguiente lugar", prosigue Onat. "Queremos que el jugador explore Fedora y memorice el trazado mientras tropieza con un montón de cosas interesantes por el camino".

En busca de un aspecto íntimo y cinematográfico que atrajera a los jugadores, SLOW BROS. se marcó como prioridad contar siempre con la versión más reciente de Unity. Desde Unity 4.6, Harold Halibut se ha basado casi por completo en versiones beta del editor y se ha actualizado con cada nueva versión (el equipo no se decidió por la 2022.3 hasta poco antes del lanzamiento). Algunos estudios podrían considerarlo arriesgado, pero para SLOW BROS. tener acceso a la última tecnología gráfica era esencial para lograr su visión.

"Debido al reducido tamaño de nuestro equipo y a nuestro limitado presupuesto, tuvimos que buscar formas y crear flujos de trabajo y herramientas para conseguir la calidad AAA que pretendíamos", explica Onat. "Pasar a HDRP supuso una gran diferencia por el desvanecimiento realista de la luz, el tratamiento diferente de la especularidad, el tratamiento de los materiales en general, la ciencia del color... Todo se veía mucho mejor".

Escanear los modelos

Al trabajar con objetos reales, SLOW BROS. no tuvo que crear modelos de personajes en 3D ni entornos en el editor, pero el proceso conllevó limitaciones únicas. Para garantizar una iluminación correcta desde el punto de vista físico, la coherencia en cada activo escaneado era crucial. Todos los modelos y decorados se iluminaron de la forma más plana posible durante el proceso de fotogrametría, se escanearon y se introdujeron en Adobe Substance Painter para limpiar los restos de luz, antes de importarlos a Unity y animarlos mediante captura de movimiento.

Este proceso de fotogrametría significa que casi no hay texturas de mosaico tradicionales en el juego, y las texturas son archivos masivos. La mayoría de las texturas están entre 4K (20 MB) y 8K (80 MB), lo que suma rápidamente. "Un material suponía casi medio gigabyte para un solo fragmento de una escena", dice Onat.

Streaming Virtual Texturing ayudó al equipo a optimizar el uso de memoria sin comprometer la resolución de las texturas y, como resultado, Harold Halibut tiene más de un gigabyte de memoria libre en las consolas. "Podemos asignar cuánta memoria queremos gastar en las texturas", explica Onat. Básicamente, podemos decir: "Sólo queremos utilizar 512 MB de memoria de texturas", y eso será constante durante todo el juego, independientemente de cuántos objetos o cuántas cosas diferentes rendericemos, porque todo se obtiene en el espacio de pantalla en función de lo que ve la cámara. Realmente ayuda".

Elegir un renderizador

Iluminar los modelos de los personajes de Harold Halibuty el mundo submarino fue uno de los mayores retos, y es la principal razón por la que SLOW BROS. pasó del Built-in Render Pipeline a la primera versión experimental del HDRP.

Antes de estudiar diseño de juegos, Onat trabajó en el cine, por lo que abordó la iluminación de Harold Halibut desde la perspectiva de un director de fotografía. Iluminaba los objetos en la vida real para ver cómo quedaban en distintas condiciones y, a continuación, utilizaba puntos de luz y mapas de luz en tiempo real para recrearlos en el editor. Esto creaba el aspecto adecuado, pero también conllevaba una importante sobrecarga que repercutía en el rendimiento.

Onat empezó a experimentar con soluciones para gestionar equipos de iluminación más complejos, lo que le llevó al HDRP. Descubrió que su sistema de renderizado por mosaicos y clústeres aceleraba drásticamente los cálculos de iluminación en comparación con la iluminación multipase, más lenta, utilizada en Built-In Render Pipeline. Aunque el HDRP era una tecnología emergente, Harold Halibut aún estaba lejos de salir al mercado, así que SLOW BROS. decidió hacer el cambio... y acabó viendo su juego bajo una luz totalmente nueva.

"Además de todos los nuevos efectos de posprocesamiento, volumetría, etc., incluso la forma de renderizar los colores en HDRP era drásticamente diferente", afirma Onat. "Una vez que tuvimos todos los recursos en el editor, la iluminación en Unity resultó muy natural. Fue en un momento en el que nadie debería haber utilizado HDRP en producción, pero me quedé alucinado con los resultados".

Optimizar la iluminación

Desde que adoptó el HDRP, SLOW BROS. ha colaborado estrechamente con el equipo de gráficos de Unity para probar nuevas funciones y capacidades a cambio de apoyo técnico. Los volúmenes de sonda adaptativos (APV) de HDRP, que llegaron con Unity 6, cambiaron la configuración de iluminación de Harold Halibutal acelerar los flujos de trabajo y aumentar el rendimiento.

Los APV son una rejilla de 4x4x4 de sondas de luz, colocadas automáticamente y en función de la densidad de geometría en una escena para facilitar la iluminación indirecta horneada. Al ser adaptativo, el APV generará sondas más densamente colocadas en zonas con más geometría y menos sondas en zonas con menor densidad de geometría.

Harold Halibut hace un uso liberal de la iluminación horneada, que puede ahorrar rendimiento en tiempo de ejecución, sin embargo puede ralentizar la iteración debido a los tiempos de horneado. La iluminación horneada también puede dar lugar a ligeras incoherencias visuales, sobre todo con objetos dinámicos como modelos de personajes y objetos grandes. El uso de las nuevas funciones de iluminación de Unity aceleró estos lentos tiempos de iteración y mejoró las incoherencias visuales.

"Antes de APV, utilizábamos sondas de luz para la iluminación indirecta de objetos dinámicos como los personajes, pero esto provocaba imprecisiones, sobre todo en zonas con muchos contrastes de luz o sombras intensas, ya que a cada malla sólo se le podía aplicar una única sonda", explica Onat. A diferencia de las sondas de luz tradicionales, APV [proporciona iluminación indirecta] por píxel en lugar de por objeto, por lo que los objetos dinámicos pueden recibir una iluminación más detallada y precisa.

Como gran parte de la iluminación de Harold Halibutes suave y utiliza luces en tiempo real para la información especular, no hay mucha necesidad de sombras horneadas. Onat vio esto como una oportunidad para eliminar algunos de los lightmaps y luces puntuales y utilizar APV en su lugar. "En aproximadamente una semana cambié la mayoría de los activos para que se iluminaran sólo con sonda, lo que se veía muy bien a través de APV y ahorraba horas de tiempo de horneado", dice. "Además, esto nos permitió utilizar diferentes juegos de horneado para entornos diurnos y nocturnos".

Acelerar la iteración de la iluminación

El uso de APV aceleró la iteración de varias maneras. Una de las ventajas más significativas fue la mejora de la calidad de la vista previa, que permitió a SLOW BROS. evaluar con mayor precisión el aspecto de la iluminación antes de comprometerse por completo con una serie de cambios.

"Antes, sólo tenía que esperar que, al subir los ajustes, se viera bien, sólo para descubrir que hay una sombra en la que no había pensado", dice. "Con APV, tengo un conjunto de ajustes que uso tanto para el juego final como para mi flujo de trabajo de iteración intermedio, lo que me da los resultados de inmediato".

APV también proporciona mucho más margen para mover objetos en una escena sin preocupaciones. "Me ayuda sobre todo a colocar los recursos (sillas, mesas, etc.), porque puedo moverlos sin romper los mapas de luz", explica Onat. "La mayoría de nuestros objetos contribuyen a la iluminación global, pero como no tenemos sombras horneadas, fue fácil añadir o quitar cosas, y nos dio mucha flexibilidad sobre lo que estábamos cargando durante el juego".

Onat pone como ejemplo la habitación de Harold. Esta escena cambia a medida que los jugadores avanzan, llenándose de recuerdos de la aventura de Harold. Antes, con las sondas de luz, SLOW BROS. tenía que utilizar lightmaps en objetos grandes, como carteles, y emplear iluminación horneada para garantizar que se vieran coherentes con otros detalles de la escena. Con APV, ya no necesitaban configurar los ajustes de cada objeto individual, lo que les permitía tener mucho más control durante la iteración y la experimentación.

"Es un sistema muy agradable y moderno en comparación con la colocación manual de sondas luminosas", afirma. "Ahora, todo es muy coherente. Esa es la principal ventaja para nosotros".

Aumento de escala para consolas

La nueva tecnología de escalado Spatial Temporal Post-Processing (STP) de Unity, también incluida en Unity 6, fue crucial para ofrecer a los jugadores de consola la misma experiencia gráfica que a los de PC. STP toma fotogramas renderizados a baja resolución y los amplía sin pérdida de fidelidad visual. Para el lanzamiento, SLOW BROS. ha trabajado con el equipo de gráficos de Unity para incluir esta y otras funciones experimentales de Unity 6 en su versión de lanzamiento 2022 LTS. Esta tecnología permitió a SLOW BROS. ofrecer una experiencia de juego consistente a los jugadores de Xbox Series X|S y PlayStation 5.

Onat describió la primera vez que utilizó el upscaler: "STP me parece magia. Hice la prueba de estrés reduciendo el juego al 25% de la resolución en Full HD, es decir, a 240p más o menos... Aún podía ver pequeños detalles como el texto de las señales, lo que parece que debería ser imposible... Quiero decir, ¡la información ya ni siquiera está ahí en esa resolución!".

STP está diseñado para ejecutarse en todas las plataformas compatibles con Unity para maximizar la calidad visual dondequiera que jueguen los jugadores. Y, a diferencia de muchas otras soluciones de ampliación, está diseñada para ser rentable en cuanto a rendimiento.

Para que quede claro hasta qué punto me ha sorprendido STP", continúa Onat, "es mejor que cualquier otra tecnología de escalado que haya utilizado, aparte quizá de DLSS, que es similar en términos de calidad, pero STP funciona con todo".

"He visto a gente que retransmitía nuestro juego entrar en el menú y activar FSR [FidelityFX™ Super Resolution], simplemente porque están acostumbrados a hacerlo. Me hace pensar en eliminar FSR y TAAU [Temporal Anti-Aliasing Upsampling] de nuestro menú de opciones, porque no creo que deban usarse cuando existe STP - simplemente no hay razón".

Hacer más con Unity

Harold Halibut es un notable logro técnico de un pequeño equipo creativo que pasó de no saber casi nada de desarrollo de juegos a aprovechar la última tecnología gráfica de Unity. El resultado es un juego multiplataforma visualmente impresionante que no tiene parangón en el mercado.

"Éramos un grupo de creativos con una idea. La gente con la que hablábamos nos decía que era imposible hacer lo que queríamos", afirma Onat. "Con Unity hemos conseguido todo lo que queríamos, e incluso hemos superado nuestros propios sueños y expectativas. No podemos imaginar que esto hubiera sido posible con ninguna otra herramienta".

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