Explorer, apprendre et créer avec le nouveau modèle de scène du HDRP
Nous sommes ravis de partager notre tout nouveau modèle pour le High Definition Render Pipeline (HDRP), qui aide les débutants à se familiariser avec les configurations d'éclairage multi-pièces, les intensités d'éclairage basées sur la physique, et bien d'autres choses encore.
La scène a été créée par un petit groupe de vétérans de l'industrie du jeu vidéo composé d'artistes de l'environnement 3D, d'artistes VFX, d'artistes de l'éclairage et d'artistes techniques. Ils ont déjà travaillé sur des licences de jeux mondialement connues telles que Assassin's Creed, Batman : Arkham, Crysis, FIFA, Grand Theft Auto, Need for Speed, Red Dead Redemption et Watch Dogs.
Vous pouvez exécuter le modèle HDRP sur votre machine en téléchargeant Unity 2020.2 et en lançant un projet HDRP dans Unity Hub. Créez un nouveau projet, sélectionnez le modèle High Definition Render Pipeline et cliquez sur le bouton Créer.
Je vous encourage également à diffuser le modèle à partir du nuage en utilisant la plateforme Furioos d'Unity - vous n'avez besoin que d'un navigateur web ! Ce modèle nécessite l'utilisation de la souris et du clavier, et la durée de votre session sera limitée à 5 minutes.
Le HDRP dispose d'un ensemble de fonctionnalités adaptées aux graphiques haute fidélité sur du matériel haut de gamme (PC de bureau et consoles de jeu). Certaines techniques et certains concepts utilisés dans le cadre du HDRP peuvent être difficiles à comprendre pour les nouveaux venus ou pour toute personne qui n'est pas familiarisée avec les normes de l'industrie et les concepts photographiques. C'est pourquoi nous avons créé ce nouveau modèle de HDRP en tant qu'outil d'apprentissage.
Ces dernières années, vous avez peut-être utilisé le modèle suivant, qui présente un petit chantier de construction. Ce modèle ne présente pas de configuration d'éclairage physiquement correcte, ce qui constitue un inconvénient majeur lorsqu'il s'agit de comprendre les caractéristiques du HDRP.
Pour être plus précis, l'intensité du soleil dans l'ancien modèle était fixée à dix mille lux, soit dix fois moins que sa contrepartie réelle. Cela a des conséquences dramatiques sur l'ensemble du dispositif d'éclairage, notamment sur l'exposition et l'étalonnage des autres sources lumineuses. Cette configuration incorrecte a créé beaucoup de confusion pour les artistes et les concepteurs qui souhaitaient adopter un flux de travail basé sur la physique, et les débutants étaient forcément déconcertés par le caractère aléatoire des valeurs sélectionnées.
En écoutant les commentaires des utilisateurs, nous avons appris qu'ils souhaitaient davantage d'exemples de transitions entre l'intérieur et l'extérieur. Ces scénarios peuvent être très difficiles à gérer en raison des immenses variations d'exposition entre une zone extérieure très éclairée et un intérieur plus sombre, éclairé artificiellement.
Pour vous aider à comprendre comment l'éclairage est mis en place, j'ai préparé un aide-mémoire avec les valeurs importantes. Vous y trouverez les températures de couleur et les intensités des sources lumineuses les plus courantes, ainsi que les valeurs d'exposition, définies via le composant Volume d'exposition, pour plusieurs types de scènes.
Enfin, le système de volume du PRDH, bien que commun à de nombreux moteurs AAA, peut être déconcertant pour les débutants qui ne sont pas familiarisés avec les concepts hiérarchiques des volumes globaux et des dérogations locales qui sont nécessaires pour gérer les paramètres de rendu par emplacement. Par conséquent, l'ancien modèle, composé d'une seule zone, n'était pas en mesure de mettre en valeur le grand potentiel du système de volume.
Le nouveau modèle est configuré de manière physique, avec une intensité solaire réaliste de 100 000 lux et des expositions correctes pour chaque lieu. Les débutants disposent désormais d'une bonne configuration pour commencer à éclairer leurs scènes, et ils peuvent expérimenter en toute confiance avec ce modèle, sachant que l'éclairage est déjà correctement réglé.
Lorsque vous ouvrez le modèle HDRP, vous trouvez trois salles interconnectées avec des ambiances et des configurations d'éclairage distinctes. Chaque zone dispose de son propre ensemble de volumes locaux pour gérer l'exposition à l'aide du tout nouveau mode d'histogramme automatique. Ils comprennent également divers autres paramètres HDRP, tels que le brouillard volumétrique et la balance des blancs pour simuler l'action naturelle de votre cerveau ou la balance des blancs automatique d'un appareil photo.
N'hésitez pas à explorer l'environnement en passant en mode "Play" pour vous faire une idée de l'échelle et apprécier l'environnement d'un point de vue humain. Appuyez sur les touches WASD de votre clavier pour vous déplacer et utilisez la souris pour regarder autour de vous.
La première salle consiste en une arène circulaire éclairée par le soleil et dotée d'une grande plate-forme en béton, idéale pour tester vos actifs dans un environnement peu bruyant. La zone utilise largement les projecteurs de décalcomanies du PRDH pour simuler la saleté et les flaques d'eau, et ils fournissent également plus de variations visuelles en brisant le carrelage apparent sur les matériaux en béton.
En descendant l'escalier vers la deuxième salle, vous découvrirez un intérieur éclairé par la lumière naturelle, avec une cage d'arbre vitrée et des matériaux avancés tels que la transparence, la diffusion sous la surface et la tessellation. La zone offre également quelques effets spéciaux basés sur le GPU, sous la forme de poussière flottante et de papillons à l'intérieur de la cage de l'arbre. Un volume de densité sur mesure simule l'humidité plus élevée à proximité de la cage et crée de magnifiques rayons de lumière.
La pièce est une vitrine parfaite pour les capacités du GPU Lightmapper puisque la majorité de l'éclairage indirect est fourni par la seule ouverture dans le plafond. Cela permet à l'éclairage du soleil et du ciel de rebondir et de simuler de magnifiques gradients de lumière, mis en valeur par la peinture vibrante utilisée sur certains murs.
Si vous suivez la rampe menant à la troisième et dernière pièce, vous découvrirez un espace de vie ultra-minimaliste doté de projecteurs en temps réel, d'un ensemble de trois plafonniers et d'une longue bande lumineuse émissive qui, une fois de plus, tire parti du GPU Lightmapper.
La majeure partie de l'éclairage de cet espace est générée par des lumières artificielles, avec un usage intensif d'ombres douces, de biscuits lumineux (textures de projection) et de sondes de réflexion judicieusement placées. À l'approche des lampes, de subtils grains de poussière s'illuminent en traversant le faisceau lumineux.
Tout d'abord, la principale contrainte de ce projet était une limite de 100 mégaoctets ! Selon les normes actuelles, il s'agit d'une très petite quantité de données, en particulier en ce qui concerne les budgets de texture, notamment pour l'albédo, les normales, les cartes de lumière et les sondes de réflexion. Cependant, la petite taille du modèle permet aux utilisateurs de télécharger et d'importer le paquet HDRP très rapidement, où qu'ils se trouvent dans le monde, et il est conforme aux limites de taille internes des modèles Scriptable Render Pipeline (SRP) au moment de sa production.
Pour utiliser au mieux notre budget de données, nous avons décidé d'adopter un style architectural brutaliste avec des formes fortes, des matériaux simples et un petit nombre d'accessoires réutilisables. Néanmoins, nous n'avons pas hésité à utiliser des formes géométriques complexes pour cet environnement, en particulier des formes courbes et inclinées, ce qui peut poser de nombreux problèmes en ce qui concerne la cuisson de la lumière et le placement des GameObjects de rendu en forme de boîte, tels que les sondes de réflexion et les volumes.
Pour gérer la boîte à ciel, nous avons décidé de ne pas inclure de texture HDRI personnalisée (et gourmande en mémoire), car cela aurait radicalement augmenté la taille du modèle. Au lieu de cela, nous nous appuyons sur l'IRHD intégrée, à faible résolution, du PRDH. Le principal inconvénient est qu'il ne comprend pas de disque solaire.
Enfin, l'une des principales victimes de cette limite de 100 Mo a été Reflection Probes. Une résolution maximale de 256 pixels a dû être utilisée afin de minimiser l'empreinte mémoire des 18 sondes de réflexion dans la scène.
Ce type de résolution est courant dans les jeux. Néanmoins, si vous avez besoin de réflexions précises pour vos ressources en miroir, rien ne vous empêche d'augmenter la résolution des sondes de réflexion dans une ressource HDRP, puis de recréer les sondes de réflexion sur votre machine locale. Il est évident que l'impact sur les performances de la mémoire augmentera en fonction de la résolution et de la taille du cache de la sonde.
Le modèle offre plusieurs niveaux de qualité pour fonctionner sur une grande variété de matériel. Allez dans Édition > Paramètres du projet > Qualité et choisissez entre les paramètres Faible, Moyen et Élevé. Par exemple, en mode basse qualité, le brouillard volumétrique est désactivé pour maximiser le taux de rafraîchissement. À l'autre extrémité de l'échelle, le réglage élevé offre des ombres douces avec une approximation de la pénombre et des effets avec un nombre d'échantillons plus élevé.
Le projet utilise un mélange de lumières en temps réel, de cartes lumineuses et de sondes lumineuses. L'ensemble de la structure et les actifs les plus importants tirent parti du GPU Lightmapper. Par conséquent, la plupart des lumières sont réglées sur Mixte, et la cuisson de la lumière est générée à l'aide du mode indirect cuit. Cela permet d'obtenir un rebond de lumière doux ainsi que des ombres d'occlusion magnifiquement lisses, tout en garantissant que l'éclairage direct et l'ombrage restent entièrement en temps réel.
Les petits objets, en revanche, s'appuient sur un réseau de sondes lumineuses réparties sur l'ensemble de la scène, plutôt que sur l'approche plus lente de la cartographie de la lumière. Je recommande toujours de passer un peu de temps à minimiser les temps de cuisson en forçant les petits objets à ne recevoir l'IG que des sondes lumineuses, et/ou en les empêchant de contribuer à l'IG dans la fenêtre de l'inspecteur du rendu de la maille.
En outre, pour vous permettre d'expérimenter différents niveaux de qualité d'éclairage indirect, j'ai fourni plusieurs préréglages de Light Baking pour le GPU Lightmapper, accessibles via les paramètres d'éclairage sous Fenêtre > Rendu > Éclairage. Par exemple, en utilisant une Geforce RTX 2070 Super raisonnable, le préréglage Brouillon devrait produire un résultat extrêmement rapide mais tacheté en 10 secondes, idéal pour les itérations rapides, tandis que les paramètres Ultra produiront des lightmaps extrêmement propres en seulement quatre minutes pour des rendus de qualité production.
Néanmoins, votre kilométrage peut varier en fonction de votre GPU. C'est pourquoi je vous recommande d'expérimenter différents paramètres qui peuvent grandement influencer la qualité et le temps de cuisson, en particulier le nombre d'échantillons indirects et la densité de Texel.
Au fur et à mesure de l'apparition de nouvelles fonctionnalités du HDRP, le modèle sera mis à jour pour les présenter, alors gardez un œil sur les prochaines versions d'Unity et du HDRP. Restez à l'écoute de ma prochaine conférence Unite Now, où j'expliquerai plus en détail comment j'ai configuré l'éclairage dans ce nouveau modèle, ainsi que les volumes, l'exposition, le lightmapper, les effets de post-traitement et bien d'autres fonctionnalités du HDRP. Inscrivez-vous également à ce prochain webinaire NVIDIA au cours duquel je vous expliquerai comment activer et régler les effets de ray tracing dans ce modèle. Si vous vous inscrivez et participez à l'intégralité du webinaire, vous avez une chance de gagner une NVIDIA Quadro RTX 5000 !
En attendant, jetez un coup d'œil à ma précédente session Unite Now, intitulée Achieving high fidelity graphics for games with the HDRP, où je présente les caractéristiques importantes du HDRP et des concepts physiques tels que l'exposition et les intensités d'éclairage. Vous trouverez également d'autres ressources d'apprentissage HDRP dans cet article de blog, Créez des graphiques époustouflants avec ces ressources High Definition Render Pipeline.
Nous espérons que vous trouverez ce nouveau modèle éducatif et nous attendons avec impatience de voir comment vous l'utiliserez.
Pierre Yves Donzallaz (Technical Art Manager, R&D, Graphics) est un artiste de l'éclairage expérimenté avec plus d'une décennie d'expérience AAA dans le domaine du rendu en temps réel. Il possède un solide bagage technique et artistique et se spécialise dans l'éclairage, l'embellissement des niveaux, l'interface utilisateur, la conception d'outils et l'amélioration du flux de travail.
Il a travaillé sur des jeux primés et des productions AAA de grande envergure, notamment le jeu vidéo Crysis Ryse : Son of Rome, Grand Theft Auto Vet Red Dead Redemption 2.
Il est actuellement membre de l'équipe graphique R&D d'Unity, où il dirige des artistes techniques dont la mission est d'améliorer l'efficacité des artistes, d'éduquer les utilisateurs dans le monde entier et de développer de nouveaux outils, flux de travail et fonctionnalités graphiques aux côtés d'ingénieurs et de concepteurs.
