За кулисами системы освещения в реальном времени PikPok для Into the Dead: Наши самые темные дни

Узнайте, как программисты и художники по освещению PikPok создали, оптимизировали и реализовали динамическую, работающую в реальном времени настройку освещения для Into the Dead: Наши самые темные дни с использованием Высококачественного рендеринга (HDRP) в Unity 6.

Как создать реалистичное освещение для игры ужасов? PikPok’s Into the Dead: Наши самые темные дни — это игра на выживание в 2.5D, действие которой происходит во время зомби-апокалипсиса. Игроки управляют группами выживших, пытающихся сбежать из города, исследуя заброшенные здания для сбора припасов и укрепления своих временных баз против ночных атак нежити.

Художественное направление игры подчеркивает производительность тяжелого освещения в реальном времени и атмосферу, чтобы передать нестабильность разрушающегося города. Каждый уровень состоит из детализированной 3D-среды, по которой можно перемещаться на 2D-плоскости, и эта перспектива 2.5D создала технические проблемы для художников по освещению и окружению PikPok. Огромное количество динамических состояний освещения на каждом уровне — от переходов день/ночь до колебаний в игровой электросети — часто означало рендеринг десятков источников света в реальном времени одновременно, иногда с несколькими сценариями освещения, видимыми одновременно.

Узнайте, как PikPok подошел к этим проблемам освещения, используя HDRP в первый раз, и усовершенствовал винтажный вид для своей последней игры ужасов.

Результаты:

• Достигнуты показатели производительности для увеличенного 1080p 60 fps в высоком качестве на RTX 2070 или лучше, с решением без запекания света
• Отрисовано до восьми источников света, отбрасывающих тени в реальном времени на экране и до 70 источников света, отбрасывающих тени на уровень
• Реализована комплексная система приоритетов LOD для света
• Обеспечен цикл рендеринга теней ‘по кругу’ во время выполнения для улучшения темпа кадров с использованием HDRP для рендеринга теней по запросу и кэширования
• Создан набор инструментов для оптимизации уровней для художников, чтобы точно настроить и удалить ненужные источники света, отбрасывающие тени

Определение новой игровой идентичности

PikPok приняла несколько обдуманных решений по дизайну игры, чтобы переориентировать Into the Dead на более «хардкорную» аудиторию, используя более мощное оборудование ПК. «Эта третья игра является очень амбициозным введением в [Into the Dead],» говорит Кара Саттон, главный издатель студии. «Она гораздо больше сосредоточена на управлении и вводит гораздо больше предыстории, больше персонажей и больше глубины в игровой процесс.»

Предыдущие Into the Dead игры были неясно установлены в Техасе 1980-х годов, но Наши самые темные дни делает это официальным, с событиями, происходящими в августе 1980 года в вымышленном городе Уолтон, Техас. Художественное направление стремилось оживить эту обстановку, вызывая аутентичный вид фильмов 80-х, не полагаясь на постобработку, такую как грейдинг.

«Мы хотели, чтобы цвета естественно проявлялись через камеру, как это было в фильмах того времени, в отличие от сегодняшнего дня, когда вы бы добавляли синие в тени или желтые в светлые участки на постобработке,» объясняет Э’ван Джонстон, главный художник PikPok. «Идея заключалась в том, чтобы использовать освещение для закрепления момента времени, и все как-то развивалось оттуда.»

Свет и тень играют критическую роль в игре ужасов, где все технически отображается на экране одновременно. «В 3D-игре то, что вы видите, контролируется направлением, в котором вы смотрите. С 2.5D вы видите только то, что мы решили, что вы можете видеть», — говорит Харриет Преббл, стратег контента в PikPok. «Когда зомби прячется в тенях и затем появляется в вспышке света — это единственное изменение освещения вызывает страх в каждой невидимой области.»

Оценка графических конвейеров

Приведение этого амбициозного переосмысления Into the Dead к игрокам на ПК потребовало графического рендерера, способного генерировать качественное, физически обоснованное атмосферное освещение. Во время предпроизводства PikPok использовал Universal Render Pipeline (URP) в тандеме с сторонними инструментами для имитации объемного освещения, но этот подход становился все менее устойчивым по мере продвижения разработки.

Команда решила исследовать HDRP, который предлагал объемное освещение и туман решения из коробки. И потому что Into the Dead: Our Darkest Days создается в Unity 6, художники также могли воспользоваться новыми функциями HDRP, такими как IES световые профили и глобальное освещение в пространстве экрана (SSGI) – инструментами, которые старший программист Сэм Уин-Мейсон говорит, что были «необходимы» для реализации визуального стиля игры.

«Самое значительное решение, которое мы приняли относительно освещения в Into the Dead: Our Darkest Days, заключалось в том, чтобы сделать весь конвейер реальным временем», — говорит он. «С точки зрения процесса наши локации могут быть посещены в разное время суток, и рабочий процесс, требующий статической запекания каждого уровня в различных условиях освещения, замедлил бы время итерации с большим количеством уровней, которые нам нужно было создать.»

Определение проблем

Каждый уровень в Into the Dead: Наши самые темные дни состоят из внешней среды и как минимум одного многофункционального здания. Во время миссий (или "сборов" в игре) игроки обыскивают заброшенные дома, церкви, магазины записей, полицейские участки, аркады и многое другое в поисках припасов, исследуя каждую среду с бокового ракурса. Переходы между помещениями и улицей обычны, игроки прыгают из окон или карабкаются по пожарным лестницам к безопасности. А в ситуациях, когда они погружаются в темноту, игроки полагаются на (реальное время) фонарик, чтобы осветить окружающую обстановку.

"Обычно в играх вам нужно освещать только ближайшую среду персонажей до определенной степени, и вы можете отключить часть фона или скрыть некоторые вещи," говорит Сэм. "В нашем случае у нас на экране много, много комнат одновременно, все освещены с очень высокой четкостью, и много, много источников света в реальном времени для таких вещей, как динамические тени, мерцающее затухание и другие техники, которые мы используем для создания ужаса." Эта перспектива, очевидно, была очень сложной для производительности освещения."

Создание пользовательских инструментов для художников

Поскольку требования к освещению Into the Dead: Наши самые темные дни настолько требовательны, все в игре оптимизировано вокруг них. Прежде чем уровни будут добавлены в сборку, они проходят строгую серию оптимизаций, чтобы сделать их максимально производительными. Чтобы помочь художественной команде в этой задаче, техническая команда PikPok создала коллекцию пользовательских инструментов редактора для оптимизации уровней и освещения в реальном времени 3D.

Система оптимизации уровней включает инструмент для помощи в выявлении ситуаций, которые могут привести к shadow atlas переполнению. Он имитирует вид игровой камеры сцены, пока она строится в редакторе, и помечает любые объекты ниже определенного размера в пространстве экрана. Все, что не вносит значительного вклада в освещение уровня, может быть отключено с помощью одного клика, экономя ценное пространство атласа теней во время выполнения.

Другой пользовательский инструмент, система оптимизации света, также помогает гарантировать, что узкие места производительности не затмевают опыт игрока. «Самое дорогое в освещении в реальном времени — это определенно отрисовка объектов, отбрасывающих тени», — говорит Сэм. «Суть наших систем выполнения — это наша система оптимизации света. Когда уровень создается, художники назначают приоритет для источников света в сцене, и это работает с нашей комплексной системой LOD света, чтобы динамически уменьшать разрешение карты теней для источников света, находящихся дальше от персонажа игрока или игровой зоны.»

Благодаря системе оптимизации света источники света могут обновлять свои тени только тогда, когда они или их конус света видны на экране. Отрисовка карты теней запланирована по круговому графику, минимизируя нагрузку на ЦП и ГП. «Ни одна из этих систем не была бы возможна для нас без детального контроля HDRP над кэшированием и отрисовкой карт теней света», — отмечает Сэм.

Освещение на практике

Художники PikPok используют многосценарную настройку для работы над окружениями для Into the Dead: Наши Темные Дни. Каждая сцена имеет соответствующую дневную и ночную версию, содержащую высокоуровневые префабы, определяющие ее соответствующие условия освещения, с идеей, что больше условий можно добавить по мере продвижения разработки.

«Эти префабы содержат направленный свет, представляющий Солнце или Луну, и также имеют стандартные профили освещения, чтобы определить такие вещи, как наше физически основанное небо, слои облаков, настройки экспозиции, локальные объемы тумана, а также любые атмосферные эффекты, которые мы хотим приписать конкретному условию освещения, например, пыль, летящую по земле», — говорит Э’ван.

Разработка Into the Dead: Наши Темные Дни в Unity 6 означала, что команда освещения имела доступ к профилям света IES, чтобы помочь расположить игру в 1980-х годах. Профили света IES (Общество освещения) — это стандартные отраслевые файлы данных, которые определяют точную форму и распределение интенсивности света, излучаемого реальными источниками света, такими как лампы, лампочки или светильники. Многие производители предоставляют свои собственные профили данных, чтобы художники по освещению могли точно воспроизвести атмосферу их продуктов. «Они в основном световые печенья на стероидах», — говорит Сэм.

«Большинство наших огней в игре используют профили IES, чтобы создать эффект затухания света, проецируемого в сцену», — говорит Э’ван. «Это помогает с физичностью и ощущением того, что это настоящие огни, в отличие от CG-света, который не имеет никаких деталей или нюансов в проецируемом световом луче.» Они также влияют на такие вещи, как объемный туман.»

«Когда у вас есть такой лампа в стиле 80-х в гостиной или тип уличного света в разреженной среде, вы можете определить обстановку на основе выбора освещения — от качества или типа лампочки до цвета света», — добавляет Харриет. «Мы почти можем продать красоту Наших самых темных дней только с помощью освещения.»

В настоящее время пробы отражения являются единственной формой запеченного освещения в Into the Dead: Наши самые темные дни, и даже они имеют компонент в реальном времени. «Наши запеченные пробы отражения содержат динамический компонент, который управляет множителями пробы в ответ на высокоуровневую систему питания», — говорит Э’ван. «Если свет гаснет или колеблется по какой-то причине, отражения в сцене должны реагировать на это. В этих ситуациях мы снижаем множитель на пробе отражения до 0.01, что создает эффект отражающего света в этой сцене, модулирующего с колебаниями в энергосистеме Уолтона.»

Решение проблем

В дополнение к преодолению проблем с производительностью освещения в Into the Dead: Наши самые темные дни в реальном времени, команде художников PikPok пришлось справляться с творческими вызовами 2.5D перспективы игры.

Объемный туман почти обязательно присутствует в игре ужасов с высоким разрешением, но срезовая перспектива делает его ползучие щупальца трудными для сдерживания. «Наш вид кукольного домика в разрезе означает, что туман, в терминах глобального тумана, не может продвигаться вперед через этот разрез к камере», объясняет Э’ван. «Мы используем локальные объемы тумана, чтобы ограничить туман этим разрезом и вперед в сцену. Это может быть довольно индивидуально, потому что мы также не хотим, чтобы туман просачивался в внутренние пространства.»

Еще одной главной задачей было установление родительской настройки экспозиции для темных, мрачных интерьеров и ярких, жарких внешних сред. «С обычной камерой в слабо освещенной комнате экспозиция изменится, чтобы осветить сцену, а снаружи экспозиция изменится, чтобы сохранить значения разумными», говорит Э’ван. «Нам нужно было придумать способ, чтобы оба пространства казались правильно экспонированными, находясь в одной и той же рамке.»

После некоторых проб и ошибок художники по освещению пришли к подходу, где экспозиция устанавливается вручную. «Солнце имеет физически точную интенсивность, в то время как все внутренние источники света имеют гораздо более высокие значения интенсивности, отказываясь от физической точности», объясняет Э’ван, который отметил, что этот небольшой компромисс был необходим для обеспечения лучшего игрового опыта. «У нас есть зомби снаружи, у нас есть зомби внутри, и нам нужно, чтобы игрок мог видеть эти угрозы и принимать решения, не затрудняясь камерой или экспозицией.»

Давая Into the Dead новую жизнь

Into the Dead: Наши Темные Дни — это значительная эволюция для отмеченной наградами франшизы PikPok и огромная победа для арт-команды студии. Им удалось создать конвейер освещения в реальном времени для амбициозного нового взгляда на высококачественный ужас, используя HDRP впервые, не жертвуя тем, что они хотели достичь. «Мы обнаружили, что унифицированные решения освещения HDRP гораздо проще в работе для художников, и мы смогли быстро запустить его», говорит Э’ван. «Это действительно дало нам уверенность в том, что мы можем реализовать оригинальное видение для Into the Dead: «Наши самые темные дни» — это художественное направление.

PikPok в настоящее время оценивает Unity 6.1, чтобы воспользоваться переменной затенением для дальнейшей оптимизации производительности GPU. А для игроков самые темные дни только начинаются. В мир мертвых: Первое крупное обновление раннего доступа «Наши самые темные дни» вводит множество новых функций, включая новую игровую механику: кривые мячи, экологические и мировые события, которые могут положительно или отрицательно повлиять на укрытия игроков со временем.

Сэм намекает на возможный связанный с освещением кривой мяч, который может появиться в будущем обновлении. «У нас была идея о массовых отключениях электроэнергии. Очевидно, нам нужно динамическое освещение, чтобы смоделировать все это и сделать это красиво. Вот почему мы создали эту систему, которая модулирует все огни и отражающие пробы. Это довольно сложно, но если мы сможем это сделать, это может быть действительно круто.»

Увеличьте производительность рендеринга с Unity 6

Предоставьте визуально потрясающие, уникальные игры большему количеству игроков на большем количестве устройств с улучшенной графикой и производительностью освещения Unity 6. Попробуйте это сегодня или найдите новую аудиторию на более чем 20 платформах с Unity Pro.