Освещение подводного мира Гарольда Халибута

Узнайте, как SLOW BROS. использовала новейшую графическую технологию HDRP от Unity, чтобы создать визуально ошеломляющую игру, которая создавалась годами.

Как небольшой команде удается создать богатый деталями мир, который работает на всех платформах? SLOW BROS. Гарольд Палтус это уникальное повествовательное приключение, созданное из предметов ручной работы. Каждый из десятков персонажей и сцен игры начинался как скульптура или диорама, прежде чем был импортирован в Unity. Даже 2D-активы - частицы, деколи и 2D-анимация - нарисованы вручную.

Чтобы сохранить визуальное качество этих активов в редакторе, SLOW BROS. рендерит графику Гарольда Халибутас помощью конвейера рендеринга высокой четкости (HDRP). Графическая команда Unity сотрудничала с SLOW BROS. для тестирования нескольких функций Unity 6 в производственной среде. Это значит, что Harold Halibut удалось запустить с визуальными эффектами, основанными на новейших функциях Unity 2022 LTS, а также технологиями освещения и масштабирования, появившимися в Unity 6.

Результаты:

• Импортировали в Unity около 1000 объектов ручной работы, созданных из реальных материалов площадью более 600 м².
• Рендеринг более 30 ГБ текстурных данных в высоком разрешении без чередования на всех целевых платформах с использованием потокового виртуального текстурирования
• Значительное повышение производительности без ущерба для качества изображения с помощью пространственно-временной постобработки (STP) в Unity 6 .

Сбор команды

Разработка Harold Halibutначалась 14 лет назад, когда соучредители SLOW BROS. Онат Хекимоглу, Фабиан Преушофф, Даниэль Бекманн и Оле Тильманн решили создать игру. Хотя у них было мало опыта в геймдеве, эта группа креативщиков обладала различными другими практическими навыками, которые они хотели применить в новом контексте. Вместе они основали SLOW BROS. и начали рисовать, вырезать, рисовать, шить, строить и создавать модели - и при этом приобрели технические навыки, чтобы перенести эти объекты в редактор Unity.

Создание концепции

Визуальное оформление Harold Halibut, как "игры ручной работы", является одним из основных моментов, поэтому для команды SLOW BROS. было очень важно, чтобы каждый персонаж, окружение и эффект, созданные ими в реальной жизни, были точно воспроизведены в редакторе. Мы хотели создать целостный мир, в котором не будет ощущения "видеоигры", и не хотели идти ни на какие компромиссы, рассказывая историю, которую мы хотели рассказать", - говорит Онат.

Действие фильма "Гарольд Палтус" происходит на борту корабля "Федора I", похожего на подводную лодку, застрявшую на планете с токсичным океаном. Геймплей сосредоточен на исследовании корабля и знакомстве с командой, поэтому SLOW BROS. понимали, что им нужно сделать окружение живым и обжитым, чтобы игроки были увлечены сюжетом.

"Основная идея противоречит тому, что делается в большинстве игр, где вы ведете игрока к следующему месту, - продолжает Онат. "Мы хотим, чтобы игрок исследовал Федору и запоминал ее расположение, натыкаясь по пути на множество интересных вещей".

Стремясь создать интимный, кинематографичный образ, который бы привлек игроков, SLOW BROS. сделала приоритетом постоянное использование самой актуальной версии Unity. Начиная с Unity 4.6, Harold Halibut почти полностью построен на бета-версиях редактора и обновляется с каждым новым релизом (команда остановилась на версии 2022.3 только незадолго до запуска). Некоторые студии могут счесть это рискованным, но для SLOW BROS. доступ к новейшим графическим технологиям был очень важен для реализации их замысла.

"Из-за небольшого размера нашей команды и ограниченного бюджета нам пришлось искать способы и создавать рабочие процессы и инструменты для достижения качества AAA, к которому мы стремились", - объясняет Онат. "Переход на HDRP стал огромной разницей благодаря реалистичному падению света, различной обработке спекулярности, обработке материалов в целом, цветоведению... Все это выглядит намного лучше".

Сканирование моделей

Работа с реальным реквизитом избавила SLOW BROS. от необходимости создавать 3D-модели персонажей или окружения в редакторе, но этот процесс был сопряжен с уникальными ограничениями. Для обеспечения физически корректного освещения было крайне важно обеспечить единообразие каждого отсканированного объекта. Каждая модель и декорации были освещены как можно более плоским светом в процессе фотограмметрии, отсканированы и перенесены в Adobe Substance Painter для очистки остатков света, после чего были импортированы в Unity и анимированы с помощью захвата движения.

Благодаря фотограмметрии в игре почти нет традиционных плиточных текстур, а сами текстуры представляют собой массивные файлы. Большинство текстур имеют размер от 4K (20 МБ) до 8K (80 МБ), что быстро увеличивает их количество. "Один материал занимал почти полгигабайта только для одного фрагмента сцены", - говорит Онат.

Потоковое виртуальное текстурирование помогло команде оптимизировать использование памяти без ущерба для разрешения текстур - в результате на консолях у Гарольда Халибута более гигабайта свободной памяти. "Мы можем выделять столько памяти, сколько хотим потратить на текстуры", - объясняет Онат. Мы можем сказать: "Мы хотим использовать 512 МБ текстурной памяти", и эта память будет постоянной на протяжении всей игры, независимо от количества объектов или различных вещей, которые мы рендерим, потому что все это формируется в пространстве экрана на основе того, что видит камера. Это действительно помогает!"

Выбор рендерера

Освещение моделей персонажей Гарольда Халибутаи подводного мира было одной из самых сложных задач, и это главная причина, по которой SLOW BROS. перешла от встроенного конвейера рендеринга к первой, экспериментальной версии HDRP.

До изучения игрового дизайна Онат работал в кино, поэтому к освещению в Harold Halibut он подошел с точки зрения кинематографиста. Он светил на реквизит в реальной жизни, чтобы увидеть, как он выглядит в разных условиях, а затем с помощью точечных светильников и лайтмапов в реальном времени воссоздавал его в редакторе. Это позволило создать нужный внешний вид, но при этом существенно повлияло на производительность.

Онат начал экспериментировать с решениями для управления более сложными осветительными установками, что привело его к HDRP. Он обнаружил, что его система плиточного и кластерного рендеринга значительно ускоряет расчеты освещения по сравнению с более медленным многопроходным освещением, используемым во встроенном конвейере рендеринга. Несмотря на то что HDRP была новой технологией, до выхода Harold Halibut было еще далеко, поэтому SLOW BROS. решили перейти на новую технологию - и в итоге увидели свою игру в совершенно новом свете.

"Помимо всех новых эффектов постобработки, объемности и так далее, в HDRP кардинально изменился даже способ рендеринга цветов, - говорит Онат. "После того как мы создали все активы в редакторе, освещение в самом Unity стало выглядеть очень естественно. Это было в то время, когда никто не должен был использовать HDRP в производстве, но я был потрясен результатами".

Оптимизация освещения

С момента принятия HDRP компания SLOW BROS. тесно сотрудничает с графической командой Unity, тестируя новые функции и возможности в обмен на техническую поддержку. Адаптивные зондовые объемы (APV) HDRP, появившиеся в Unity 6, в итоге изменили настройки освещения Гарольда Халибута, ускорив рабочие процессы и обеспечив прирост производительности.

APV представляют собой сетку из световых зондов размером 4x4x4, размещаемых автоматически в зависимости от плотности геометрии в сцене, чтобы облегчить запекание непрямого освещения. Поскольку APV адаптивна, она будет генерировать более плотно расположенные зонды в областях с большей геометрией и меньше зондов в областях с меньшей плотностью геометрии.

В Harold Halibut активно используется запеченное освещение, что позволяет сэкономить на производительности во время выполнения, но может замедлить итерацию из-за времени запекания. Запеченное освещение также может привести к небольшим визуальным несоответствиям, особенно с динамичными объектами, такими как модели персонажей и крупные объекты. Использование новых возможностей освещения в Unity ускорило медленное время итераций и устранило визуальные несоответствия.

"До APV мы использовали световые зонды для непрямого освещения динамических объектов, таких как персонажи, но это приводило к неточностям, особенно в областях с большим количеством контрастного света или сильными тенями, поскольку к каждой сетке можно было применить только один зонд", - объясняет Онат. В отличие от традиционных световых зондов, APV [обеспечивает непрямое освещение] по пикселям, а не по объектам, поэтому динамические объекты могут получать более детальное и точное освещение.

Поскольку освещение в "Гарольде Халибуте"в основном мягкое и использует освещение в реальном времени для получения спекулярной информации, нет особой необходимости в запеченных тенях. Онат увидел в этом возможность убрать некоторые лайтмапы и точечные светильники и использовать вместо них APV. "Примерно через неделю я перевел большую часть объектов только на зондовую подсветку, которая отлично смотрелась через APV и сэкономила несколько часов времени на выпечку", - говорит он. "Кроме того, это позволило нам использовать разные наборы выпечки для дневных и ночных условий".

Ускорение итерации освещения

Использование APV ускорило итерацию несколькими различными способами. Одним из наиболее значимых преимуществ стало улучшение качества предварительного просмотра, благодаря чему SLOW BROS. могла более точно оценить, как будет выглядеть освещение, прежде чем полностью принять решение о внесении изменений.

"Раньше мне оставалось только надеяться, что, когда я повышал настройки, все будет выглядеть хорошо, а потом обнаруживалось, что есть тень, о которой я не подумал", - говорит он. "С APV у меня есть один набор настроек, который я использую как для финальной игры, так и для промежуточных итераций, что позволяет сразу же получить результат".

APV также предоставляет гораздо большую свободу действий, позволяя без проблем перемещать объекты в сцене. "Это особенно помогает при размещении активов - стульев, столов, всего прочего, - потому что я могу перемещать их, не нарушая лайтмапы", - говорит Онат. "Большинство наших объектов участвуют в глобальном освещении, но, поскольку у нас нет запеченных теней, их легко добавлять или удалять, и это дало нам большую свободу действий при загрузке объектов в процессе игры".

Онат использует комнату Гарольда в качестве примера. Эта сцена меняется по мере продвижения игроков, наполняясь памятными предметами из приключений Гарольда. Раньше при использовании световых зондов SLOW BROS. приходилось применять лайтмапы для крупных объектов, таких как плакаты, используя запеченное освещение, чтобы они выглядели согласованно с другими деталями в сцене. С APV им больше не нужно было настраивать параметры для каждого отдельного объекта, что позволило получить гораздо больше контроля во время итераций и экспериментов.

"Это очень красивая, современная система по сравнению с ручным размещением световых зондов", - говорит он. "Теперь все очень последовательно. Это главное преимущество для нас".

Увеличение масштаба для консолей

Новая технология повышения качества изображения Spatial Temporal Post-Processing (STP) в Unity, также появившаяся в Unity 6, сыграла решающую роль в обеспечении консольных игроков той же графикой, что и на ПК. STP берет кадры, отрендеренные в более низком разрешении, и увеличивает их без потери визуальной достоверности. Для запуска SLOW BROS. совместно с графической командой Unity сделала бэкпорт этой и других экспериментальных функций Unity 6 в стартовую сборку 2022 LTS. Эта технология позволила SLOW BROS. обеспечить стабильный игровой процесс для игроков на Xbox Series X|S и PlayStation 5.

Онат рассказал о своем первом использовании апскейлера: "STP кажется мне волшебством. Я провел стресс-тест, уменьшив разрешение игры до 25 % от разрешения в Full HD, что означает 240p или около того... Я все еще мог видеть крошечные детали, такие как текст на знаках, что кажется невозможным - я имею в виду, что в таком разрешении информации там уже нет!"

STP создана для работы на всех платформах, поддерживающих Unity, чтобы обеспечить максимальное качество изображения, где бы ни играли игроки. И в отличие от многих других решений для масштабирования, это решение является экономически эффективным с точки зрения производительности.

"Чтобы было понятно, насколько я потрясен STP, - продолжает Онат, - она лучше любой другой технологии апскейлинга, которую я использовал, кроме, может быть, DLSS, которая похожа по качеству - но STP работает на всем.

"Я видел, как люди, транслирующие нашу игру, заходили в меню и включали FSR [FidelityFX™ Super Resolution], просто потому что они привыкли это делать. Это заставляет меня задуматься о том, чтобы убрать FSR и TAAU [Temporal Anti-Aliasing Upsampling] из меню опций, потому что я просто не думаю, что их следует использовать, когда существует STP - просто нет причин".

Делать больше с Unity

Harold Halibut - это выдающееся техническое достижение небольшой творческой команды, которая прошла путь от почти ничего не знающей о разработке игр до использования новейших графических технологий Unity. В результате получилась визуально ошеломляющая мультиплатформенная игра, не похожая ни на что другое на рынке.

"Мы были просто группой творческих людей с идеей. Люди, с которыми мы общались, говорили нам, что невозможно сделать то, что мы хотим, - говорит Онат. С Unity мы достигли всего, чего хотели, и даже превзошли свои собственные мечты и ожидания". Мы не можем себе представить, что это было бы возможно при использовании какого-либо другого инструмента".

Expanded possibilities with Unity 6

Unity 6 is all about putting fast, easy game creation directly in your hands, no matter where your players are. Download Unity 6 in the Unity Hub.