Game On!

Magia światła w grach

Ken Kaplan Executive Editor, iQ by Intel

Niech stanie się światłość – moglibyśmy rzec jakieś 4,5 miliarda lat temu i wszystko byłoby znacznie prostsze. Dziś jednak musimy radzić sobie innymi metodami, a nasza zbiorowa, pielęgnowana przez lata wiedza na temat światła i oświetlenia skrywa się w kodzie źródłowym najnowszych gier.

Zgłębiając historię gier wideo możemy dostrzec, jak ewolucja technologiczna wpłynęła na rozwój tego niezwykłego cyfrowego świata. Od mocy obliczeniowej procesorów, poprzez dostępność pamięci roboczej, aż po coraz bardziej złożone techniki sterowania – wszystko to w niezwykły sposób kształtowało tę dziedzinę przez długie lata. Nawet światło odgrywa w tej historii swoją własną, niemałą rolę.

Steve Manekeller to główny grafik firmy CCP, odpowiedzialnej za stworzenie niezwykle popularnej gry EVE Online. Historia oświetlenia komputerowego towarzyszy mu w pracy każdego dnia.

bringing-games-life-with-light2

– Światło to element, który przebył długą drogę od czasów produkcji takich jak Doom czy Ultima Underworld – mówi. – Zdołaliśmy przejść od ręcznie malowanych, płaskich tekstur potworów (bez jakiegokolwiek oświetlenia!) do rozwiązań odpowiadających rzeczywistym prawom fizyki i optyki. Przez ostatnie 12 lat w grze EVE Online stosowaliśmy wiele różnych modeli oświetlenia, w tym wprowadzone niedawno renderowanie PBR.

Tworzenie sekwencji efektów specjalnych w hollywoodzkich filmach może trwać godzinami, a zaprzęgnięcie do pracy potężnych komputerów wykorzystujących nowoczesne techniki śledzenia promieni niewątpliwie skutkuje osiągnięciem pożądanych obrazów. Co ważne, wiele godzin może zająć uzyskanie poprawnego oświetlenia dla jednego tylko obiektu. W przypadku gier wideo sytuacja przedstawia się zgoła inaczej. Ciągły, swobodny ruch kamery i nieprzewidywalność działań podejmowanych przez gracza sprawiają, że wszystkie obliczenia muszą być wykonywane w czasie rzeczywistym. To właśnie prowadzi do znacznego uproszczenia systemów odpowiedzialnych za oświetlenie oraz do stosowania sztuczek mających na celu stworzenie złudzenia „poprawności” przedstawionego świata.

Początkowo wybrane elementy otoczenia otrzymywały jaśniejsze barwy. Niedługo potem zaczęto stosować statyczne oświetlenie rzucające cienie w środowisku gry. Efekty sztucznego odbicia (w lustrach lub kałużach) oraz flar (których rekordowe ilości zdołał umieścić w swoich filmach J.J. Abrams) pojawiły się nieco później.

Aby dostarczać odbiorcom wiarygodne wrażenia wizualne, wraz z rozwojem technologii nakładano na siebie coraz bardziej złożone warstwy rozwiązań. Jednak dopiero najnowsza generacja urządzeń wykorzystywanych do obsługi gier pozwoliła osiągnąć fizykę odpowiadającą rzeczywistemu zachowaniu światła w naszym otoczeniu.

bringing-games-life-with-light3

– Dynamiczne przedstawianie realistycznego światła odbijanego od powierzchni obiektów, tak jak ma to miejsce w naszym świecie, z użyciem dostępnych urządzeń obliczeniowych jest niezwykle trudne – mówi Chris Doran, założyciel studia graficznego Geomerics, specjalizującego się w oświetlaniu gier wideo. – Aby osiągnąć pożądany efekt, wykorzystaliśmy tak zwaną metodę energetyczną, pozwalającą na uproszczenie całego procesu do punktów, w których dynamiczne odbijanie światła stało się możliwe – dodaje.

– Co ważne, mimo swoich ograniczeń zastosowany przez nas model działa poprawnie od strony fizycznej i w należyty sposób oddaje efekty występujące w rzeczywistym świecie. To niezwykle ważne zarówno ze względu na jakość końcowego obrazu, jak i jego przewidywalność, którą zapewnia twórcom.

Studio Geomerics odpowiada za stworzenie technologii Enlighten – dodatku do silników graficznych, pozwalającego budować w grach wideo scenerie o wysoce złożonym oświetleniu.

Enlighten pozwala na tworzenie świateł, cieni i odbić zachowujących się w sposób znany z otaczającego nas świata. Światło penetruje przestrzeń, w przekonujący sposób współoddziałując ze wszystkimi napotykanymi obiektami. Snopy światła latarek rozpraszają się we mgle. Promienie światła słonecznego przebijają się przez zapylone powietrze, wędrując w dół sceny. Światło uderza w powierzchnie i odbija się od nich w sposób zależny od napotkanego materiału, oświetlając otoczenie z niezwykłą wiarygodnością.

Co dzięki temu otrzymujemy? Znacznie bardziej wciągające światy, w których łatwo możemy się zatracić. Tytuły oferujące otwarty świat – takie jak Skyrim czy najnowsza odsłona serii Grand Theft Auto – dostarczają bardziej spójnych doznań, stają się bardziej realistyczne. Gry akcji, jak choćby Tomb Raider, nabierają cech zarezerwowanych dotychczas dla filmów.

bringing-games-life-with-light4

Dzisiejsze gry coraz bardziej zyskują na realizmie. Oświetlenie to przy tym ważny czynnik pozwalający na stworzenie wrażenia przestrzennego, rzeczywistego obrazu.

– Ludzkie oko jest niezwykle wrażliwe na sygnały pochodzące z otoczenia – podkreśla Doran. – Subtelne użycie gradientu lub wprowadzenie zmian w palecie barw znacząco wpływa na sposób postrzegania obrazu przez mózg. Im lepiej zdołamy oddać wszystkie te niuanse, tym lepszy będzie końcowy rezultat. Dynamiczne oświetlenie pozwala napędzać samą rozgrywkę i opowiadaną przez nią fabułę. Niektórzy graficy są dziś w stanie oświetlać scenerie gier w sposób znany dotychczas wyłącznie z ekranów kin. Technologia skrywa tu ogromny potencjał, który dopiero teraz zaczynamy w pełni wykorzystywać – dodaje.

Realistyczna grafika staje się jeszcze bardziej spójnym elementem rozgrywki, gdy spojrzymy na nią przez pryzmat okularów wirtualnej rzeczywistości.

W 2015 r., wraz z premierą gogli Gear VR firmy Samsung, Project Morpheus od Sony oraz (mamy nadzieję) sławnego już Oculusa Rift rozgrywka w realistycznie oświetlonym trójwymiarowym świecie nabierze zupełnie nowego smaku.

– W poprawnym stworzeniu świata 3D w dużej mierze pomaga nam właśnie oświetlenie – zdradza Doran. – Dużym wyzwaniem będzie utrzymanie przez cały czas iluzji wirtualnej rzeczywistości, która stanowi w tym przypadku najważniejszy element całej misternej układanki.

– Istnieje grupa gier, których realizm w dużej mierze opiera się na oprawie graficznej. Dlatego tak ważne jest, aby w pełni wykorzystać dodatkową moc współczesnych procesorów, wprowadzając nowe i udoskonalone modele oświetlenia. Zważywszy jednak na fakt, iż oświetlenie wolumetryczne wymaga potężnej mocy obliczeniowej, musimy ostrożnie gospodarować dostępnymi środkami – tak, aby nie zaniedbać innych elementów rozgrywki. Podjęcie tej ważnej decyzji zależy w dużym stopniu od charakteru samej gry, nad którą pracujemy – wyjaśnia Manekeller.

Podobnie jak w przypadku innych aspektów gier wideo to właśnie rozwój technologii wskaże nam, jak daleko programiści mogą się posunąć, obcując z wirtualnym oświetleniem. Nawet przy potencjale dzisiejszego, nowoczesnego sprzętu stosowanie technik oświetlenia wolumetrycznego czy też śledzenia promieni nie zawsze jest w pełni możliwe. Wraz z rozwojem technologii gracze coraz częściej będą jednak mieli okazję zanurzyć się w fotorealistycznym świecie świateł i cieni.

Udostępnij ten artykuł

Podobne tematy

Granie

Przeczytaj w następnej kolejności

Read Full Story