Studio DICE je proslulé vytvářením výjimečných her ukotvených v realismu. A teď vůbec poprvé v titulu série Battlefield bude integrována technologie Ray Tracing (sledování paprsku) v reálném čase. Technický ředitel studia DICE Christian Holmquist tuto novou technologie rozebírá a vysvětluje, jakým způsobem se technologie postará o realistické a dynamické odrazy ve hře Battlefield™ V na PC.

Světla, stíny a odlesky patří mezi klíčové efekty, které jsou při navrhování grafické podoby každé videohry nepostradatelné. Používají se k umocnění atmosféry prostředí, do kterého jsou hráči ponořeni, a poskytují důležité vizuální podněty o tvaru a materiálu 3D objektů.

V sérii Battlefield tyto prvky do hry odjakživa přidávaly další vrstvu drsného realismu. Stačí si vzpomenout, jak moc dodávaly na dramatičnosti zdevastované krajině a troskám v ">Passchendaelev Battlefieldu 1.

I když byla grafika her sérieBattlefield vždycky ohromující, studio DICE chtělo posunout hranice a překročit stín běžně používané rasterizace.

„Rasterizace je proces, při kterém se shluk trojúhelníků představující 3D model objektu převede na pixely na obrazovce,“ vysvětlil Christian Holmquist, technický ředitel studia DICE.

Tyto trojúhelníky mají rohy, kterým se říká vrcholy. Ty na shluku trojúhelníků interagují s ostatními vrcholy. Rasterizér určuje, které pixely jsou překryty kterým trojúhelníkem z aktuálního zobrazení, a poté vyhodnotí barvu každého pixelu, který je vykreslován na obrazovce.

„Kvůli rasterizaci může být interakce objektů složitá, protože ke správnému vykreslení každého trojúhelníku musíme neustále znát scénu jako celek,“ dodal Christian.

Vývojáři však přišli s novým přístupem k vytváření realistické grafiky, a tím je sledování paprsků v reálném čase. Tato technologie se často používá v počítačově generovaných filmových záběrech. Hráči si díky ní budou moci vychutnat herní zážitek s dosud nevídanou grafickou autenticitou.

Christian z toho byl nadšený: „Už dlouho jsme po něčem takovém toužili.“ „Samotné objekty umíme vykreslovat téměř dokonale, ale Ray Tracing zásadním způsobem vylepšuje jejich interakci, zejména když přijde na odlesky, stíny a celkové osvětlení scény.“

Ray Tracing má navíc potenciál do budoucna ještě dále posouvat kvalitu světelných odlesků, nepřímého nasvícení, zastínění okolím a tzv. Fresnelova efektu (který podle mezních úhlů určuje, jakou intenzitu má odrážené světlo).

„Když jsme sledování paprsků v reálném čase poprvé implementovali na mapách Arctic Fjord a Rotterdam, bylo to něco neskutečného!“ vzpomínal nadšeně Christian Holmquist.

Dá se říci, že algoritmus sleduje trasu světla z mnoha různých bodů a simuluje interakci světla s 3D objekty na scéně. Paprsek při pohybu scénou nabírá údaje o barvě a světle od všech objektů, se kterými se střetne. Tyto interakce se následně zkombinují a výsledkem je konečná zobrazená barva pixelu.

Sledování paprsků odrážejících se od hladkých povrchů, kam patří okna, auta, tanky, sloupy osvětlení, dlaždice, kaluže a zbraně, zpřesňuje vykreslování objektů v okolním prostředí.

3D objekty, které mají mikrostruktury, sekundární struktury, zdrsnění povrchu a jsou duté nebo průhledné, rovněž vrhají odpovídající odrazy. Stejně jako ve skutečném světě „ke světelným odrazům zkrátka dochází, a to bez ohledu na to, jak se hráč pohybuje kolem,“ doplnil Christian. „Nezáleží na tom, jak složitá scéna nebo povrch je, protože díky technologii Ray Tracing se vždy dosáhne správného výsledku.“

„I když odrazy nebudou vždy dokonale ostré, hráči si například budou moci všimnout výbuchu za sebou, když na povrchu vozidla uvidí odraz světelných částic,“ poznamenal.

Rasterizací není možné účinně odrážet objekty mimo obrazovku, což je u standardní techniky Screen Space Reflection (SSR) omezením. Tato technika využívá k výpočtu odrazů data z pixelů zobrazovaných na obrazovce, což běžně slouží k jemnému zrcadlení světla na vlhké podlaze nebo v kalužích – jen vzpomeňte na mokrou vzletovou palubu ve hře Battlefield™ 3, kde v misi Going Hunting poručík Jennifer Hawkinsová nasedá do své F18.

Nicméně pokud se nám podaří vykreslovat odrazy ve hře v reálném čase, perfektně je sladit s ostatními zdroji světla v prostředí a ostatními zdrojovými materiály, dosáhneme daleko realističtějšího a uvěřitelnějšího zážitku. Jak řekl Christian: „Svět Battlefieldu V by měl působit jako skutečnost – tečka.“

Samozřejmě to nebylo jednoduché, jak nám vyložil Christian: „Průhlednost a průsvitnost je při vykreslování vždycky komplikovaná záležitost, a s Ray Tracingem je to ještě těžší. Také výbuchy jsou oříšek kvůli obrovskému množství částic, které je třeba zkombinovat, aby se dosáhlo správného vizuálního výsledku.“ Jakmile se tyto efekty propočítají, můžeme zjistit správnou barvu paprsku. Než tohle programátoři studia DICE dotáhli do úspěšného konce, stálo je to opravdu hodně úsilí.

Správného výsledku se dosáhlo po spoustě práce a Christian dosažený pokrok v Ray Tracingu v reálném čase připodobnil k „úspěchu, kterého se podaří dosáhnout možná jednou za 10 let, jako byl třeba generační skok v grafice v 90. letech, kdy se zavedlo hardwarově akcelerované 3D.“

Když jsme se Christiana zeptali, co si myslí o budoucnosti Ray Tracingu, řekl, že „hráči se při vzájemných interakcích objektů dočkají daleko kvalitnější grafiky“. Dynamické scény budou mít ještě lepší světelné odrazy, zvýšenou úroveň detailů a díky Ray Tracingu i kvalitnější stíny, zastínění okolím a rozptýlené celkové nasvětlení.

Špičkový Ray Tracing v kombinaci s odhodlanou prací programátorů a grafiků studia DICE dělá z Battlefieldu V na PC jeden z dosud nejinovativnějších titulů v historii série Battlefield. „Sledování paprsků v reálném čase perfektně dotváří úchvatnou atmosféru, která vás vtáhne do děje. Máme obrovskou radost, že se Battlefield V stane první hrou, která technologii využije,“ dodal Christian. „Ray Tracing si naši fanoušci vychutnají díky úzké spolupráci se společností NVIDIA. Zavázali jsme se, že ve vývoji a optimalizaci DXR budeme nadále pokračovat.“

DXR Ray Tracing v reálném čase je konečně tady a hráči Battlefieldu V si jej budou moct na vlastní kůži vyzkoušet s grafickými kartami série NVIDIA GeForce RTX 20.

______________________

Studio DICE neustále hledá talentované a motivované jedince s tahem na branku, kterým jde o vytvoření neobyčejného díla. Více se o jejich nabízených pozicích dozvíte zde.

Sledujte dění okolo EA: Přečtěte si náš blog, sledujte nás na Twitteru a Instagramu nebo nám dejte lajk na Facebooku.