Battlefield V: Ray tracing i realtid

DICE er kendt for at skabe helt ekstraordinære spiloplevelser med afsæt i realisme. For første gang nogensinde har de nu integreret ray tracing i realtid i et Battlefield -spil. Christian Holmquist er Technical Director hos DICE, og han fortæller her, hvordan teknologien baner vejen for utroligt realistiske og dynamiske reflektioner i Battlefield™ V på pc.

Lys, skygger og refleksioner er visuelle effekter, som er utroligt vigtige i designprocessen for alle computerspil. De forstærker både stemningen i de omgivelser, spillerne bevæger sig rundt i, og de giver også vigtige visuelle informationer om 3D-genstandes form og materiale.

Disse elementer har altid tilføjet et ekstra lag af rå realisme i spillet igennem hele Battlefield -serien. Bare tænk på de dramatiske effekter i de ødelagte landskaber og smadrede ruiner i Passchendaele i Battlefield 1.

Grafikken har altid været fantastisk i Battlefield-spillene, men på den kreative front ønskede DICE at gå skridtet videre end de traditionelle rasteriseringsteknikker.

"Rasterisering er et netværk af trekanter, der udgør en 3D-model, som bliver omdannet til pixels på skærmen," fortæller Christian Holmquist.

Disse trekanter har hjørner, der kaldes "vertices", som interagerer med alle de andre vertices i netværket. Rasteriseringsteknologien afgør, hvilke pixels fra hvilke trekanter, der overlapper hinanden fra den aktuelle synsvinkel, og evaluerer derefter farven på hver eneste pixel, mens de tegnes på skærmen.

Men som Christian påpeger: "Rasterisering kan gøre det virkeligt svært for objekter at interagere med hinanden, for hver eneste trekant skal ‘kende‘ hele scenen for at tegne sig selv korrekt."

Nu er der dog blevet udviklet en helt ny tilgang til at lave realistisk grafik ved hjælp af ray tracing i realtid. Teknikken har ellers mest blevet brugt i forbindelse med CGI-film, og den kan give computerspilsoplevelsen en hidtil uset grafisk nøjagtighed.

Christian fortæller begejstret om teknologien: "Det er noget, som vi har ønsket os i virkelig lang tid." "Indtil videre har vi været virkeligt dygtige til at tegne isolerede objekter og få dem til at se næsten perfekte ud, men det er i interaktionen mellem objekterne, at ray tracing for alvor kommer til sin ret i forhold til refleksioner, skygger og generel belysning," siger Christian.

Ray tracing har også potentialet til at flytte grænserne for refleksioner, indirekte lys, "ambient occlusion" og Fresnel – måden, hvorpå lys reflekteres med forskellig intensitet baseret på forskellige vinkler.

"Da vi for første gang implementerede ray tracing i realtid på vores Arctic Fjord- og Rotterdam-baner, var det fantastisk," fortæller Christian begejstret.

Kort fortalt følger en algoritme lysets retning fra mange forskellige synspunkter og simulerer dets interaktion med 3D-objekter i scenen. Når lysstrålen bevæger sig gennem scenen, samler den information om farver og lys fra alle de objekter, den rammer undervejs. Disse interaktioner bliver herefter kombineret for at vise den endelige pixelfarve, som bliver vist på skærmen.

Tracing fra glatte overflader som vinduer, biler, kampvogne, lysmaster, fliser, vandpytter og våben reflekterer ganske præcist deres omgivelser.

3D-objekter med mikrostrukturer, understrukturer, grove overflader, eller som er konkave eller gennemsigtige, påvirker også reflektionerne. Ligesom i det virkelige liv "er refleksionerne der, uanset hvordan en spiller bevæger sig," forklarer Christian. "Det betyder ikke noget, hvor kompleks en scene eller en overflade er, for med ray tracing opnår man altid det korrekte resultat."

"Selvom refleksionerne ikke altid vil være perfekt skarpe, kan spillerne for eksempel se en eksplosion bag dem via partikler reflekteret i overfladen på et fartøj,” tilføjer han.

Med rasterisering er det ikke muligt at reflektere objekter uden for skærmen effektivt, og det er begrænsningen for den almindelige Screen Space Reflection (SSR)-teknik. Den genbruger pixeldata for at udregne refleksioner, hvilket typisk giver diskrete refleksioner på våde gulve eller i vandputter – bare tænk på det våde flydæk i Battlefield™ 3, hvor Lt. Jennifer Hawkins stiger om bord i sin F18 i Going Hunting.

Men ved at rendere spillets refleksioner i realtid og rette dem perfekt ind efter andre belyste elementer og oplysende materialer i spilverdenen opnår vi en langt mere realistisk og troværdig spilverden. Eller med Christians ord: "Verdenen i Battlefield V skal føles virkelig. Punktum."

Christian forklarer, at der selvfølgelig også var udfordringer: "Det er altid svært at rendere transparens og halvgennemsigtighed, og det bliver altså ikke nemmere med ray tracing. Eksplosioner er for eksempel vanskelige grund af den enorme mængde partikler, der skal sættes sammen for at opnå det korrekte visuelle resultat." Når disse effekter er på plads, kan strålen udføre den rigtige farveevaluering, og det er noget, som renderingsfolkene hos DICE har lagt virkeligt meget tid i.

Dette resultat er opnået efter virkeligt meget hårdt arbejde, og Christian kalder teamets bedrifter inden for ray tracing i realtid for "en af de dér ting, der måske sker en enkelt gang hvert tiende år, lidt som med det grafiske generationsspring, vi så i halvfemserne, da hardware-accelereret 3D-grafik kom."

Når han bliver spurgt om sine tanker for ray tracing i fremtiden, tror Christian, at "spillerne vil opleve en højere kvalitet, når det gælder interaktioner." Eksempelvis vil dynamiske scener få endnu bedre refleksioner og højere detaljegrad, og ray tracing vil også kunne bruges til skygger, "ambient occlusion" og diffus grundbelysning.

Højteknologisk ray tracing-arkitektur kombineret med renderingsfolkenes hårde arbejde gør Battlefield V til pc til et af de mest innovative Battlefield-spil til dato. Christian uddyber: "Ray tracing i realtid giver den mest fysiske, medrivende og visuelt imponerende oplevelse, og vi er ufatteligt glade for, at Battlefield V bliver det første spil, der bruger denne teknologi. Vi har arbejdet tæt sammen med NVIDIA for at præsentere vores fans for ray tracing, og vi er fast besluttede på at fortsætte med at forbedre og optimere DXR."

Spillere kan nu opleve Battlefield V – det første spil, der bruger DXR med ray tracing i realtid – med grafikkortene fra NVIDIA’s GeForce RTX 20-series

______________________

DICE leder altid efter talentfulde og motiverede personer med færdigheder og drive til at skabe noget ekstraordinært. Se mere om deres aktuelle karrieremuligheder her.

Følg med i alt, hvad der rører sig om EA: Læs vores blog, følg os på Twitter og Instagram, og synes godt om os på Facebook.