Battlefield V: Reaaliaikainen säteenseuranta

DICE tunnetaan ainutlaatuisten, realismiin perustuvien pelikokemusten luomisesta. Nyt se on integroinut reaaliaikaisen säteenseurannan ensimmäistä kertaa Battlefield-peliin. DICEn tekninen johtaja Christian Holmquist kertoo teknologiasta, joka mahdollistaa todella realistiset ja dynaamiset heijastusominaisuudet Battlefield™ V:ssä PC:llä.

Valot, varjot ja heijastukset ovat visuaalisia tehosteita, jotka ovat keskeisiä kaikkien videopelien suunnittelussa. Niitä käytetään sekä tunnelman luomiseen ympäristöissä, joihin pelaajat uppoutuvat, että tärkeiden visuaalisten vihjeiden antamiseen 3D-objektien muodosta ja materiaalista.

Nämä ominaisuudet ovat koko Battlefield -pelisarjan historian ajan lisänneet pelattavuuteen ylimääräisen kerroksen realistisuutta. Ajattele vaikka, miten ne auttoivat dramaattisen tunnelman luomista Passchendaele-kartan tuhoutuneessa ja raunioituneessa ympäristössä Battlefield 1:ssä.

Vaikka Battlefield-pelien grafiikat ovat aina olleet huippuluokkaa, DICE halusi rikkoa luovuuden rajoja esimerkiksi menemällä perinteisten rasterointitekniikoiden tuolle puolen.

"Rasterointi on prosessi, jossa objektin 3D-mallia edustava kolmioiden verkko muunnetaan ruudulla näkyviksi pikseleiksi", DICEn tekninen johtaja Christian Holmquist selittää.

Kolmioiden kulmat, joita kutsutaan vertekseiksi, toimivat vuorovaikutuksessa verkon muiden verteksien kanssa. Rasterointityökalu määrittää, mitkä pikselit kustakin kolmiosta ovat päällekkäin senhetkisessä näkymässä, ja arvioi kunkin pikselin värin, kun se piirretään kuvaruudulle.

Christian kuitenkin huomauttaa, että "rasterointi voi vaikeuttaa objektien vuorovaikuttamista toistensa kanssa, koska kunkin kolmion on tunnettava kohtaus kokonaisuudessaan, jotta se voi piirtää itsensä oikein."

Reaaliaikainen säteenseuranta on tarjonnut uuden lähestymistavan realistisen grafiikan luomiseen. Tämä tietokoneanimaatioelokuviin usein liitetty tekniikka mahdollistaa ennennäkemättömän realistiset ja graafisesti vaikuttavat pelikokemukset.

Christian kertoo tekniikasta innoissaan: "Olimme etsineet juuri jotain tällaista pitkän aikaa." "Pystymme piirtämään erillisiä objekteja ja saamme ne näyttämään lähes täydellisiltä, mutta objektien välinen vuorovaikutus on se, missä säteenseurantaa tarvitaan: se mahdollistaa realistiset heijastukset, varjostukset ja valaistukset", hän kertoo.

Lisäksi säteenseurannalla pystytään todella rikkomaan rajoja heijastusten, epäsuoran valon, taustavalaistuksen okkluusion ja valon eri kulmista heijastumisen suhteen.

"Kun lisäsimme reaaliaikaisen säteenseurannan Arctic Fjord- ja Rotterdam-kartoille, olimme sanattomia", Christian muistelee.

Algoritmi jäljittää valon reitin monista eri näkökulmista ja simuloi sen vuorovaikutusta kohtauksessa käytettävien 3D-objektien kanssa. Kun säde liikkuu kohtauksen halki, se kerää matkan varrella tietoa väristä ja valosta kaikista kohtaamistaan objekteista. Pikselin lopullinen väri, joka kuvaruudulla nähdään, luodaan näiden vuorovaikutusten perusteella.

Tasaiset pinnat, kuten ikkunat, autot, tankit, lyhtypylväät, tiilet, lammikot ja aseet heijastavat ympärillään olevat elementit tarkasti.

3D-objektit, joissa on mikrorakenteita, alirakenteita, epätasaisuuksia tai jotka ovat koveria tai läpinäkyviä, heijastavat omilla, mukautuneilla tavoillaan. Kuten oikeassa elämässäkin, "heijastukset ovat olemassa riippumatta pelaajan liikkumisesta", Christian lisää ja jatkaa "Sillä ei ole merkitystä, miten monimutkainen kohtaus tai pinta on. Säteenseurannalla saavutetaan aina realistinen lopputulos."

"Vaikka heijastukset eivät välttämättä aina ole täydellisen teräviä, pelaajat voivat havaita esimerkiksi ajoneuvon pinnalla heijastuksen heidän takanaan tapahtuneen räjähdyksen ilmaan lennättävistä osista", hän valottaa.

Rasterointi ei mahdollista näytön ulkopuolisten objektien tehokkaita heijastuksia, mikä johtuu Screen Space Reflection (SSR) -perustekniikan rajoituksista. Se laskee heijastukset käyttämällä uudelleen näytön pikselidataa, jota käytetään yleensä pienten heijastusten luomiseen märillä lattioilla tai lammikoissa – muistele esimerkiksi lentotukialuksen märkää kantta Battlefield™ 3:n Going Hunting -tehtävässä, kun Jennifer Hawkins astui F18:n kyytiin.

Renderöimällä pelin heijastukset reaaliajassa, jotta ne mukautuvat muihin valaistuihin objekteihin ja emissioaineisiin, voidaan saavuttaa paljon realistisempi ja uskottavampi lopputulos. Kuten Christian asian muotoili: "Battlefield V:n maailman tulisi tuntua todelliselta, piste."

Työssä oli tietysti haasteitakin, Christian kertoo. "Läpinäkyvyys ja läpikuultavuus on aina monimutkaista renderöidä, ja säteenseuranta tekee siitä entistäkin monimutkaisempaa. Myös räjähdykset ovat mutkikkaita, koska niissä on niin valtavasti osa-alueita, joiden on toimittava yhdessä, jotta visuaalinen lopputulos onnistuu." Kun tehosteet ovat kunnossa, säde pystyy palauttamaan oikean väriarvion – tähän DICEn renderöintitiimi käytti paljon aikaa ja vaivaa.

Tämä on saavutettu pitkällisen työn ansiosta. Christianin mielestä reaaliaikaisen säteenseurannan kaltaisia harppauksia "nähdään ehkä kerran kymmenessä vuodessa. Se vastaa samanlaista grafiikan sukupolviloikkaa kuin laitteistokiihdytyksellä saavutetun 3D-grafiikan tulo 90-luvulla."

Kun kysymme Christianin ajatuksia säteenseurannan tulevaisuudesta, hän uskoo, että pelaajat tulevat näkemään paljon korkeampaa laatua liittyen vuorovaikutukseen. Dynaamisissa kohtauksissa nähdään entistäkin parempia heijastuksia, enemmän yksityiskohtia, ja säteenseurantaa tullaan käyttämään varjoissa, taustavalon okkluusiossa ja ympäristön valaistuksen leviämisessä.

Huippuluokan säteenseuranta-arkkitehtuurin sekä DICEn työlleen omistautunen renderöintitiimin ansiosta Battlefield V:n PC-versio on yksi kaikkien aikojen innovatiivisimmista Battlefield-peleistä. Christian jatkaa: "Reaaliaikainen säteenseuranta mahdollistaa kaikkien aikojen fyysisimmät, immersiivisimmät ja näyttävimmät kokemukset, ja olemme hyvin innoissamme, että Battlefield V on ensimmäinen peli, jossa tätä teknologiaa hyödynnetään. Olemme kehitelleet säteenseurantaa tiiviissä yhteistyössä NVIDIAn kanssa, ja parantelemme ja optimoimme DXR:ää jatkuvasti."

Pelaajat pääsevät kokemaan DRX:n reaaliaikaisen säteenseurannan omin silmin Battlefield V with NVIDIA GeForce RTX 20 -sarjan näytönohjaimilla.

______________________

DICE etsii aina lahjakkaita, motivoituneita ihmisiä, joilla on kykyä ja näkemystä upeiden pelien luomiseen. Tutustu studion avoimiin työpaikkoihin tarkemmin täältä.

Pysy mukana EA-keskustelussa: lue blogiamme, seuraa meitä Twitterissä ja Instagramissa ja tykkää meistä Facebookissa.