Battlefield V: Real-time ray tracing
Ontdek de realistische en dynamische reflecties in Battlefield V
In hun eigen woorden
DICE staat bekend om het creëren van buitengewone game-ervaringen die zijn geworteld in realisme. Nu hebben ze real-time ray tracing voor het eerst in de geschiedenis geïntegreerd in een Battlefield-titel. DICE Technical Director Christian Holmquist vertelt hoe deze technologie realistische en dynamische reflecties voor Battlefield™ V mogelijk maakt op de pc.
Lichten, schaduwen en reflecties zijn visuele effecten die cruciaal zijn in het ontwerpproces van een videospel. Ze worden gebruikt om de sfeer van spelersomgevingen te verbeteren, en om belangrijke visuele aanwijzingen te geven voor de vorm en het materiaal van 3d-objecten.
In de Battlefield -serie hebben deze componenten altijd een extra laag grimmig realisme aan de gameplay toegevoegd. Bedenk alleen maar hoe ze het verwoeste landschap en de ruïnes van Passchendaele in Battlefield™ 1 een dramatisch effect geven.
Hoewel de graphics van Battlefield altijd al ongelooflijk zijn geweest, wilde DICE haar creatieve grenzen verleggen door verder te gaan dan traditionele rasteriseringstechnieken.
“Rasterisering staat voor het converteren naar pixels op het scherm van een mesh met driehoeken die een 3d-model van een object representeren”, verklaart DICE Technical Director Christian Holmquist.
Deze driehoeken hebben hoeken die ook wel vertices worden genoemd. Deze communiceren als het ware met de andere vertices op die mesh. De rasterizer bepaalt welke pixels elke driehoek in de huidige weergave overlapt en evalueert vervolgens de kleur van elk pixel dat op het scherm wordt getekend.
Christian geeft aan: “Maar rasterisering kan het heel moeilijk voor objecten maken om met elkaar te communiceren, omdat elke driehoek een omgeving in zijn geheel moet kennen om zichzelf op de juiste manier te kunnen tekenen.”
Er is echter een nieuwe benadering voor het creëren van realistische beelden ontwikkeld via real-time ray tracing. Via deze techniek, die wordt geassocieerd met CG-films, kunnen spelers gameplay ervaren met een ongekend grafisch realisme.
Christian omschreef dit met groot enthousiasme. “Dit was iets waar we al lange tijd naar verlangden”, aldus Christian. “We kunnen geweldig losse objecten tekenen en deze er bijna perfect uit laten zien, maar de interactie tussen objecten is iets waar je echt ray tracing voor nodig hebt: voor reflecties, schaduwen en wereldverlichting.”
Ray tracing heeft tevens het potentieel om de grenzen van reflecties, indirecte verlichting, omgevingsocclusie en Fresnel te verleggen (Fresnel: hoe licht met verschillende intensiteiten reflecteert op "grazing angles").
“Toen we real-time ray tracing voor het eerst implementeerden op onze Arctic Fjord- en Rotterdam-maps, was het ongelooflijk”, herinnert Christian zich enthousiast.
In principe volgt een algoritme het pad van licht vanaf talloze verschillende gezichtspunten, en simuleert het de interactie met 3d-objecten in de omgeving. Terwijl de straal zich door de omgeving verplaatst, verzamelt hij kleur- en lichtinformatie van alle objecten die hij tegenkomt. Deze interacties worden vervolgens gecombineerd om de uiteindelijke kleur van een pixel te produceren, die op het scherm wordt weergegeven.
Tracing vanaf gladde oppervlakken, zoals ramen, auto's, tanks, lantaarnpalen, tegels, plassen en wapens, zorgt voor een nauwkeurige reflectie van elementen in de omgeving.
Ook 3d-objecten met microstructuren, onderstructuren en ruwe oppervlakken, en objecten die concaaf of transparant zijn, krijgen reflecties die daar conform aan zijn. “Net als in het echt krijg je reflecties, ongeacht de manier waarop een speler zich verplaatst”, voegt Christian toe. “Het maakt niet uit hoe complex de omgeving of het oppervlak is: met ray tracing bereik je altijd het juiste resultaat.”
“Hoewel reflecties niet altijd helemaal scherp zijn, kunnen spelers een explosie achter ze opmerken. Ze zien dan bijvoorbeeld deeltjes van de ontploffing die worden weerspiegeld op het oppervlak van een voertuig”, merkt hij op.
De wereld van Battlefield V moet echt aanvoelen – punt.
Met rasterisering is het niet mogelijk om objecten buiten het scherm efficiënt te reflecteren. Dat is een beperking van de standaard Screen Space Reflection (SSR)-techniek. Deze gebruikt pixelgegevens in de schermruimte opnieuw om reflecties te berekenen. Dit wordt normaliter gebruikt om subtiele reflecties te creëren op natte vloeroppervlakken of in plassen - denk maar even terug aan het vochtige vliegdek in Battlefield™ 3, als Lt. Jennifer Hawkins in haar F18 stapt in Going Hunting.
Maar door de reflecties van de game real-time te renderen en deze perfect af te stemmen op andere verlichte wereldbronnen en stralende materialen, zorgen we voor veel realistischere en geloofwaardigere gameplay. Zoals Christian al zei: “De wereld van Battlefield V moet echt aanvoelen - punt.”
Natuurlijk waren er uitdagingen. Christian verklaart: “Transparantie en doorschijnendheid zijn altijd gecompliceerd met rendering, en met ray tracing is dat alleen nog maar erger geworden. Explosies zijn ook lastig vanwege de enorme hoeveelheid deeltjes die moeten worden gecombineerd om het juiste visuele resultaat te krijgen.” Zodra deze effecten op hun plek staan, kan de straal de juiste kleurevaluatie retourneren. Dat is iets waarin het Rendering Team van DICE veel werk heeft gestoken.
Na veel inspanning is dit gelukt, en Christian vergelijkt deze vooruitgang op het gebied van real-time ray tracing met “een van die dingen die misschien eens in de 10 jaar gebeuren, zoals de generatiesprong van graphics die we in de jaren 90 zagen, met de introductie van hardware-acceleratie voor 3d-graphics.”
Toen we Christian vroegen naar zijn mening over de toekomst van ray tracing, antwoordde hij: “Spelers zullen een veel hogere kwaliteit zien op het gebied van interacties.” Dynamische scènes krijgen bijvoorbeeld nog betere reflecties en verbeterde detailniveaus, en ray tracing zal worden gebruikt voor schaduwen, omgevingsocclusie en diffuse wereldverlichting.
De geavanceerde ray tracing-architectuur en de toewijding van het Rendering Team van DICE maken van Battlefield V op de pc een van de meest innovatieve Battlefield-titels ooit. Christian voegt toe: “Real-time ray tracing zorgt voor de meest fysische, realistische en visueel opvallende game-ervaring, en we zijn bijzonder enthousiast over het feit dat Battlefield V de eerste game is dat deze technologie gebruikt. We hebben nauw samengewerkt met NVIDIA om ray tracing voor onze fans mogelijk te maken, en we streven continu naar verbetering en optimalisering van DXR.”
Spelers kunnen nu zelf aan de slag met een eerste release van DXR real-time ray tracing in Battlefield V, met grafische kaarten uit de NVIDIA GeForce RTX 20-serie
______________________
DICE is altijd op zoek naar getalenteerde, gemotiveerde personen die iets buitengewoons kunnen en willen maken. Hier vind je meer informatie over de huidige vacatures.
Blijf meepraten over alles wat met EA te maken heeft: Lees ons blog, volg ons op Twitter en Instagram en vind ons leuk op Facebook.