Battlefield V: Ray Tracing em tempo real

A DICE é conhecida por criar experiências de jogo extraordinárias com base realista. Agora, pela primeira vez, o traçado de raios em tempo real foi integrado a um jogo da série Battlefield. O diretor técnico da DICE, Christian Holmquist, explica como eles irão potencializar os reflexos verdadeiramente realistas e dinâmicos em Battlefield™ V para PC.

Luzes, sombras e reflexos são efeitos visuais essenciais para qualquer processo de design de jogos. Usamos ambos para aprimorar a atmosfera dos ambientes em que os jogadores estão imersos e para fornecer dicas visuais importantes para a forma e o material de objetos 3D.

Em toda a série Battlefield , esses componentes sempre acrescentaram uma camada adicional de realismo à jogabilidade. Pense em como eles se adaptam, com efeito dramático, à devastação e às ruínas de Paschendale, em Battlefield 1.

Ainda que os gráficos sempre fossem um ponto forte de Battlefield, a DICE quis ampliar seus limites criativos, indo além das técnicas tradicionais de rasterização.

"Rasterização é o processo que converte a malha de triângulos que representa o modelo 3D de um objeto em pixels na tela", explicou o diretor técnico da DICE, Christian Holmquist.

Esses triângulos têm cantos, conhecidos como vértices, que interagem com os outros vértices da malha. O rasterizador determina com quais pixels cada triângulo se sobrepõe a partir da visão atual, e avalia a cor de cada pixel à medida que ele é desenhado na tela.

Porém, como salientou Christian, "a rasterização pode dificultar muito a interação entre objetos, pois cada triângulo precisa conhecer uma cena em sua totalidade para poder desenhar a si mesmo de forma correta".

Entretanto, uma nova técnica para a criação de visuais realistas foi desenvolvida, com o traçado de raios em tempo real. Esta técnica, normalmente associada a filmes em CGI, permitirá aos jogadores vivenciarem partidas com fidelidade gráfica em uma escala nunca antes vista.

Christian descreveu, com muita empolgação, a nova tecnologia como “Algo que desejávamos há muito, muito tempo”. "Já somos ótimos em desenhar um objeto isoladamente e fazer ele parecer quase perfeito, mas é na interação entre objetos que o traçado de raios ganha importância, para reflexos, sombras e iluminação global".

O traçado de raios tem o potencial de revolucionar os reflexos, a iluminação indireta, a oclusão de ambiente e a teoria de Fresnel; como a luz se reflete em intensidades diferentes com base nos ângulos de incidência.

“A primeira vez em que implementamos o traçado de raios em tempo real nos mapas de Roterdã e Fiorde do Ártico foi incrível!”, relembra com empolgação Christian.

Essencialmente, um algoritmo traça o caminho da luz de vários pontos de vista diferentes e simula sua interação com objetos 3D na cena. À medida que o raio se move pela cena, ele acumula, ao longo do caminho, informações de cor e luz de todos os objetos que encontra. Essas interações, então, são combinadas para produzir a cor final de um pixel, que será exibido na tela.

O traçado de superfícies lisas, como janelas, carros, tanques, postes de luz, azulejos, poças e armas, reflete com precisão elementos do ambiente ao redor delas.

Objetos 3D que têm microestruturas, subestruturas, superfícies ásperas, e que são côncavos ou transparentes, também passam por um ajuste dos reflexos a eles. Assim como na vida real, “os reflexos estarão lá, independente de como o jogador se desloca pelo cenário”, Christian explica. “Não importa o quão complexa seja a cena ou a superfície, com o traçado de raios, o resultado correto sempre será atingido”.

"Embora os reflexos nem sempre sejam perfeitamente nítidos, os jogadores conseguem perceber uma explosão acontecendo atrás deles e verão partículas de explosões refletidas na superfície de um veículo, por exemplo", observou.

Com a rasterização, não é possível refletir de maneira eficiente objetos fora da tela, o que é uma limitação na técnica padrão de Reflexos no Espaço de Tela (Screen Space Reflection - SSR). Essa técnica reutiliza dados de pixel no espaço de tela para calcular reflexos e, dessa forma, criar reflexos sutis em superfícies úmidas ou em poças. É só lembrar da cabine de pilotagem em Battlefield™ 3, quando a tenente Jennifer Hawkins embarca em seu F18 em Going Hunting.

Porém, ao renderizar os reflexos do jogo em tempo real para combinarem perfeitamente com outras fontes e materiais que emitem luz, conseguimos uma jogabilidade muito mais realista e crível. Como disse Christian, "o mundo de Battlefield V precisa dar a sensação de realidade. E ponto".

É claro que surgiram alguns desafios, como explica Christian, “Transparência e translucidez sempre são elementos complicados de se renderizar, e com o traçado de raios, ainda mais. As explosões, por exemplo, são um caso difícil, devido à enorme quantidade de partículas que precisam ser adicionadas para obter o resultado visual correto". Quando esses efeitos estão presentes, o raio pode devolver a informação de cor correta. A equipe de renderização da DICE trabalhou muito nisso.

E após muito trabalho, finalmente conseguiram! Christian comparou esses avanços no traçado de raios em tempo real a "uma dessas coisas que só acontece uma vez a cada 10 anos, como o salto geracional nos gráficos que vimos nos anos 1990, com a introdução dos gráficos 3D com aceleração de hardware".

Quando perguntamos sobre o que ele pensa sobre o futuro do traçado de raios, Christian diz que "os jogadores verão uma qualidade muito maior nas interações". Um exemplo são cenas dinâmicas que têm reflexos muito melhores, maiores níveis de detalhamento, e como o traçado de raios será usado para sombras, oclusão de ambientes e iluminação global difusa.

A arquitetura de traçado de raios de última geração, com o trabalho dedicado da equipe de renderização da DICE, torna Battlefield V para PC um dos jogos mais inovadores de Battlefield até o momento. Christian afirma que o “traçado de raios em tempo real cria a experiência mais física, imersiva e visualmente impactante possível, e estamos extremamente empolgados com o fato de Battlefield V ser o primeiro jogo a utilizar esta tecnologia. Estamos trabalhando em conjunto com a NVIDIA para trazer o traçado de raios para nossos fãs, e é nosso compromisso aprimorar e otimizar constantemente o DXR”.

Os jogadores agora podem experimentar a primeira versão disponível do traçado em tempo real do DXR, em primeira mão, no Battlefield V, usando placas de vídeo NVIDIA da série GeForce RTX 20

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