Battlefield V: Strålföljning i realtid

DICE är kända för sin förmåga att skapa extraordinära spelupplevelser förankrade i realism. För första gången någonsin har nu strålföljning i realtid integrerats i ett Battlefield-spel. Christian Holmquist är technical director på DICE och diskuterar hur det kommer att möjliggöra realistiska och dynamiska reflektioner i Battlefield™ V på PC.

Ljus, skuggor och reflektioner är effekter som är av avgörande betydelse för ett spels visuella design. De används både för att förstärka atmosfären i spelets miljöer och för att förmedla visuella signaler genom formen och sammansättningen av tredimensionella objekt.

Genom hela Battlefield-serien har dessa komponenter alltid gett spelupplevelsen ett extra lager av slående realism. Tänk bara på vilken dramatisk effekt de bidrar med i det ödelagda landskapet och de sönderfallna ruinerna i Passchendaele, i Battlefield 1.

Battlefield har alltid haft enastående grafik, men DICE ville flytta de kreativa gränserna genom att gå vidare från de traditionella rastreringsteknikerna.

"Rastrering är en teknik där 3D-modeller av objekt representeras av nät av trianglar som sedan konverteras till pixlar på skärmen", förklarade Christian Holmquist, som är technical director på DICE.

Trianglarna har hörn som interagerar med andra hörn på samma nät. Rastreraren avgör vilka pixlar varje triangel överlappar med från det aktuella perspektivet, och utvärderar sedan färgen på varje pixel när den ritas på skärmen.

Men som Christian påpekade: "Rastrering kan verkligen försvåra interaktion mellan olika objekt, för varje triangel måste ha tillgång till hela den aktuella scenen för att rita sig själv korrekt."

Men en ny teknik har utvecklats för att skapa realistisk grafik – strålföljning i realtid. Den här tekniken, som man vanligtvis associerar med datorrenderade filmer, gör att spelare kan spela med en helt ny nivå av realism i spelgrafiken.

Christian beskrev det entusiastiskt så här: "Det här är något vi har längtat efter väldigt länge. Vi är grymma på att rita isolerade föremål och få dem att se nästan perfekta ut, men det är i interaktionen mellan objekt som strålföljning verkligen spelar in, för reflektioner, skuggor och global ljussättning."

Strålföljning kan sätta en ny standard för reflektioner, indirekt ljussättning, omgivande inneslutning ("ambient occlusion") och Fresnel, alltså hur ljus reflekteras med olika intensitet beroende på skärningsvinklar.

"Första gången vi implementerade strålföljning i realtid på våra kartor Arctic Fjord och Rotterdam såg det fantastiskt ut!" berättade Christian.

I princip är det en algoritm som följer ljusets bana från många olika perspektiv och simulerar hur det interagerar med 3D-objekt i scenen. När strålen rör sig genom scenen samlar den färg- och ljusinformation längs vägen från alla objekt den träffar på. Dessa interaktioner kombineras sedan för att skapa den slutgiltiga färgen på pixeln som visas på skärmen.

Omgivande miljöer reflekteras i detalj när strålen följer jämna ytor som fönster, bilar, pansarvagnar, lyktstolpar, takpannor, pölar och vapen.

Reflektioner anpassas även efter 3D-objekt med mikrostrukturer, understrukturer eller ojämna ytor, inklusive konkava och transparenta objekt. "Reflektionerna är där oavsett hur en spelare förflyttar sig," lade Christian till. Precis som i verkligheten. "Det spelar ingen roll hur komplex scenen eller ytan är. Med strålföljning blir resultatet alltid rätt."

"Även om reflektionerna inte alltid får perfekt skärpa är de detaljerade nog för att spelare kan märka när något sprängs bakom dem, och till exempel se partiklar från explosioner reflekteras på ytan av fordon," berättade han.

Med rastrering är det inte möjligt att effektivt reflektera objekt utanför bild, vilket är en av begränsningarna med den vanliga tekniken med Screen Space Reflection (SSR). Den återanvänder skärmpixeldata för att beräkna reflektioner, vilket ofta används för att skapa subtila reflektioner på våta golvytor eller i pölar – tänk till exempel på det fuktiga flygdäcket i Battlefield™ 3, när löjtnant Jennifer Hawkins hoppar in i sitt F18-plan i Going Hunting.

Men genom att rendera spelets reflektioner i realtid, så att de matchar övriga ljuskällor och utstrålande material i världen, kan vi skapa en mycket mer verklighetstrogen och trovärdig spelupplevelse. Som Christian uttryckte det: "Världen i Battlefield V ska kännas äkta – punkt slut."

Det fanns förstås utmaningar, förklarade Christian: "Transparens och ljusgenomträngning är alltid komplicerade att rendera, och blir det ännu mer med strålföljning." Exempelvis är explosioner kluriga i och med den enorma mängden partiklar som måste läggas ihop för att få rätt visuellt resultat." När de effekterna är på plats kan strålen ge tillbaka korrekt färgutvärdering, vilket renderingsteamet på DICE ägnade mycket arbete åt.

Efter mycket hårt arbete lyckades de med detta, och Christian jämförde framstegen inom strålföljning i realtid med "sådant som händer var tionde år eller så, i stil med det grafiska lyftet vi såg under 90-talet när hårdvaruaccelererad 3D-grafik introducerades".

När Christian blev tillfrågad om sina tankar om strålföljningens framtid, svarade han "spelare kommer att se mycket högre kvalitet när det gäller interaktioner." Som att dynamiska scener har bättre reflektioner, förbättrade detaljnivåer, och hur strålföljning kommer att användas för skuggor och global omgivande inneslutning, även kallat "ambient occlusion".

Tack vare toppmodern strålföljningsarkitektur och DICE renderingsteams hängivna arbete är Battlefield V till PC ett av de mest innovativa Battlefield-spelen hittills. "Strålföljning i realtid skapar den mest fysiska, uppslukande och visuellt slående upplevelsen, och det känns otroligt kul att Battlefield V blir det första spelet som använder den här tekniken. Vi har samarbetat nära med NVIDIA för att leverera strålföljning till våra fans, och vi är hängivna att fortsätta förbättra och optimera DirectX Raytracing."

Nu kan spelare uppleva en första version av DXR:s strålföljning i realtid i Battlefield V med NVIDIA:s grafikkort i GeForce RTX 20-serien

______________________

DICE är alltid på jakt efter duktiga och motiverade personer med förmåga och drivkraft att skapa något utöver det vanliga. Läs mer om karriärmöjligheter på DICE här.

Häng med i allt som rör EA: Läs vår blogg, följ oss på Twitter och Instagram gilla oss på Facebook.