Миллиарды полигонов и превосходство над PC: Epic Games рассказывает о графике нового поколения

Скоро, уверен Тим Суини, производители обычных SSD тоже задумаются об увеличении скорости.

Epic Games разрабатывает пятую версию движка Unreal Engine. Новый движок создан с прицелом на следующее поколение консолей, но будет работать и на других устройствах. Его основная особенность это принципиально новых подход к работе с ассетами.

Создатели движка предметно поговорили с Digital Foundry и The Verge о том, как устроена новая технология и каким образом она повлияет на разработку игр. Изменения, уверены в Epic Games, будут по-настоящему гигантскими.

Про пиксели и полигоны

В демке Lumen in the Land of Nanite, запускавшейся на PlayStation 5, можно увидеть статую. Эта статуя состоит из 33 миллионов полигонов и покрыта текстурами с разрешением 8К. В соседней комнате показаны еще 485 таких же статуй: в общей сложности тут 16 миллиардов полигонов. Все статуи рендерятся с максимальным уровнем качества.

Отрисовка таких ассетов стала возможна благодаря подходу, предложенному еще в восьмидесятые годы. Нужно не просто рендерить объекты, а оценивать, какой уровень детализации будет заметен человеческому глазу, а затем динамически менять детализацию объектов. Примерно так же работает и Unreal Engine 5.

Если выяснится, что полигон какого-то объекта займет на экране меньше пикселя, то детализацию этой части ассета можно сбросить, аппроксимировав строение модели так, чтобы число полигонов уменьшилось, а визуально ничего не изменилось.

Такой подход позволяет рендерить общие планы чрезвычайно высокополигональных объектов, скрывая лишние детали, и одновременно показывать крайне детализированные крупные планы, отрисовывая максимум полигонов. Но есть нюанс.

Про накопители

Работа с детализированным ассетами в Unreal Engine 5 устроена так: разработчик загружает ассет в максимальном разрешении, а всю остальную работу движок берет на себя. Можно, например, загрузить туда данные трехмерного сканирования или модель из нескольких миллионов полигонов из ZBrush — и все будет работать.

Однако чтобы движок мог быстро менять детализацию объектов во время изменения ракурсов камеры, ему понадобится очень быстрая система хранения данных. Часть данных можно хранить в памяти, но все туда не влезет — что-то придется грузить.

Как раз для этого нужны скоростные SSD, присутствующие в новых консолях. С технической точки зрения, уверены в Epic Games, по производительности накопителя лидирует PlayStation 5; Xbox Series X чуть отстает, а хуже всего дело обстоит на PC.

[PlayStation 5] это удивительно сбалансированное устройство. У нее есть чрезвычайно мощный GPU, а еще имеется возможность на порядок увеличить пропускную способность благодаря управлению накопителем. Это чрезвычайно важно.

Отрисовывать все, что помещается в память, это одно, [и совсем другое дело это рендеринг мира,] объем которого может составлять десятки гигабайт.

Мы довольно долго и очень тесно работали с Sony над накопителем. Архитектура хранилища PlayStation 5 далеко превосходит все, что вы сейчас можете купить на PC за любые деньги. Она поможет рынку PC развиваться. [Рынок] посмотрит на эту штуку и скажет: «Ого, надо наверстать упущенное с SSD».

Тим Суини

Про кино и оптимизацию

Сейчас у разработки игр не слишком много общего с киноиндустрией. Хотя продвинутая трехмерная графика используется и в играх, и в фильмах, технически они устроены по-разному.

В киноиндустрии создают максимально проработанные объекты, а потом долго рендерят их на серверных фермах, а разработчики игр используют массу трюков, чтобы имитировать использование ассетов высокого разрешения. Новый движок Epic Games должен изменить расстановку сил.

Во-первых, мы уже знаем, что разработчики смогут загружать в Unreal Engine 5 ассеты высокого разрешения. Во-вторых, движок получил ряд дополнительных оптимизаций.

Если окажется, что ограничения в один полигон на пиксель недостаточно, можно снизить разрешение. Это не только понизит разрешение рендеринга, но и — благодаря уменьшению числа пикселей — немного уменьшит детализацию и нагрузку. Например, демо Lumen in the Land of Nanite большую часть времени рендерилось в реальном разрешении 1440p.

Чтобы повысить качество картинки, которая могла бы пострадать после такой операции, используется техника временной реконструкции, реализованная и в Unreal Engine 4. Движок может использовать данные из предыдущих кадров, чтобы достраивать картинку до боле высокого разрешения.

Примечательно, что этот подход упростит жизнь не только разработчикам игр, но и командам, работающим над фильмами или сериалами. Unreal Engine 4 активно применяется в кино — с его помощью делали спецэффекты «Мандалорца», — а новая версия движка позволит специалистам киноиндустрии работать с ним почти так же, как с привычными инструментами.