Recentemente tivemos o primeiro vislumbre de como os videogames poderiam ser no PS5, devido a tech-demo mostrada da Unreal Engine 5.
A apresentação mostrou uma aventureira caminhando através de uma tumba arenosa, deslizando sobre partes rochosas e flechas leves quebrando uma fenda na superfície da caverna. Vimos mecanismos complexos e centenas de estátuas ricas em detalhes alinhadas em grandes salões. Então, começamos a voar pelo céu enquanto explosões balançam os arredores e o terreno desmorona – nosso personagem é um borrão de alta velocidade cercado por paisagens que de alguma forma permanecem em foco nítido.
Para muitos jogadores, é um passo notável, mas pouco inspirador – o mesmo tipo de jogo que podemos jogar hoje, embora com pedras mais bonitas. Mas para os desenvolvedores, o Unreal Engine 5 é um divisor de águas.
“Vários recursos do Unreal Engine 5 foram projetados para reduzir a complexidade da criação de jogos”, explica Nick Penwarden, vice-presidente de engenharia da Epic Games. “O Nanite, por exemplo, permite que os artistas importem diretamente seus modelos high-poly e permitam que a engine lide com os detalhes técnicos, adicionando mais criatividade ao pipeline de arte. Da mesma forma, o Lumen permite uma iluminação global realista, sem a necessidade de criar mapas de iluminação UVs ou aguardar a conclusão de um longo processo offline de baking. ”
Um modelo High Poly é extremamente detalhado e tem muito potencial pra realismo. Isso acontece porque, com mais polígonos, é possível representar muito mais detalhes de um modelo diretamente na topologia dele, sem a necessidade de gerar e usar texturas para dar a ilusão de relevo. Por exemplo, o Spiderman modelado com 90 mil polígonos é um exemplo de modelo high poly.
Obs: O processo de light baking é o pré-cálculo de pontos luminosos e sombras para uma cena (estática) e o armazenamento das informações em um lightmap. O processo está dizendo ao renderizador onde tornar um modelo mais claro ou mais escuro, criando a ilusão de luz.
Tudo isso ajuda a criar um processo mais simplificado para desenvolvedores, que agora podem fazer as mesmas coisas de antes, mas com menos etapas. Isso pode levar a um tempo de desenvolvimento menor, ou esse tempo poderia ser usado para criar jogos maiores e mais complexos na mesma quantidade de tempo necessária para criar um hoje. A maneira como a iluminação é tratada no Lumen pode até levar à criação de algo completamente novo, de acordo com a Epic.
“A iluminação global totalmente dinâmica com o Lumen mudará a experiência dos jogos atuais e até permitirá a criação de novos tipos de jogos”, diz Penwarden. “Os desenvolvedores podem criar mundos dinâmicos e mutáveis, onde a iluminação é um componente integrante do gameplay”.
Originalmente, a demo estava planejada para ser exibida na GDC, uma conferência voltada para o setor, com uma audiência de desenvolvedores de jogos. Por causa do COVID-19, a GDC foi cancelada, e isso significou que o trailer se tornou parte do hype para a próxima geração de consoles, à medida que os jogadores consumiam avidamente todas as informações sobre consoles e jogos da próxima geração. Apesar disso, os recursos mostrados na demo foram escolhidos deliberadamente para destacar seu uso por desenvolvedores, não por jogadores.
Baking lightmaps, geração de iluminação e otimização de objetos são parte integrante do desenvolvimento de jogos triple A. Eles também são alguns dos aspectos mais demorados do processo. O Unreal Engine 5 visa quase erradicá-los.
“No que diz respeito ao Lumen, tradicionalmente a iluminação para um jogo high-end é manipulada realizando ‘baking’ em um mapa de iluminação (baking lightmat) – basicamente uma textura que contém todas as informações de iluminação de uma cena – para produzir iluminação de alta qualidade”, disse Husban Siddiqi, desenvolvedor da Champion, Ascent. “No entanto, a desvantagem é que a iluminação só pode ser feita com objetos estáticos e você precisa reprocessar uma cena toda vez que a iluminação é refeita.”
Antes do Unreal 5, os desenvolvedores tinham que esperar a conclusão do processo de lightmap antes de continuar o trabalho, toda vez que eles ajustavam a iluminação em uma cena. Com o Lumen, os desenvolvedores podem fazer essas alterações em tempo real e interagir sem esses longos tempos de espera.
“O light baking é necessário porque, nas engines para jogos da geração atual, o cálculo da iluminação dinâmica usa muitos recursos”, explica Tobias Graff, CEO da Mooneye Studios, desenvolvedora de Lost Ember. “Sempre que há uma situação em que a iluminação não muda realmente – por exemplo, quando vem de uma lâmpada estática ou se o jogo não tem sol em movimento – as informações de iluminação são na verdade salvas em uma textura e aplicadas ao mundo .
“É claro que isso significa que coisas como personagens em movimento ou até mesmo folhas que se movem ao vento não lançariam sombras em movimento; portanto, muitas vezes é usada uma mistura de diferentes soluções de iluminação. O ajuste fino de quando e em que distâncias o uso de iluminação estática ou dinâmica é outro passo que, obviamente, leva tempo e pode ser ignorado completamente com o Unreal Engine 5. Sem mencionar que a informação de light baking em si é algo que pode levar uma eternidade. ”
Além do Lumen para iluminação global, a Unreal Engine 5 também tem o recurso Nanite, que fará para um artista 3D o que Lumen faz para iluminação. Normalmente, os artistas 3D criariam um asset no software escolhido, e teriam que criar uma versão otimizada e de menor fidelidade do mesmo asset no jogo, usando mapas de textura e mapas normais para adicionar mais detalhes. O Nanite permitirá que os criadores importem seus assets diretamente para o jogo, com total fidelidade, sem fumaça e espelhos.
Assets nada mais são que os elementos que constituem um jogo, como ilustrações, efeitos sonoros, scripts, etc.
“Isso pode significar coisas como assets digitalizados em 3D ou trabalho altamente estilizado, que podem facilitar muito o jogo, sem sobrecargas significativas na otimização”, explica o desenvolvedor independente (Earthlight) Emre Deniz. “O principal componente a ser observado aqui é que o fluxo de trabalho para o desenvolvimento da arte dos jogos é opaco para muitas pessoas. Os assets de alta fidelidade têm uma enorme sobrecarga para garantir que sejam otimizados e usar tudo da forma mais eficiente possível – e geralmente isso é melhor feito manualmente ou com grande investimento em ferramentas, experiência e planejamento.
“A capacidade dos desenvolvedores, desde equipes pequenas até produções em vários estúdios, de poder levar rapidamente esses assets de maior fidelidade para a engine tornará a produção não apenas mais rápida, mas também mais acessível para uma variedade de equipes diferentes. Pessoalmente, gostaria de enfatizar que maior fidelidade não significa necessariamente realista. Instruções de arte estilizadas, experimentais ou mais arriscadas serão mais atingíveis com esses avanços. ”
As ferramentas de arte amplamente usadas, como o ZBrush, permitem que os artistas esculpam suas criações como se fossem de barro. Eles são construídos exclusivamente para a estética, e não para o desempenho. Isso significa que uma única escultura pode potencialmente ter milhões de triângulos, o que não é viável no hardware da geração atual se você quiser que seu jogo seja realmente executado.
ZBrush é um programa para modelagem, referenciado muitas vezes como o “Photoshop da modelagem 3D”.
“Então, você pegaria esse modelo ZBrush de high-poly como alvo visual e, em seguida, criaria uma versão lower-poly do mesmo modelo e ‘bake’ a de high-poly como um mapa normal (o que é um pouco como colocar uma máscara de leão em um cão labrador e chamá-lo de Mufasa “, explica o animador do jogo Tommy Millar.” Pelo que pude ver na demo, esse passo do meio pode ser diminuído ou removido completamente, facilitando muito a fase de otimização.
“Uma boa metáfora para usar é essa: você está saindo de férias, no aeroporto, mas os responsáveis pela bagagem dizem que precisa colocar seus líquidos em pequenas bolsas, os eletrônicos em um balde, e você está com 10 kg acima do seu limite de roupas. Então, você deixa algumas coisas para trás, dá segurança à bateria do laptop e, eventualmente, pode seguir adiante, onde inevitavelmente precisará tentar recomprar novamente algumas dessas coisas perdidas no duty-free shop do aeroporto (mesmo que elas não tenham exatamente o que você tinha antes).
“Se o que a Unreal está propondo é verdade, isso seria como aparecer na alfândega com cinco vezes a sua bagagem normal e dizerem ‘ok’ … e é isso. Você passa imediatamente, sem conversão de bagagem, sem otimização de bagagem, sem esperar por checks e classificação de adequação e sem tentar recuperar / consertar o que perdeu do outro lado. Apenas direto.
Também será a mesma coisa para o nível de detalhe (LOD). Se você já esteve nas colinas de Vinewood e assistiu à traffic snake de Los Santos pela cidade de GTA 5, talvez tenha notado que os carros são substituídos por faróis que dão a ilusão de carros. Isso ocorre porque não há memória suficiente para realmente manter Los Santos repleto de modelos de veículos de alto detalhe até onde os olhos podem ver. Os desenvolvedores de jogos usam o LOD para criar cenas a longas distâncias, com cada modelo no jogo, na verdade, um punhado de modelos diferentes que o jogo troca, dependendo da distância do jogador. Quanto mais longe, menor o detalhe.
LOD – Level of Detail é uma técnica que permite várias representações para um objecto gráfico, que vão sendo activadas de acordo com as diferentes distâncias a que o utilizador se encontra. A figura abaixo mostra diferentes níveis de LOD
“Assim como nos mapas normais, essa etapa também pode ser pulada completamente para muitos objetos”, diz Graff. “Os SSDs provavelmente são os verdadeiros heróis nisso tudo, porque todos os outros recursos provavelmente não seriam possíveis se não fosse possível carregar esses enormes modelos e conjuntos de informações com rapidez suficiente.
“Com todas essas alterações no fluxo de trabalho do desenvolvimento de jogos, os desenvolvedores podem dedicar mais tempo à parte criativa do processo, na localização e correção de bugs, ou apenas trabalhar com um orçamento menor do que era possível antes. Isso é especialmente importante para estúdios menores, que geralmente têm metade da equipe trabalhando em nada além de otimizar o desempenho e aplicar todas essas técnicas mencionadas acima por meses. ”
A Epic Games diz que muito disso é possível devido à arquitetura exclusiva do PS5, e é por isso que o mecanismo foi mostrado rodando na máquina da Sony.
“O PlayStation 5 oferece um enorme salto no desempenho da computação e dos gráficos, mas sua arquitetura de armazenamento também é verdadeiramente especial”, diz Penwarden. “A capacidade de transmitir conteúdo a velocidades extremas permite que os desenvolvedores criem ambientes mais densos e detalhados, mudando a maneira como pensamos sobre o streaming de conteúdo. É tão impactante que reescrevemos nossos principais subsistemas de E/S para o Unreal Engine com o PlayStation 5 em mente. “
streaming – é o processo de trazer os assets do jogo do dispositivo de armazenamento para a RAM durante o gameplay, sem pausar o jogo para loadings estáticos.
Porém, não são apenas os videogames que se beneficiarão do Unreal Engine 5. Recentemente, o spin-off de Star Wars The Mandalorian usou o Unreal para renderizar as paisagens de seus planetas alienígenas, e podemos esperar que esse tipo de uso se torne ainda mais comum graças aos recursos disponíveis no Unreal Engine 5.
“O Unreal Engine já é muito usado em aplicações corporativas, como produção de filmes ou simulações, e posso ver isso como um salto significativo na maneira como esses setores alavancam os mecanismos de jogos”, diz Deniz.
O artista 3D Shahriar Abdullah tem trabalhado com a Unreal como parte de uma equipe que utiliza a tecnologia para filmes e televisão, criando mais recentemente lugares imaginários na adaptação da BBC de “His Dark Materials”. Aqui está uma olhada no tipo de trabalho que eles estão fazendo:
“Então, o grande ponto para mim foi que finalmente parecia que o UE5 havia fechado a lacuna entre o pipeline necessário para criar os assets do jogo e coisas de jogos em tempo real, e o que seria mais tradicionalmente encontrado em, digamos, um VFX (efeito visual) ou filme, mas até mais impressionante como tudo estava rodando em tempo real ”, diz Abdullah. “Ver coisas com contagens extremamente altas de high poly ir direto, com texturas de 8K e iluminação dinâmica total foi surpreendente.
“O que isso significa é que haverá (espero) uma grande liberdade de como trabalhamos ao criar cenas. Estamos constantemente travando uma batalha de custo e tempo, além de podermos promover o que a engine pode fazer e permanecer estável. Agora parece que essas restrições serão uma coisa do passado. Abrindo de forma criativa o que pode ser inserido e renderizado, quase dando a liberdade de experimentar sem ter que tomar as demoradas etapas de otimização. É difícil prever o impacto maciço que isso terá na indústria de jogos. Uma coisa que eu prevejo será um enorme impacto na indústria de filmes e efeitos visuais. “
A grande questão é se esse novo nível de detalhes será viável ao longo de um jogo de 30 a 40 horas. Um pipeline tradicional de criação de assets resulta em tamanhos de arquivo reduzidos, graças à otimização robusta, mas poderíamos ver os jogos aumentarem se essas etapas forem ignoradas.
“Esses assets de megascans são enormes e, se usarmos apenas as versões não compactadas, não consigo nem imaginar quanto espaço no disco rígido seria necessário”, diz Abdullah. “Embora esperamos que exista uma solução para isso também que veremos a tempo.”
“São realmente possíveis jogos de 30 horas dessa fidelidade visual?” Graff pergunta. “Para isso, eu diria que não, pelo menos não de verdade. O principal gargalo e problema que vejo no momento é a memória ( aqui ele se refere ao tamanho do jogo armazenado no SSD ). É provável que não seja possível armazenar todos esses ultra modelos de high-poly em um jogo que não deva ocupar centenas de GB de espaço. Mas é claro que todas as técnicas mencionadas ainda são válidas e os desenvolvedores geralmente são capazes de aperfeiçoá-las a um nível em que é impossível ver a diferença entre o modelo low poly e high poly. Então, eu diria que eles ainda desempenharão um papel no desenvolvimento de jogos da próxima geração, não tão importantes quanto agora, e jogos que parecem a demo de tecnologia podem muito bem ser possíveis, mas não sem todos os pequenos truques que desenvolvedores de jogos sempre inventam. ”
megascans é uma biblioteca que auxilia na criação de superfícies foto-realistas
Com uma preview disponível para desenvolvedores no início de 2021, teremos que esperar alguns anos para ver.
