Технический обзор World of Tanks: графическое HD обновление

Невероятная команда художников из Wargaming рассказывает о всех обновлениях глобального освещения, частиц, материалов, шейдеров воды и других элементов удивительного движка World of Tanks.

Недавно компания Wargaming выпустила графические обновления для 12-ти HD-карт World Of Tanks на сервере «Песочница». Игроки, которые смогли попасть на сервер “Песочницы”, были действительно поражены новой улучшенной графикой. Сервер сейчас отключен, но даты новых тестов будут объявлены в ближайшее время.

Все, что увидели игроки, было результатом кропотливой и кооперативной работы арт. и тех. отделов. Англоязычный сайт 80.lv заглянул за кулисы разработки и рассказал о новом освещении, шейдерах (специальные алгоритмы, которые разрабатываются, чтобы максимально реалистично отображать тени), рельефе, частицах, постобработке и другой потрясающей работе, которую проделали разработчики, дабы продвинуть игру на новый графический уровень.

Введение:

Привет! Мы здесь, чтобы погрузиться в новые графические функции и пайплайны (процесс разработки, подготовки и производства), которые мы разработали и реализовали в World Of Tanks.

Сначала мы хотим напомнить, как выглядит WOT сейчас.

А теперь мы хотим показать, как выглядит игра со всеми новыми функциями.

Немного о художниках:

Артём Крижановский (Руководитель Арт Отдела R&D) 

Я работал над несколькими проектами, такими как S.T.A.L.K.E.R 2 (сейчас разработка остановлена), World Of Warplanes, Survarium, ну и конечно же World Of Tanks. Сейчас я лидер команды художников R&D (научные исследования и разработка), которые создают графику нового поколения для World Of Tanks. Я отвечаю за освещение и шейдеры, текстурирование, пайплайны и т. д.

Daniil Kopytsko (Арт отдел R&D)

Привет. Я присоединился к команде художников Wargaming полтора года назад в самый подходящий момент - основной этап разработки и производства. Работая над улучшением графики для WoT, у меня были огромные возможности: моделирование, скульптурирование, запекание, текстурирование, level-дизайн, создание декораций и окружающей среды, некоторые части VFX (визуальные эффекты), настройка освещения (в зависимости от окружающей среды) и разработка новых пайплайнов и технологий.

Карина Тричик (Арт отдел R&D)

Привет всем, я в разработке игр с 2008 года. Начинала в аутсорсинговой компании, где принимала участие в ряде проектов, таких как Готика 4 и Ил-2 Штурмовик. Сейчас прошло чуть меньше 3 лет с тех пор, как я присоединилась к команде Wargaming. Я начинала как Environment Artist (художник окружающей среды), а затем перешла в отдел R&D, чтобы разрабатывать новые графические функции.

Фёдор Клецков (Арт отдел R&D)

Всем привет. Я работаю в Wargaming около 4 лет. Начинал как Level Artist (художник уровней), но когда мы начали проводить исследования по новой графике, я присоединился к Tech Art отделу, а затем перешел в новую команду R&D художников на постоянное рабочее место. В команде я отвечаю за материалы, связанные с растительностью, а также level-арты и декорации на поздних этапах.

Обзор Графического Обновления:

Артем: У нас довольно продвинутые, но тем не менее простые шейдеры. Хоть мы и имеем дело с огромным количеством материалов и условий освещения, только один базовый материал регулирует 99% случаев. Например, танки и деревья имеют один и тот же тип материала. Различаются только входные параметры, такие как Базовый Цвет, Неровности, Коэффициент пропускания света.

Чтобы достичь этого, мы увеличили нашу основную ДФОС (двулучевая функция отражательной способности) с рядом улучшений, позволяя ей стать подходящей для любого реалистичного случая.

Светоотражаемость для очень грубых материалов:

Стохастические (случайные) Хлопья, когда неровности слишком большие, вы можете увидеть микрофасцы (микрограни) материала (снег, пыль, песок):

Мы также добавили некоторые функции шейдинга, такие как динамическая грязь, динамическая влажность, улучшенное смешивание материалов (см. ниже), вертексная анимация (вершинная анимация, анимация отдельных вершин сетки) и так далее.

Система освещения также значительно улучшилась.

Использование захваченных фотометрических условий освещения в реальном мире позволило значительно улучшить качество всех эффектов, связанных с HDR (таких как свечение, глубина резкости, блики), и в то же время упростить рабочий процесс для художников. Это работает без дополнительных настроек, как в реальном мире (вам не понадобятся десятки слайдеров для настройки освещения).

Захват HDR-неба:

Мы также используем метод сферических гармоник для GI (глобального освещения). Наша система использует разность высот для оптимизации размещения проб. На выходе мы получаем неравномерную сетку проб (т.е. количество проб на пустых пространствах меньше, чем в городах и поселениях).

Вода:

Даниил: Новая система создания воды — пример тесного сотрудничества художников и рендер-инженеров. Система содержит все, что может понадобиться художнику: она удобна, проста и эффективна в настройке и управлении. Мы используем ее для всех водных поверхностей, будь то море, океан или река. Все системы частиц, а также карты потоков и пены, задаются художником, но главная особенность — взаимодействие с танком. Оно происходит по следующей схеме:

Мы используем мягкие деформирующиеся частицы (эту тему мы рассмотрим чуть позже) для изменения уровня воды в конкретной области.
Адаптивная тесселяция достраивает геометрию при необходимости для формирования волн от корпуса и гусениц.

Далее мы создаем частицы пены и текстуры для создания брызг, пузырьков поверхности и капель.

В завершение добавляется система подводных частиц (например, пузырьки и грязь) для достижения большей реалистичности.

И вот конечный результат.

Отражения на поверхности воды формируются при помощи SSR.

Система далека от идеала, но она уже сейчас позволяет воде выглядеть и вести достаточно реалистично.

Деформирующиеся частицы:

Даниил: Это интересный метод взаимодействия с окружающей средой. По своей сути технология несложная: если частица сталкивается с объектом, его вершины смещаются для соответствия форме частицы. Мы используем этот метод для деформации травы и растительности под танком, для формирования волн, движения травы при взрывах и т.д.

Имеются ли изменения в стандартных частицах?

Даниил: Да, они также переведены на физический рендеринг. Материалы изменяются в соответствие с прямым и рассеянным светом, собственным свечением, собственными и внешними тенями.

Вот небольшой брейкдаун системы освещения частиц:

Что вы делаете с большими объектами, такие как камни и здания?

Здания используют свой набор текстур для отдельных частей типа окон, дверей, вывесок и т.д, и обычное “плиточное заполнение” для стен и крыш.

В начале, все необходимые для материалов текстуры автоматически запекаются в текстурный атлас. После этого для начала текстурирования меша (сетки) достаточно просто выбрать материал и кисть. Эта работа может выполняться как во встроенном редакторе, так и в Substance Painter с кастомным шейдером. Маски смешения хранятся в отдельных текстурах, в то время как карта высот используется для формирования плавных переходов между материалами. Использование подобной техники позволяет создавать бесконечные вариации материалов используя одну и ту же сетку.

И, да, мы также используем фотограмметрию и ZBrush скульптинг для создания высокополигональных мешей, и Substance Designer/Painter для текстурирования.

Какие кинематографические методы вы используете?

Даниил: Благодаря команде работы с графикой, теперь в нашем распоряжении имеется несколько мощных инструментов для пост-процессинга. Графика создается в HDR пространстве, повышая стабильность среды и эффективность работы. У нас есть высококачественная проработка глубины резкости, свечения, лучей света, линзовых эффектов, совмещения цветовых пространств и т.д. Вот несколько примеров:

Ландшафт:

Карина: В процессе разработки моей главной задачей было все, что касается рельефа. При создании ландшафтов, простирающихся за пределы игровой зоны, мы пошли по совершенно новому пути.

Во-первых, для рельефа малого и среднего расстояния используются разные наборы текстур, это распространенная практика. Нам было важно обеспечить реалистичность рельефа на любом расстоянии, плавно объединять текстуры разных дистанций. Нам было необходимо избавиться от повторяющихся текстур для дальних участков, при этом сохранив детализацию вблизи вместе с общими чертами ландшафта.

Для этого мы использовали новый вид смешивания. Я создала следующую формулу с учетом необходимости соответствия цветового компонента рельефа с любого расстояния:

Усреднение цветов вносит свои ограничения, например при наличии областей высокого цветового контраста, но в конечном счете нам удалось добиться адекватного смешения разных текстур разного масштаба с возможностью тонкой подстройки для ближнего рельефа при необходимости.

Кстати, благодаря работе наших программистов мы научились совмещать до восьми текстур в один сегмент рельефа. С учетом того, что мы работаем одновременно с несколькими наборами детализированных текстур, макро-рельефными картами и слоями для жидкостей, один пиксель может содержать до восемнадцати материалов.

Глобальная карта влажности:

Кроме того, смешение на стыках сегментов не просто размывает границы по маске, а учитывает карту высот, позволяя в разной степени комбинировать слои для получения необходимого результата.

Столь сложный шейдинг был бы недостижим без использования виртуальной текстуры из всех сегментов, которую, к тому же, можно легко дополнить мелкими декалями.

Подобное смешивание текстур также позволяет нам создавать переходы между рельефом и дополнительными объектами, такими как отдельно созданные участки рельефа и камни.

Также использование тесселяции позволило нам достичь необходимый уровень детализации.

Да, кстати, подвеска и гусеницы взаимодействуют с тесселированным рельефом.

В остальных местах на карте вы задействуете ту же технику, что и в боевых зонах?

Карина: Нет, для вне игрового мира используется другая ландшафтная система, разработанная после основной. Она соединена с игровой зоной, но специальным образом оптимизирована для своей площади в 32 квадратных километра и использует два массива с разным разрешением, каждый из которых создан из 8 тайлов.

Кроме того, открытый мир может быть заполнен растительностью и другими объектами. Мы использовали библиотеку реальных каменных рельефов, сканированных дронами. Для текстурирования таких больших объектов мы используем наборы текстур камней и слоев грязи, а также карты нормалей, накладываемые на детализированную геометрию. Иногда мы подстраиваем альбедо отдельных сегментов вручную.

Как вы работаете над материалами? Какие методы вы используете? Это фотограмметрия, скульптинг или процедурный подход?

Карина: Мы используем всего понемногу, но любимым методом является фотограмметрия. Это важная часть нашего пайплайна, у нас есть специальная команда, и эти ребята просто хватают свое оборудование и едут в любое место, которое нам может понадобиться, а затем представляют команде производства ресурсы высокого качества.

Мы также используем Zbrush, Substance Painter и Substance Designer как часть нашего рабочего процесса. У нас есть кастомные шейдеры для Painter’а, которые воссоздают нашу модель освещения и подходят к “плиточным” материалам. Это очень эффективно, потому что мы можем нарисовать наши кастомные маски и текстуры, используя мощь инструментов Substance. И мы постоянно добавляем их в нашу собственную библиотеку материалов.

Можете рассказать что-нибудь о Декалях?

Карина: У нас есть несколько типов Декалей, большинство из них - обычные Декали с картой высот или без. Декали запекаются в виртуальную текстуру и имеют две опции: их карта высоты либо затемняет высоту местности, либо добавляется к ней.

Также есть тип влажностей, который работает так же, как и глобальная влажность, но просто дает более подробную информацию из-за лучшего разрешения.

Стоит отметить отдельно используемые обратные декали — они видны с расстояния, но плавно исчезают вблизи. Их мы используем, например, в лавандовых полях.
Частью системы декалей также является инструмент для дорог, размещающий дополнительные элементы в соответствие с заданными контрольными точками, сокращая время, необходимое для проработки этих частей карты.

Фёдор: Растительность является важной частью геймплея WoT, так как танки используют ее для маскировки, но качественное исполнение все еще было мечтой индустрии с технической и художественной точки зрения, поэтому для World of Tanks мы начали разрабатывать растительность, максимально приближенную к реальной.

Изначально мы поставили задачу корректного захвата альбедо (коэффициента отражения поверхности), для чего использовали палитру X-Rite Colorchecker и собственный инструмент для GPU, чтобы подбирать параметры на ходу. Самой сложной частью был правильный захват пропускания, потому что нам нужно было исключить прямые и рассеянные источники света.

Затем мы накладываем все отдельные текстуры на детализированную сетку и получаем физически реалистичный рендер текстуры с помощью Vray. После этого мы собираем модель растения в Speedtree, не без ухищрений, конечно же, так как Speedtree 6 не поддерживает PBR (физический рендеринг).

Как вы можете заметить, на представленных примерах, пропускание света добавляет реализм конечному изображению.

Наши деревья содержат около 3.5-4 тысяч треугольников при максимальной детализации, потому LOD приходится изменять достаточно агрессивно. И для корректной работы с Speedtree 6 приходится использовать костыль, что также усложняет работу, но в итоге мы сделали свой механизм, совмещающий муляж, который мы используем в Speedtree, со слоями альбедо, нормалей, пропускания, неметаллического и металлического блеска.

LOD-муляжи для придания объема сделаны выпуклыми, потому переход между сеткой и билбордами едва заметен.

Мы также создали систему оттенков, которая использует кастомные текстуры, чтобы получить нужный нам цвет и запечь AO (модель затенения) дерева для создания плавного-плавного перехода градиента между исходным и цветом и выборочным цветом из текстуры. Этот метод также применяется к рекламным щитам (билбордам).

Для травы, мы также используем Speedtree 6, поэтому рабочий процесс создания необходимых элементов едва ли отличается от такового для деревьев. Мы используем небольшие участки травы, ассоциированные с текстурой на рельефе, затем к рельефу добавляется специальная карта для создания вариации высоты и плотности, градиент оттенков текстур рельефа также переносится на траву. В конце на траву накладываются экранные тени для придания эффекта объема и глубины.

Наверное, это все, с чем мы можем поделиться с вами. Следите за новостями!
Все эти новые технологии, пайплайны и усовершенствования движка были разработаны исключительно нашей командой R&D художников.

Перевод: WOT Express.
EU оригинал: Читать.