Iluminación, gráficos de nivel de consola y ARM - 5 cosas que los desarrolladores necesitan saber

Si alguna vez has visto una película de ciencia ficción de 1980, o si alguna vez has jugado un juego de 1980 computadora, entonces usted va a entender cuando digo que los gráficos por ordenador han recorrido un largo camino en las últimas décadas. En los albores de la era de la grafica de ordenadores se trataba wireframes y mapas de textura simple. Ahora vivimos en el tiempo de renderizado fotorrealista con el uso de shaders y técnicas de iluminación avanzados.

El desafío para los fabricantes de juegos 3D, y para los diseñadores de la GPU, es encontrar maneras de crear la prestación más realista de una escena durante el uso de la menor cantidad de potencia de cálculo. La razón es que los juegos en 3D, incluso aquellos en los dispositivos Android, correr a altas velocidades de fotogramas que van de 25 fotogramas por segundo (fps) hasta 60 fps. En otras palabras, la GPU tiene menos de 1/60 de segundo para encender una enorme carga de datos de los gráficos en una representación realista de una escena.

Cuanto más rápido los objetos, sombras, iluminación y reflexiones pueden ser prestados, mayor será la fps. Y altas velocidades de cuadro significan juego sin problemas. Render Rápida veces también significa que los diseñadores de juegos pueden crear escenas cada vez más complejas, lo que aumenta aún más el realismo.

1. ARM no es sólo un diseñador CPU

La gran mayoría de los teléfonos inteligentes y las tabletas utilizan procesadores con ARM diseñado núcleos de CPU, pero ARM no sólo diseñar núcleos de CPU, que también diseña GPUs. De hecho más del 50% de todas las tabletas de Android y más de 35% de los teléfonos inteligentes tienen ARM diseñado GPUs. Comercializado bajo la marca "Malí", la GPU encuentra su camino en casi todas las categorías de teléfono inteligente incluyendo dispositivos de gama alta. El Samsung Galaxy S6 utiliza un Exynos 7420 SoC ARM diseñado con cuatro núcleos de CPU y la GPU ARM Mali-T760MP8.

Durante la GDC ARM demostró un próximo Unreal Engine 4 plug-in para su Malí Desconectado compilador.

Para los diseñadores de juegos de la popularidad de la GPU Mali significa que es esencial que los juegos son probados y optimizados para la GPU Mali. Como era de esperar, ARM ofrece un completo conjunto de herramientas de desarrollo para los diseñadores de juegos. Entre las herramientas se encuentra el Malí Gráficos depurador, que permite a los desarrolladores de rastrear OpenGL ES y OpenCL llamadas a la API en su aplicación, y entender fotograma a enmarcar el efecto de la aplicación para ayudar a identificar posibles issues- el OpenGL ES emulador, que ayuda a desarrollo de software y pruebas de la próxima generación de OpenGL ES 3.1 aplicaciones a través de Emulación PC y el Malí Desconectado compilador, una herramienta de línea de comandos que se traduce vértices, de fragmentos y de cómputo shaders escritos en el OpenGL ES Shading Language (ESSL) en shaders binarios para la ejecución en Malí GPU.

Si quieres ver lo que es posible con las herramientas específicas de GPU de ARM entonces te recomiendo la lectura de perfiles de Epic Citadel a través de ARM DS-5 Desarrollo de estudio, lo que demuestra cómo estas herramientas pueden ser utilizadas para el análisis de rendimiento y optimización.

2. ARM pronto lanzará un plugin de Unreal Engine 4 por su Malí Desconectado compilador

Durante la GDC ARM demostró un próximo Unreal Engine 4 plug-in para su Malí Desconectado compilador. Se le permitirá analizar materiales y obtener estadísticas móviles avanzados durante la vista previa del número de la aritmética, la carga almacenar y textura instrucciones en su código. Aquí está una demostración del nuevo plugin:

La razón de este tipo de herramienta es importante es porque le da a los fabricantes de juegos las herramientas necesarias para juegos de puerto desde el espacio de la consola / PC a móvil. Por lo general contenido en el XBOX / PS3 es a 720p, pero los Google Nexus 10 muestra los juegos en 2.5k. El desafío para los fabricantes de juegos es la de mantener un alto nivel de experiencia de juego mientras se optimiza para el presupuesto de alimentación de un dispositivo móvil.

3. ARM está desarrollando nuevas técnicas de GPU

Los ingenieros de ARM hacen más que las GPU de diseño, sino que también ayudan a crear y desarrollar algunas de las últimas técnicas gráficas en 3D. Recientemente, la compañía ha demostrado una nueva técnica de renderizado para crear sombras suaves dinámicas basadas en un cubemap local. La nueva demo se llama la cueva de hielo y vale la pena ver antes de seguir leyendo.

Si usted no está familiarizado con cubemaps son una técnica que se ha aplicado en las GPU desde 1999. Permite a los diseñadores en 3D para simular la gran área circundante que abarca un objeto sin forzar la GPU.

Si desea colocar un candelabro de plata en el centro de una habitación compleja, puede crear todos los objetos que conforman la habitación (incluyendo las paredes, suelos, muebles, fuentes de luz, etc.), además de la vela, y luego rendir plenamente la escena. Pero para los juegos que es lento, sin duda demasiado lento para 60 fps. Así que si usted puede descargar algunos de que la prestación de forma que se produce durante la fase de diseño del juego, que le ayudará a mejorar la velocidad. Y eso es lo que hace un cubemap. Es una escena pre-renderizados de las 6 superficies que componen una habitación (es decir, un cubo) con las cuatro paredes, el techo y el suelo. Este render entonces se puede asignar a las superficies brillantes para dar una buena aproximación de las reflexiones que se han observado en la superficie de la vela.

También es posible obtener una mejor experiencia mediante la combinación de las sombras cubemap con la técnica de mapa de sombras tradicional.

Desde el cubemap pre-rendido incluye todas las vistas desde todos los ángulos posibles, entonces no importa donde la cámara está en la escena, la GPU puede simular las reflexiones. Este enfoque es mucho más rápido que la prestación de toda la escena. Este enfoque ha tenido varios acontecimientos importantes en los últimos años y la técnica fue refinado significativamente en 2004 y 2010.

La demostración de hielo muestra una nueva técnica cubemap local. Sylwester Bala y Roberto López Méndez, de ARM, desarrollaron la técnica cuando se dieron cuenta que al añadir un canal alfa a la cubemap que podría ser utilizado para generar sombras. Básicamente, el canal alfa (el nivel de transparencia) representa la cantidad de luz puede entrar en la habitación. Si quieres leer la explicación técnica completa de cómo esta nueva técnica funciona, entonces echa un vistazo a este blog: Dynamic Soft Sombras Basado en cubemap local. A continuación se muestra un breve paseo a través de la demo cueva de hielo de Sylwester:

También es posible obtener una mejor experiencia mediante la combinación de las sombras cubemap con la técnica de mapa de sombras tradicional, ya que esta demostración se muestra:

4. Geomerics es una empresa ARM

La iluminación es una parte importante de cualquier medio visual incluyendo fotografía, video y juegos 3D. Directores de cine y los diseñadores de juegos utilizan la luz para establecer el estado de ánimo, la intensidad y la atmósfera de una escena. En un extremo de la escala de la iluminación es la iluminación de ciencia ficción utópica, donde todo es brillante, limpio y estéril. En el otro extremo del espectro (lo siento, mal juego de palabras) es el oscuro mundo de terror o suspenso. Esta última tiende a utilizar una iluminación tenue y un montón de sombras, salpicado por charcos de luz para captar su atención y atraer a.

Hay muchos tipos diferentes de fuente de luz disponible para los diseñadores de juegos incluyendo direccional, ambient, centro de atención y punto de luz. Luz direccional está lejos como la luz del sol, y como ustedes saben la luz del sol arroja sombras-iluminación ambiental arroja rayos suaves por igual a todas las partes de una escena sin ninguna dirección específica, como consecuencia, no arroja ningún focos SOMBRAS emiten desde una sola fuente en forma de cono, como en el escenario en un teatro- y punto de luz son sus fuentes básicas de luz del mundo real como bombillas o velas - la cosa clave sobre luces puntuales es que emiten en todas direcciones.

Simulación de toda esta iluminación en juegos 3D puede ser GPU intensiva. Pero al igual que cubemaps, hay una manera de acortar el proceso y producir una escena que es lo suficientemente bueno como para engañar al ojo humano. Hay varias maneras diferentes para crear iluminación realista y sin todo el trabajo duro. Una forma es utilizar un hornear lightmap. Creado fuera de línea, como un cubemap, da la ilusión de que la luz se está echado sobre un objeto, pero la luz al horno no tendrá ningún efecto sobre los objetos en movimiento.

Otra técnica es la "iluminación de rebote", aquí los diseñadores de juegos añaden fuentes de luz en posiciones estratégicas con el fin de simular la iluminación global. En otras palabras, se añade una nueva fuente de luz en el punto donde se reflejaría una luz, sin embargo, puede ser difícil de lograr la corrección física usando este método.

Aclare adopta el enfoque lightmap precocido un paso más allá mediante el uso de una biblioteca de tiempo de ejecución único y altamente optimizado que genera lightmaps en tiempo real.

Una tercera es usar Enlighten de Geomerics. Aclare adopta el enfoque lightmap precocido un paso más allá mediante el uso de una biblioteca de tiempo de ejecución único y altamente optimizado que genera lightmaps en tiempo real. El lightmap se crea utilizando la CPU durante el juego, y se añade posteriormente al resto de la iluminación directa en la GPU.

Esto significa que ahora la técnica lightmap puede aplicarse a objetos en movimiento. Cuando se combina con lightmaps fuera de línea solamente las luces y los materiales que se deben actualizar en tiempo de ejecución utilizarán ningún tiempo de CPU.

El resultado es una técnica que no sólo se aplica a los juegos para móviles, pero que puede escalar hasta PC y consolas.

La demo de metro muestra Enlighten en acción. Tenga en cuenta que durante la parte "translucidez dinámica" de la demo algunas paredes se destruyen permitiendo que la luz pase a donde fue bloqueado previamente parcialmente, sin embargo, la iluminación indirecta sigue siendo consistente. Todo esto ocurre en tiempo real y no es algo pre-renderizados sólo para crear la demo.

5. Aclare el 3 incluye un nuevo editor de iluminación

Para lograr tal gran iluminación, Geomerics ha lanzado un nuevo editor de iluminación llamado Forge. Ha sido desarrollado específicamente para las necesidades de los artistas de juegos para Android, y proporciona una inmediata "fuera de la caja" experiencia. También es una herramienta importante para "Los ingenieros de integración", como Forge sirve como ejemplo de modelo y de referencia práctica para la integración de las características clave de aclara en cualquier motor de la casa y editor.

Una de las características realmente útiles de Forge es que proporciona la capacidad de importar y exportar las configuraciones de iluminación que ha configurado para sus escenas. Esto es particularmente útil para definir ciertas condiciones de iluminación o ambientes y después simplemente compartirlas (a través de la exportación) a través de sus otros niveles / escenas.

Para un rápido recorrido echa un vistazo a esta Introducción a la Forja artículo.