Unreal Engine 5 rešuje največjo težavo v računalniški grafiki

Med svojim Stanje neresničnega naslova na GDC 2023 je Epic napovedal obsežen nabor funkcij za Unreal Engine 5.2. Ampak morda najbolj pomembna funkcija, ki prihaja v posodobljenem motorju, ni povezana z osvetlitvijo, podrobnostmi geometrije ali žarkom sledenje. Vse je odvisno od uspešnosti.

Unreal Engine igre, upravičeno ali ne, so bile v zadnjih nekaj letih povezane z jecljanjem in zatikanji. Z novo izdajo se Epic končno spoprijema s težavo, zato sem mislil, da je skrajni čas, da pojasnim, zakaj igre Unreal tako pogosto prikazujejo jecljanje, kaj Epic počne za rešitev težave in kdaj lahko pričakujemo, da se bodo ta prizadevanja pokazala v novih izdajah.

Spomnite se jecljanja

V zadnjih nekaj letih je Unreal Engine postal sinonim za jecljanje. Videli smo ga znova in znova, od 

Vojna zvezd Jedi: Padli red do Potepuh do Gotham Knights, in vsem je skupna ista težava. To je jecljanje kompilacije.

Običajno boste slišali o zatikanju kompilacije senčil, vendar nedavni viri težav niso posledica posameznih senčil. V zadnjih grafikah API-ji, kot je Vulkan in DirectX 12, paketi, znani kot predmeti stanja cevovoda (PSO), se uporabljajo za sporočanje igri o stanju vaše GPE. PSO-ji naj bi naredili upodabljanje učinkovitejše, kar omogoča povezovanje več deset parametrov, vključno s senčniki, med API-jem in GPU-jem v enem paketu.

Vendar predstavljajo drugačen problem. Ker PSO vsebuje toliko informacij, sprotno ustvarjanje novega traja dolgo (glede na v dokumentacijo Unreal, 100 ali več milisekund). To ustvarjanje PSO med izvajanjem je vir zatikanja, kjer mora motor ustvariti nov PSO, medtem ko dejansko igrate.

Za boj proti temu je v Unreal Engine na voljo predpomnjenje PSO. To ustvari predpomnilnik možnih PSO-jev, tako da novih ni treba generirati, medtem ko igrate igro, vendar niso popolni. Kot pojasnjuje Epic, je lahko vnaprejšnje predpomnjenje PSO "za velike projekte obremenjujoče in še vedno pušča vrzeli v predpomnilniku, kar vodi do zastojev." Zato boste tudi v igrah, ki vnaprej prevajajo senčnike na GPU, še vedno občasno videli zatikanja (čeprav jih je malo in daleč med).

Epic poskuša avtomatizirati ta proces z zbiranjem PSO, namesto da bi prepustil razvijalcem, da upoštevajo vse možne parametre GPE. Vklopljeno je Epicov javni načrt poti, vendar je zdaj na voljo samo poskusna različica. V Unreal Engine 5.2 je cilj izboljšati predpomnjenje PSO za nadaljnje zmanjšanje zastojev.

Vse za Fortnite

V Unreal Engine 5 je veliko razlogov za navdušenje (nekaj od tega bom obravnaval naslednjič), vendar še nimamo jasnega vpogleda v delovanje motorja. Doslej je bil uporabljen le v tehnoloških predstavitvah in Fortnite med večjimi izdajami. Tudi igre, kot so Redfall ki so obljubili, da bodo izkoristili Unreal Engine 5, so se vrnili k Unreal Engine 4.

Da bo jasno, orodja, ki so na voljo v Unreal Engine 4, omogočajo razvijalcem, da optimizirajo svoje igre, da se izognejo zatikanju. Atomsko srceje eden od mnogih primerov tega. Toda zapleteno stanje PSO je pustilo odprta vrata za zastoje med igranjem in Epicovo avtomatizirano zbiranje PSO je bilo uvedeno šele v Unreal Engine 5.1.

Čeprav sem vesel, da Epic neposredno obravnava težavo, še nismo videli samodejnega predpomnilnika PSO v procesu. Ko iz manjših ekip prihajajo bolj zapletene, raznolike izdaje, se povečuje povpraševanje po generaciji PSO in možnost zastojev in zatikanj postaja vse bolj prisotna.

To še posebej velja za igre, ki vključujejo sledenje žarkom, saj Unreal Engine 5 ne podpira predpomnjenja PSO za sledenje žarkom PSO. Kot Nvidia pojasnjuje, je mogoče razdeliti delo ustvarjanja PSO sledenja žarkom na več niti, vendar to ne pomeni nujno, da bodo razvijalci uporabili ta postopek.

Še vedno je veliko razlogov za navdušenje

Še vedno moramo videti avtomatizirano zbiranje PSO v Unreal Engine 5, vendar je v motorju pravzaprav ogromno razlogov za navdušenje. Najprej in predvsem Lumen. Osvetlitev je izjemno pomembna za grafično zvestobo in drage tehnike, kot je osvetlitev s sledenjem poti, predstavljena v Portal RTXso zahtevni glede strojne opreme. Lumen razdeli razliko.

Lumen izkorišča sledenje žarkom, vendar je zelo optimizirana oblika sledenje žarkom. Namesto skrbnega izračunavanja neskončnih odbojev na podrobnih predmetih Lumen uporablja abstrakcije za izračun osvetlitve za večino prizora, samo privzeto na podrobno osvetlitev, ki je najbližja fotoaparat. Ta optimizacija omogoča, da Lumen deluje s programsko opremo sledenje žarkom, opuščanje potrebe po posvečanju sledenje žarkom pospeševalci na vašem grafične kartice.

Rezultati so že jasni. Fortnite deluje na konzolah s tehnologijo Lumen pri 60 sličicah na sekundo (fps), na osebnem računalniku pa je videti osupljivo, tudi v Fortnite'svet risank.

Nanite deluje v tandemu z Lumenom. To je virtualiziran geometrijski sistem, ki vsebuje zelo podrobne, visoko stisnjene mreže, ki se lahko prilagajajo med igranjem. V bistvu gre za zapleteno raven podrobnosti (LOD) za mreže, ki samodejno preklaplja med podrobnimi in nejasnimi mrežami, odvisno od tega, kam gleda kamera.

Še pomembneje je, da Nanite deluje na lastnem prehodu za upodabljanje, tako da ni ujet v tradicionalni cevovod GPE. To pomeni, da vaše igranje ostane gladko, tudi ko Nanite zamenja zapletenost mreže. Med Nanite in Lumen imate dve vizualno impresivni, računalniško učinkoviti funkciji, ki dvigujeta lestvico grafične natančnosti.

Epic pa je med svojim nagovorom State of Unreal delil več. Substrat je nov materialni sistem v Unreal 5.2, ki vključuje podrobnejši nadzor senčil. Epic je to predstavil z opalnim površinskim materialom, ki prikazuje več plasti in natančen lom svetlobe v njih.

Novo ogrodje za generiranje postopkovne vsebine (PCG) je prav tako vznemirljivo, čeprav ni neposredno povezano z vizualno natančnostjo. Z omejenim vnosom lahko PCG ustvari nove objekte, ki razvijalcem omogočijo hitro gradnjo svetov z visoko stopnjo podrobnosti. To je vznemirljivo za obsežnejše svetove, ki ne potrebujejo dotika umetnika na vsakem vogalu.

Obstaja ogromno več, od napredka v MetaHuman do sledenja celotne poti znotraj Unreal Engine. To je razburljivo, vendar težave z zatikanjem, ki so običajno povezane z izdajami Unreal Engine, ostajajo. Upajmo, da bo Epicov napredek pri predpomnjenju PSO lahko zaobšel to težavo, vendar še nimamo veliko iger Unreal Engine 5, da bi videli, kako ta sistem deluje.

Ta članek je del ReSpec – tekoča dvotedenska rubrika, ki vključuje razprave, nasvete in poglobljeno poročanje o tehnologiji, ki stoji za računalniškimi igrami.

Priporočila urednikov

• Poskušal sem podoživeti pozabljeno zapuščino Halo kot franšize za Mac - in bila je katastrofa
• Z ekskluzivnimi računalniškimi partnerstvi vsi izgubijo
• Najslabša vrata za osebni računalnik vseh časov — in zakaj so bila tako slaba
• Kako bo generativni AI ustvaril igre s "širšimi, večjimi in globljimi svetovi"
• Star Wars Jedi: Survivor je v Steamu bombardiran z recenzijami kot "popolna sranje" računalniška vrata