Nell’assoluta desolazione dopo la prima conferenza del 18 marzo, Epic Games inonda gli ormai inariditi animi sonari con un gameplay/tech demo dell’Unreal Engine 5 su PS5. Se dovessi descrivere con una parola Lumen in the Land of Nanite, titolo della demo, userei la parola futuro. Ma non per la qualità grafica, fisica e sonora mostrata.

Certo, anche l’occhio vuole la sua parte e l’ha avuta, grazie ad uno dei gameplay graficamente più incredibili di sempre. Ma è la tecnologia che ha permesso di creare quel capolavoro interattivo che ha davvero dell’incredibile. Una tecnologia fino ad ora solamente citata nei libri di fantascienza degli sviluppatori e dei 3D artist. Voglio dunque portarvi assieme a me ad esplorare queste meraviglie tecnologiche, spiegandovi perché Lumen e Nanite, le due novità introdotte, segnano un punto di non ritorno nell’ambito dello sviluppo dei videogiochi.

Nanite: per geometrie senza più confini

La conta poligonale dei modelli 3D, il numero di triangoli che costituiscono una mesh, è sempre stata una Spada di Damocle puntata al collo sia degli sviluppatori che dei 3D artist. Più un modello ha una conta poligonale alta, più l’artista 3D potrà lavorare nel dettaglio, sia esso un personaggio organico o un veicolo meccanico. Ma questi poligoni, attraverso il processo di rasterizzazione, dovranno essere poi disegnati a schermo uno per uno in tempo reale. Si comprende bene dunque che più saranno i poligoni da disegnare, più potenza di calcolo sarà necessaria per mantenere un framerate stabile. Come creare allora un modello graficamente affascinante senza decapitare la GPU?

Fino ad ora si sono usati diversi metodi in contemporanea per ingannare l’occhio umano. Per i personaggi organici ad esempio, si utilizza un processo che in gergo viene chiamato bake delle normal. Una volta definito il personaggio fin nei minimi particolari con un software di sculpting quale ZBrush, attraverso una procedura in parte automatica e in parte manuale chiamata retopology, si crea un modello molto meno dettagliato a partire dall’originale. Sarà proprio quest’ultimo ad essere usato effettivamente nell’engine di gioco, ma ad esso verrà applicata una speciale texture, chiamata appunto normal, la quale mappa i dettagli precedentemente creati. Questa texture viene creata attraverso particolari tools che prendono in esame entrambi i modelli e mappano i dettagli del modello high poly sulla texture normal da applicare poi al modello low poly.

Sembra dunque che il problema sia risolto, utilizzando un modello low poly ma con una texture che ne simula i dettagli più precisi. Purtroppo però, questo processo di decimazione poligonale, richiede diverse ore di lavoro e di lunghi tempi d’attesa. Ma da quanto visto con la tech demo dell’Unreal Engine 5 su PS5, molto di tutto questo potrà avere finalmente fine.

Nanite consentirà di scalare e di eseguire uno streamming delle geometrie in tempo reale, permettendo di importare modelli con qualsiasi conta poligonale. Siano essi derivati da Zbrush, dalla fotogrammetria o dal CAD. Modelli che finalmente avranno un livello di dettaglio davvero elevato, come nel render offline cinematografico, senza bisogno di speciali texture normal.

L’immagine mostra il processo di retopology a partire da un busto dettagliato.

Lumen: fotorealismo anche senza ray tracing

Chiariamo subito un punto fondamentale: Lumen non è ray tracing. Lumen è una nuova implementazione dinamica della Global Illumination, una tecnologia di illuminazione globale già in atto nei sistemi di rendering realtime come Unreal e Unity. Ed è proprio perché non è ray tracing che ha davvero dell’incredibile. Lumen infatti permette di calcolare infiniti rimbalzi di riflessione delle mappe diffuse (sostanzialmente le texture che danno le varie tonalità di colore al modello 3D) e una quantità enorme di riflessioni speculari (lo specular è il grado di riflettività di un oggetto, quanto gli altri modelli vicini influiscono sul suo materiale). E tutto questo per scale che vanno da pochi millimetri fino a diversi chilometri. Gli artisti potranno ad esempio cambiare l’angolazione del Sole e vedere in tempo reale come l’ambiente cambia, alla massima qualità possibile.

I bakinkg occupa un quantitativo enorme di ore...

Detto così sembra un miglioramento banale, ma vi assicuro che non lo è. Per ottenere la massima qualità di illuminazione all’interno di un ambiente in realtime, è necessario avviare in fase di sviluppo un processo chiamato Lightmap baking. Questo processo calcola l’effettivo comportamento fisico della luce per tutti gli oggetti in scena. Esso produrrà poi una mappa di luci che verrà utilizzata per renderizzare l’immagine finale dell’ambiente. Il problema di questo processo è che richiede un quantitativo enorme di ore, durante il quale l’engine fagocita tutto l’hardware che ha a disposizione.

Poter apportare cambiamenti all’illuminazione e vederne gli effetti alla massima qualità in tempo reale è un enorme vantaggio. Sia in termini di tempistiche, sia per quanto riguarda la qualità artistica. Osservare immediatamente il cambiamento che si è appena apportato, permette di capire subito se ciò che si è fatto sia migliorativo o peggiorativo. Aspettare la fine di un lungo processo, porta a falsare non poco la percezione di ciò che si era fatto.

Unreal Engine 5 su PS5: gli sviluppatori ringraziano

Tech demo
Una tech demo è una presentazione delle potenzialità massime di un software, da non confondersi con una demo di un videogioco.

Capiamo dunque che ciò che il team di sviluppo dell’Unreal Engine ha fatto davvero, è azzerare i tempi morti che nulla hanno a che vedere con il processo artistico e con la programmazione del gioco. Processi da sempre odiati da ogni sviluppatore/artista, ritenuti noiosi e pedanti. Ora che finalmente sono stati in parte liberati da questo giogo, potranno dedicarsi a task ben più interessanti, a tutto vantaggio di noi videogiocatori.

Non è facile mostrare al grande pubblico quanto dei miglioramenti tecnologici di basso livello possano migliorare anche l’esperienza utente finale. Epic Games ha centrato in pieno l’obbiettivo, estasiando sia i videogiocatori che gli addetti ai lavori, con una tech demo entusiasmante sotto ogni punto di vista. C’è passione per l’arte digitale e allo stesso tempo per la tecnologia che la sostiene, in una simbiosi unica, come solo i videogiochi riescono a creare.