En coulisse
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par Philipp Rüegg
Quake 2 montre à quel point le ray tracing peut être impressionnant.
1/2/2019
Traduction: traduction automatique
Un groupe de doctorants allemands a démontré le potentiel du ray tracing. Ils ont calculé les effets de lumière en temps réel dans le jeu de tir culte "Quake 2" en utilisant la technique d'avenir de Nvidia. Le chef du projet m'explique comment ils y sont parvenus et ce que cela signifie pour les jeux à venir.
"Quake 2" est sorti il y a près de 20 ans et était déjà un régal pour les yeux. Mais ce que Christoph Schied a réussi à tirer de ce jeu de tir est étonnant, même pour les standards actuels. Avec l'aide de quelques étudiants, il a utilisé la technologie de ray tracing de Nvidia et a créé Q2VKPT, une version du jeu qui calcule les effets de lumière dynamiques en temps réel. Le résultat est difficilement comparable à l'original.
Q2VKPT est l'abréviation de "Quake 2", Vulkan, Path Tracing. Vulkan est l'interface (API) qui rend possible l'utilisation du ray tracing en premier lieu. Enfin, Path Tracing désigne l'algorithme qui permet de simuler l'éclairage. Le Path Tracing est également utilisé dans l'industrie cinématographique, par exemple dans les films d'animation Disney. RTX, vous pouvez télécharger le Q2VKPT ici et l'essayer.
Le projet est né comme une étude de concept à l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT). Il est dirigé par Christoph Schied, doctorant en infographie. J'ai voulu savoir comment Q2VKPT avait vu le jour.
Comment avez-vous eu l'idée d'implémenter le ray tracing dans Quake 2 ?Christoph Schied, doctorant : Je fais actuellement des recherches sur les méthodes de denoising pour les méthodes de Monte Carlo (par exemple, le traçage de chemin). Dans le domaine de la recherche graphique, il est toujours difficile de trouver des scènes de test appropriées qui présentent la bonne difficulté, mais qui n'impliquent pas un effort d'implémentation énorme. Pour un Paper consacré au filtrage temporel adaptatif, j'avais utilisé une scène d'un mod de Quake 1, car je voulais avoir des lumières qui bougent et qui clignotent. Pour évaluer la technique, j'ai écrit un prototype dans un moteur graphique de recherche, qui ne contient malheureusement aucune fonctionnalité permettant de rendre le projet jouable. Après avoir passé tant de temps à regarder les fusées voler pendant le projet, j'ai voulu y jouer moi-même à un moment donné.
Pourquoi choisir "Quake 2" ?
Les moteurs Quake se prêtent bien à ce genre de modifications, car ils ont toujours une communauté de développeurs active, sont open source et ont un code plutôt beau et épuré. Pour un projet comme Q2VKPT, l'effort de réécriture du moteur de rendu était encore supportable. Pour les jeux plus modernes, cela devient de plus en plus fastidieux, car de plus en plus de fonctionnalités doivent être prises en charge. "Quake 2" a un level design beaucoup plus cohérent en ce qui concerne les sources de lumière par rapport à "Quake 1", qui s'appuie encore beaucoup sur des sources de lumière ponctuelles placées manuellement.
Quel a été le degré de difficulté du processus ?
C'était très compliqué. Les techniques de rendu sont à la pointe de la recherche et n'ont jamais été montrées dans un jeu auparavant. Cela a entraîné de nombreux nouveaux défis auxquels je n'avais pas pensé auparavant, ce qui a donné lieu à de nouveaux projets de recherche. De plus, le moteur de Quake 2 a été conçu pour des méthodes de rendu très différentes. Cela signifie que j'ai dû tout reconcevoir depuis le début. Actuellement, les RT Cores de Nvidia ne sont accessibles qu'avec les interfaces de bas niveau DXR et Vulkan, ce qui a encore augmenté le travail.
La configuration matérielle requise pour votre version de "Quake 2" n'est pas des moindres par rapport à l'original. Est-ce dû au manque de maturité du ray tracing ou à l'optimisation de Q2VKPT?
Le Path tracing est un procédé très complexe qui n'a été utilisé jusqu'à présent que dans des procédés hors ligne. La version originale n'avait que des effets dynamiques primitifs, la simulation plus élaborée du transport de la lumière était précalculée à grands frais et enregistrée dans une texture. Q2VKPT, en revanche, recalcule dynamiquement l'éclairage pour chaque image, ce qui entraîne naturellement des exigences matérielles nettement plus élevées.
Quels sont les jeux anciens qui se prêtent le mieux - ou le moins bien - à la mise en œuvre ultérieure du ray tracing ?Les jeux les plus adaptés sont ceux qui utilisent déjà un éclairage raisonnable et réaliste, c'est-à-dire qui ont des sources de lumière judicieusement placées. Dans le cas contraire, il faudrait adapter les niveaux des jeux. Même "Quake 2" n'est pas optimal à cet égard, car il utilise certaines sources lumineuses ponctuelles qui n'ont aucun sens du point de vue du level design. Elles sont cependant nécessaires pour suggérer un éclairage indirect. Elles sont ignorées par Q2VKPT, ce qui explique que les niveaux soient parfois assez sombres.
Une autre difficulté majeure réside dans le fait que les vieux jeux n'attribuent pas aux surfaces les propriétés physiques raisonnables nécessaires pour simuler correctement la propagation de la lumière. Cela a également été un vrai problème pour "Quake 2", ce qui nous a obligés à recourir à quelques hacks.
Q2VKPT a montré de manière impressionnante ce dont RT est capable. Comment voyez-vous l'évolution de cette technologie dans les jeux ? A quelle vitesse les développeurs vont-ils s'emparer de cette technologie ?Je crains qu'il ne faille encore un certain temps avant que le path tracing ne soit réellement adopté par les jeux. La transition est difficile, car les jeux doivent être conçus de manière complètement différente pour le path tracing et ne peuvent donc pas fonctionner aussi facilement sur du vieux matériel. Il y a également des questions de recherche à résoudre avant que le Path Tracing ne soit vraiment robuste sur les actifs de jeux modernes.
J'espère cependant que nous verrons de plus en plus d'ombres de meilleure qualité dans les jeux dans un avenir proche. Le passage des shadowmaps aux sources de lumière surfaciques sélectionnées de manière stochastique permet enfin de calculer des ombres douces correctes pour toutes les lumières. Rien que cela représenterait déjà un énorme pas en avant dans la qualité graphique.
Philipp Rüegg
Senior Editor
Philipp.Rueegg@digitecgalaxus.chEn tant que fou de jeu et de gadgets, je suis dans mon élément chez digitec et Galaxus. Quand je ne suis pas comme Tim Taylor à bidouiller mon PC ou en train de parler de jeux dans mon Podcast http://www.onemorelevel.ch, j’aime bien me poser sur mon biclou et trouver quelques bons trails. Je comble mes besoins culturels avec une petite mousse et des conversations profondes lors des matchs souvent très frustrants du FC Winterthour.
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