ライトリメイクの開発の歴史。パート1

読者の皆さん、こんにちは！私の名前はセルゲイです。インディーズのコンピューターゲーム開発者です。私のポートフォリオにはすでにいくつかのインディープロジェクトがあり、そのうちのいくつかはSteamで自己リリースされました。 2012年に発売されたTheLightまたはTheLightは、ゲーム開発の世界で私の最初のペンでありパイオニアでした。プロジェクトは無料で配布されましたが、一般の人々の反応とプレイヤーからのフィードバックは、私にさらなる仕事への真剣な動機を与えました。 「光」は私にとって、人類とその運命についての哲学的な寓話のようなものになりました。プロットは抽象的であり、特定の目標を追求するものではありません。それは幅広いトピックについて考える機会にすぎません。



元のゲームがSteamでリリースされなかったため、この欠落を修正することにし、2019年6月にプロジェクトの大規模な再設計を開始して、ゲームプレイと視覚的に一致し、本格的なゲームと見なされるようにしました。

私たちは何について話していますか？

この記事では、特に「ライト」プロジェクトと、ゲームを新しいバージョンのUnityエンジンに移植することに関連して行われる作業に焦点を当てます。これは、多くの技術的なニュアンスを意味します。この記事は2部構成で紹介されます。

パート1

ゲームの元のバージョンは、2012年にUnity4.2で構築されました。それから私の情報分野では、PBR材料、反射試験、その他の現在関連する方法についての話はまだありませんでした。 Unityの基本的なシェーダーは非常にシンプルで、あまり現実的ではありませんでした。もちろん、フレネル反射など、多くの要素を追加することもできますが、シェーダープログラミングは私にとって謎でした。使用された主なシェーダーは、透明度のあるオブジェクト（木の葉、巻き毛の金属グリル）用のNormal BumpedSpecularとAlphaTestディフューズでした。



リルタイムの影はなく、ほとんどすべての照明がテクスチャに焼き付けられており、これらの影の解像度は場所によっては非常に低かった。他のすべての上に光を当てると、Bumped Specularシェーダーからのバンプ効果がほぼゼロになり、詳しく調べるとオブジェクトが平らな段ボールのように見えます。



写真は、カメラへのポストエフェクト、特にブルームとカラーコレクションによって大幅に変換されました。彼らは場所によってはあまりにも邪魔でしたが、色と多様性を追加しました。







このプロジェクトを作成したとき、私はまだ最適化、バッチ処理（1つのメッシュに結合）、オクルージョン-カリング（見えないオブジェクトを切り取る）などについて漠然とした考えを持っていました。しかし、技術的にはシーンに複雑なものがロードされていなかったため、リルタイムの照明、アルファチャネルのある草などがありませんでした。 -ゲームは非常に最適化されており、弱いハードウェアでうまく機能し、2012年の快適な状況を示しています。



7年後、あなたは自分の作品をさまざまな目で見ます。テクノロジーは大きく進歩し、ツールは変更されました。Unityエンジンの最新バージョンは、以前のバージョンとは大幅に異なります。上記のすべてに関連して、プロジェクトをバージョン4からバージョン2017に移行すること（私はいくつかの理由でプロジェクトを停止することにしました）は、かなり長くて骨の折れる作業です。さらに、元のプロジェクトを本格的なゲームと呼ぶことはできなかったため（ゲーム内のほとんどのアクションは、トリガー機能を備えた1つのスクリプトを使用して実行されました）、すべてのロジックを最初から作成する必要がありました。オブジェクトとの対話、インベントリ、メニューシステム、システム保存、実績、設定など。一般的に、非常に大規模な作業が私を待っていました！

開始。シェーダーとライト

新しいエンジンでプロジェクトを開くときに最初に意気消沈するのは、ビジュアル全体が壊れていることです。サードパーティのソースからインポートされた多くのシェーダーとポストエフェクトが機能しなくなります。動作し続けるシェーダーは少し異なって見えます。シーンの照明が変わり、ライトマップが飛び出し、すべてを再計算する必要があります。







新しいStandart



古いシェーダーを新しいPBRStandartに置き換えることから始めることが決定されました。前回の記事で35MMの開発トピックについては、新しいタイプのPBRシェーダー（物理ベースのレンダリング）についてすでに説明しました。これは、正しい物理レンダリングを意味します。新しいマテリアルスタンダードには、以前のバージョンからの通常のo.Glossとo.Specularがなくなりました。ここでは、メタリックマップ（o.Metallic）とスムーズネスがあります。また、さまざまなカテゴリのテクスチャ用のスロットが増えています。たとえば、ソフトシェーディング用のオクルージョンマップを追加する機会があります。この効果は、光が少ないモデルの領域でボリュームとシェーディングを強調できるため、非常に便利です。このマップとライトマップ（テクスチャ）がないと、オブジェクトはフラットで非現実的に見えます。







同じディテールアルベドとディテールノーマルがあります-これらのマップは既存のテクスチャにディテールを追加します。たとえば、小さな亀裂のある追加のノーマルマップを配置し、影響の程度を調整することで色を付けることができます。その結果、元の低解像度のバンプテクスチャがより詳細に表示されます。一部の材料ではこの手法を使用しましたが、他の材料は変更しませんでした。







植生



基本的な材料を交換した後、私は植生に移りました。ゲームの元のビルドでは、投機器と通常マップのない標準のAlphaTestシェーダーを使用していました。もちろん、2019年のこの状況は私には合いませんでした。インターネットで既製のソリューションを購入または見つけることができます。シェーダー付きのパック全体と、多くの機能を備えた既製のモデル、風に揺れるようなものなどがあります。しかし、伝統的に、私はそのような問題を自分で理解して実験しようとします。これはスポーツの興味の対象です。私の新しいVegetableシェーダーは、UnityチュートリアルのToonRampリファレンスに基づいています。



提示されたLightingRamp照明モデルでは、ポリゴンの明るい側と反対側の両方に影のシルエットを描くことができました。これは、葉が光を透過する能力、つまり半透明性を模倣していました。







同様のシェーダーを使用して、カーテンなどの透明なファブリックをレンダリングすることもできます。







残念ながら、このモードでは、Cull Offメソッドを使用したポリゴンの裏側の自動レンダリングでは正確な結果が得られなかったため、エディターで背面を手動で追加する必要がありました。次に、NormalマップとSpecularマップがシェーダーに追加されました。 PBRシェーダー照明モデルを使用して反射プローブを接続することはできませんでしたが、マスクと放出マップの助けを借りて、周囲閉塞の模倣を追加しました。そして最後に、すべてを復活させ、植生運動を与えることが不可欠でした。頂点機能と同じマスクを使用すると、葉板の目的の領域が活気づきます。頂点オフセットは、UnityマニュアルのVertexModifierを使用した通常の押し出しの例に基づいています。







速度と振幅を設定できます。ちなみに、これらの実験では、シェーダーのグローバル変数を管理するための新しい機能が便利でした...スクリプトから必要なすべてのシェーダーに任意の変数またはテクスチャを簡単に割り当てることができます。







輝く



シーン内の照明装置へのアプローチが大幅に変更されました。オリジナルでは、すべての光がライトマップに焼き付けられ、レンダリングはフォワードモードで機能していました。リメイクで重要なのは、リアルタイムライトを使用して時刻を変更できることでした。レンダリングモードが遅延に変更されました。メインライト（太陽）は混合モードで使用され、指向性照明と影がリアルタイムで描画され、グローバル照明がテクスチャに焼き付けられました。これにより、光のレベルと方向を変更することが可能になりましたが、同時に、ソフトなグローバル照明と反射の効果を保持し、常に画像に臨場感を与えています。ライトマップテクスチャは、主に大きくて多かれ少なかれ単純なオブジェクトのために、すべてのオブジェクトに対してベイクされたわけではありません。小さくて作成が難しいスイープは動的なままで、ライトプローブで強調表示されました。反射テスト、または基本的な周囲光（メインの照明設定で指定）。ベーキングはプログレッシブライトマッパーで行われました。















昼と夜



時刻を変更するために、昼と夜の2つのテクスチャでスカイボックスシェーダーが作成されました。両方のオプションは、雲の動きをシミュレートするためのオフセット機能で補完されました。戦闘ミサイルの飛行シーンの夜空の質感と異常な輝きも追加されました。このすべての恥辱は、スカイボックスと太陽を回転させる特別なスクリプトによって制御され、太陽の特定の位置で、スカイボックスの色が変化し、Lerp法を使用してテクスチャが混合され、夜空と星がスムーズに表示されました。ミサイル発射後の空の輝きの効果も別のレイヤーに追加されました。







最小光レベル（約0.1〜0.2）で最適化するために、シャドウはスムーズにオフになりました。時間を変更するには、さらにいくつかの重要な点を考慮する必要がありました。ステージには、ポプラの綿毛などの粒子がありました。彼らの素材は光に反応しなかったので（当時、私はまだ適切なシェーダーを見つけていませんでした）、綿毛の素材の色は時間帯に応じてスクリプトで変更する必要がありました。



また、時間を変更するとき、スクリプトはグローバルフォグのポストエフェクトに必要な色を調整しました。これは、日中はフォグがライトグレーブルーのかすみのように見え、夜は暗く、ほぼ黒のトーンになるはずだからです。

モデルと新しいコンテンツ

場所の主要部分と基本モデル：本館のモデル、木、ベンチ、街灯柱はオリジナルのままでした。他の多くの小道具は完全にまたは部分的にやり直されました。灯油ランプのモデルが再設計され、個別のアニメート可能な要素を備えた新しいディーゼル発電機が作成され、シネマプロジェクターの新しいモデルなどが作成されました。















以前は立ち入ることができなかった近くの建物が再設計され、プレイヤーが利用できるようになりました。本館の内装も変更されました。古いコンテンツの作り直しに加えて、新しいコンテンツが追加されました。たとえば、PAZバスモデル、ゲーム機、ソーダ自動販売機、パズル-電気パネル、地下の密閉ドア、在庫アイテムなどです。一部のコンテンツは独立して作成されましたが、一部のモデルは外部委託されました。







ライトマップがベイクされたほとんどすべてのオブジェクトについて、UV2スキャンが手動で作成され、経済的に最適なフラグメントの場所が示されました。たとえば、建物の場合、プレーヤーが実際には見えないすべての到達困難な領域（たとえば、上層階の天井や壁）は、スキャンで最小限のスペースしか占有しませんでした。

エフェクトとカスタムシェーダー。

水







新しいプロジェクトごとに、以前は目を閉じていたニュアンスを考慮に入れたいと思います。全体像は個別の詳細から作成され、それほど重要でない要素でさえ知覚に影響を与える可能性があります。さらに、それは一種の挑戦です-私がすでに取り組んだ何かを改善するたびに。既製の資産を使用するのではなく、自分で解決策を見つけることは特に満足のいくものです。これまでのすべてのプロジェクトで、私は水を扱ってきました。原則として、それはプレーヤーとシーンの照明に反応しなかったかなり単純な頂点シェーダーでした。それに基づいていた鏡面反射ミラーの実装の一例であったユニティWikiとから。







頂点の変位（波の模倣）のために表面は動的でしたが、常に単調すぎてやや退屈でした。 Lightプロジェクトの試行錯誤を通じて、サンプルのように、ミラースクリプトからミラー反射テクスチャを受信し、頂点を変形して波をシミュレートし、画面をグラブパステクスチャに書き込んで水中で屈折を作成し、ソフトアルファエッジを持つことができる同様のシェーダーのSurfaceバージョンを作成することができました。ジオメトリと交差する場合（深度フェード）。また、プレイヤーへの反応効果のために、プレイヤーの位置の座標に関する情報がシェーダーに送信されます。ダイナミックスポットは、キャラクターが水柱に直接いるときのスプラッシュをシミュレートする座標ポイントに描画されます。サーフェスシェーダーで許可された最も重要なことは、任意の光源から照明を受け取ることでした。したがって、水はより具体的に見えます、体積物質であり、照明効果を使用してそれで遊ぶことができます。







コースティクス



の表面に当たる光の反射-もう一つの重要な詳細苛性効果の創出ました。水に浸かった地下トンネルの暗闇の中で、この技術は不可欠でした。エフェクトは、Projectorオブジェクトとアニメーションテクスチャを備えた光るマテリアルを使用して作成されました。シェーダーは2つの苛性テクスチャーを混合し、それらは異なる方向に変位し、動的な効果をもたらします。ほとんどのシェーダーでは、お金を節約するために、通常、それぞれ特定の目的のために4つのチャネル（RGBA）を含むテクスチャマスクを使用します。 Rチャネルには基本的なテクスチャがあり、Gチャネルにはより柔らかい光スポットがあり、Bチャネルには苛性パターンを歪めるノイズテクスチャがあります。







水面には特別なタグが付いたコライダーがあります。キャラクターが水に入るとすぐに、スクリプトはレイキャスト法を使用してこれを検出し、苛性アルカリをスムーズにオンにします。この場合、手の近くにライター、懐中電灯、または灯油ランプが存在するなど、いくつかの条件も詳しく説明されています。







粒子



光の中で見える空気中の小さな粒子に対して、興味深い効果が実装されています。アイデア自体は、私がかつて同様のことを見たHomesickプロジェクトに触発されました。一定の距離では、粒子はポプラの綿毛のようなテクスチャーのような規則的なテクスチャーを持っています。しかし、カメラが近づくと、シェーダーのテクスチャは、デフォーカス効果を彷彿とさせる2番目のバージョンにスムーズに変化します。ダイナミクスでは、それは非常に見栄えがよく、粒子はより具体的に見えます。







上記のように、シーン内のほとんどすべてのベースサーフェスは、StandartPBRシェーダーの修正バージョンを使用しています。アルベドテクスチャの詳細を追加するために、さまざまなスポットオプションを備えたマスクを追加したものもあります。アスファルトや敷石などの表面の雨の水たまりをシミュレートするスポットマスクを追加しました。本館のフロアタイルシェーダーには、反射用の追加のマップがあり、水面と同様にミラースクリプトによってレンダリングされます。最適化のために、基本オブジェクトと大きなオブジェクトのみが反射のレンダリングに含まれ、特定の距離で反射のレンダリングがオフになります。



霧/煙



リメイクを作成するときに考慮したかった重要な詳細は、動的な霧とそれに対する照明の影響、特にランタンの光です。以前の作品では、煙と霧の主なシェーダーは標準のパーティクルブレンドとその変更でした。これは、パフォーマンスの点では優れていますが、光にはまったく反応しない頂点シェーダーです。そのような素材での霧の表示は、日陰でも光でも常に同じであり、ランタンで照らすことはできず、常に魅力的で自然に見えるとは限りません。私が思いついた地下の地下墓地では、ヘイズは暗闇からのランタンによって強調され、ダイナミックな照明によって強調されるはずでした。この問題を解決するために、無料のアセットのシェーダーが使用されました。シェーダーは高性能を誇ることはできませんが、視覚的にはそのタスクに完全に対応しました。







デカール



もう1つの重要なポイントは、デカールに適したシェーダーを見つけることでした。ゲームは多くの種類の落書きを計画しましたが、それらはほとんどの場合、古いデカールシステムプラグインを使用してインストールされました（古いバージョンのUnity 4.6以降）。落書き、碑文、看板については、4096 x 4096の大きなアトラスが作成されました。デカールの画像は半透明で透明アルファモードでレンダリングされるため、動的照明の場合、標準のアルファシェーダーは影を受信できないため、必ずしも適切に見えるとは限りません。



この問題を解決するために、特別な2パスシェーダーが作成されました。最初のパスは画像の暗い部分を描画し、2番目のパスはBlend DstColorOneブレンド方法を使用して明るい部分を描画します。描き方がよくわからないので、詳しい説明は控えさせていただきますが、影の中には暗闇に、光の中には見えたり、色で遊んだりと、思い通りの仕上がりになりました。デカールシステムは最初にすべてのデカールを1つの大きなメッシュに結合するため、2パスシェーダーはパフォーマンスに影響を与えませんでした。おそらくもっと良い方法がありますが、このオプションは私にぴったりです。











地球/草



別の2パスシェーダーが地面用に作成されました。その場所のまさに領土は、最大3Dのジオメトリによって作られています。しかし、草をレンダリングするために、追加の地形が作成されました。地形に合わせて、適切な場所で地形の高さを手動で調整する必要がありました。次に、地形自体のレンダリングをオフにし、準備した草のメッシュのいくつかのバリエーションをブラシで表面に適用しました。地形上の原生草は、バッチ処理できず、各要素が追加のドローコールを作成するため（私が間違っている場合は誰かが私を修正する可能性があります）、パフォーマンスの点でシーンに非常に重いですが、この方法は作業の点で非常に便利です。草の密度は高くなく、そうでない場所では、表面のシンプルさが非常に印象的です。これに関連して、実験として、2パスシェーダーを使用しました。これは上で述べました。最初のパスは通常の不透明なジオメトリで、2番目のパスはアルファテストモードでの表面のわずかに隆起した複製です。大まかに言えば、地面/草の表面のコピーは、硬い透明度と上にシフトされた頂点でさらに描かれます。この方法は、平らな草をいくらか補完し、追加の詳細とボリュームの錯覚を作成します。







窓の外の光



ハイライトをシミュレートするために、片側の半透明のスプライトが本館の窓の外のいくつかの場所に配置されました。また、グローバルフォグポストエフェクトには明るい白いフォグパラメータがあり、ヒーローが建物の奥深くに移動するとアクティブになります。つまり、キャラクターが船体の暗い廊下にいるとき、外の環境は滑らかに白っぽい輝きを獲得します。これにより、かなり美しい芸術的効果が生まれ、近距離および遠距離の計画を強調することができます。







これで記事の最初の部分は終わりです。2番目の部分へのリンク。ご清聴ありがとうございました！