Encyclopedia of Lighting von Naughty Dog

Joey Lenz von Naughty Dog erzählte uns ausführlich über die Beleuchtung in UE4 : über die Werte, Quellen, Lichttemperatur , Beleuchtung in PBR, die Ressourcen, mit denen die Beleuchtung untersucht werden kann, und vieles mehr. Joeys offizielle polyplant.co-Website enthält viele nützliche Beleuchtungstipps.

Über Züchterrechte

Physikalisch basiertes PBR (Physically-Based Rendering) unter Verwendung realer Messdaten bietet praktische Werkzeuge zum Erstellen von Materialien / Beleuchtung mit vorhersagbaren, konsistenten Ergebnissen unter verschiedenen Lichtbedingungen. Für Spieleentwicklungsstudios bedeutet dies, dass ihre Künstler weniger Zeit damit verbringen können, die Erstellung und Verarbeitung von Inhalten zu durchlaufen, um auf verschiedenen Ebenen einen „richtigen“ Look zu erzielen. Dies spart wiederum den Studios Geld. Es wird einige Zeit dauern, bis Künstler, die an alte Methoden gewöhnt sind, PBR lernen. Manchmal ist es für sie am schwierigsten, die Gewohnheit loszuwerden, der Albedotextur Beleuchtungs- / Schattierungsinformationen hinzuzufügen. Sobald sie sich jedoch mit diesem Workflow vertraut gemacht haben, stellen sie schnell fest, dass die Verwaltung viel einfacher ist als mit herkömmlichen Methoden zum Rendern von Texturen.


Hier ist mein letztes persönliches PBR-Projekt, an dem ich mit Phil Liu gearbeitet habe : The Iron Throne von Game of Thrones. Phil hat diese ganze Szene in Substance Designer modelliert / texturiert, und ich war für die Beleuchtung / Nachbearbeitung in der Marmoset Toolbag 3 verantwortlich . Weitere Informationen zu diesem Projekt finden Sie auf meiner Portfolio-Website .


Ich bin fest davon überzeugt, dass Züchterrechte als Leitfaden dienen sollten und nicht als die einzig richtige Lösung für alle Umstände und jedes Spiel. Dies ist ein Teil der Werkzeugpalette des Künstlers und kann die Kreativität nicht ersetzen. Am Ende müssen wir die Geschichte visuell erzählen, das heißt, manchmal müssen wir künstlerische Freiheiten einnehmen und eine gewisse emotionale Reaktion des Publikums und der Spieler hervorrufen.

Bühnenbeleuchtung mit PBR

Durch die Verwendung eines PBR-Workflows wird ein konsistenter und vorhersehbarer Standard für die Arbeit an Beleuchtung und Materialien erstellt. Wenn Sie beispielsweise Albedotexturen auf den empfohlenen Helligkeitsbereich beschränken, erscheinen sie im Vergleich zu anderen Elementen der Umgebung nicht zu dunkel oder beleuchtet. Die Hauptrolle in diesem Teil des Prozesses ist die reflektierte Beleuchtung. Wenn die Grundfarben zu dunkel sind, können Texturen mehr Lichtenergie absorbieren als reflektieren, wodurch der Raum flacher wird. Andererseits können zu helle Albedowerte zu viel indirekte Beleuchtung reflektieren und zu helle Bereiche erzeugen. Das gleiche Konzept gilt für Sättigungsstufen. Wenn beispielsweise die Texturen eines Objekts zu gesättigt sind, kann es mit Beleuchtungsergebnissen gebrannt werden, die weniger als notwendig und zu gesättigt sind. Wenn Sie die Werte auf bestimmte Intervalle beschränken, können Sie fotorealistische Ergebnisse erzielen. Gleichzeitig wird das Gesamtgleichgewicht der Szene beibehalten. Die Objekte entsprechen einander und werden als im selben Universum befindlich empfunden. Wenn Sie jedoch ein bestimmtes Aussehen verleihen oder einen Schwerpunkt erstellen möchten, ist es manchmal am besten, die Handbücher für die Arbeit mit PBR zu vernachlässigen, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Unten finden Sie ein Beispiel für Albedohelligkeitsintervalle für UE4 aus dem Abschnitt PBR Guide auf meiner Website.


Von oben nach unten: Holzkohle, frisch gefallener Schnee, Metalloberfläche.

Unten finden Sie ein weiteres Beispiel, jedoch für Prozentsätze der Albedosättigung in UE4, entnommen aus dem Abschnitt PBR Guide auf meiner Website.


Von oben nach unten: lackiertes Holz, dunkler Boden, grüne Vegetation, Gold, Sand, raues Holz

Farbtemperatur

Viele Künstler sind es gewohnt, RGB-Werte zu verwenden, wenn sie mit Farbe arbeiten. Bei Verwendung von Kelvin erfordert die Farbtemperatur jedoch einen völlig anderen Ansatz. Dieser Prozess wird hauptsächlich zur Beschreibung der Farben natürlicher Lichtquellen verwendet. Ein Beispiel ist die Sonne, die je nach Tageszeit eine andere Farbtemperatur hat. Bei Sonnenaufgang / Sonnenuntergang ist es wärmer und mittags neutraler. Wenn Künstler physikalisch genaue Farbwerte für die Beleuchtung benötigen, ist es daher zweckmäßig, hierfür die Farbtemperatur zu verwenden. Darüber hinaus verwenden einige künstliche Glühbirnen absichtlich die Farbtemperatur. Es ist hilfreich zu wissen, ob Sie bestimmte Werte in Ihrer Szene simulieren möchten.

Das Folgende ist ein Beispiel für Farbtemperaturwerte.

Lichtwerte

Durch die Verwendung physikalischer Einheiten und Beleuchtungswerte können Sie schnell fotorealistische Ergebnisse erzielen. Selbst wenn ich PBR-Standards verwende, möchte ich danach einen Grafikpass hinzufügen. Insbesondere in UE4 verwende ich PBR-Werte als Grundlage, aber manchmal erstelle ich auf ihrer Grundlage etwas Neues, um das Erscheinungsbild und die Ästhetik meiner Projekte zu verbessern. Zum Beispiel verwende ich für die Helligkeit der Sonne die Werte in Lux, für die Himmel / Licht emittierenden Texturen - CD / m² und für künstliche Lichtquellen Lumen / Candela. Manchmal recherchiere ich sogar nach realen Werten, um sie in UE4-Beleuchtung anzuwenden, aber dann kann ich ihre Helligkeit / Farbe anpassen, wenn dies den visuellen Effekt verbessert. Oder ich kann mich strikt an die Werte der realen Welt halten und das Erscheinungsbild erst ändern, wenn ich mit der Farbkorrektur beginne (entweder direkt in UE4 oder in einer Drittanbieteranwendung wie Nuke , Photoshop oder Davinci Resolve ) und Posteffekte einrichte. Es stehen unzählige Verarbeitungsoptionen zur Verfügung, und alles hängt von Ihren Vorlieben ab.


Sie können Nachschlagetabellen (LUT) zur Farbkorrektur der Szene verwenden. Es gibt andere Möglichkeiten der Farbkorrektur: Farbkreise / -kurven, die beim Rendern genauere Ergebnisse liefern.

Lichtquellen

Einige Künstler verlassen sich nur auf die Sonnen- / Himmelsparameter, aber die Beleuchtung kann viel reicher gemacht werden. In einer Outdoor-Szene verwende ich Sonne und Himmel als Basis (dies kann auch sehr stark von der Tageszeit, dem Wetter usw. abhängen). Wenn Sie beispielsweise an Spielen eines bestimmten Typs arbeiten, ist dies aufgrund technischer Leistungsbeschränkungen möglicherweise das einzige, was uns zur Verfügung steht. Wenn es keine derartigen Einschränkungen gibt, bin ich persönlich ein Fan der Verwendung von Füll- / Zusatzbeleuchtung, mit der Sie Fokuspunkte und Bereiche von Interesse erstellen, Ebenen von Elementen vom Hintergrund bis zum Vordergrund erstellen, die Sichtbarkeit / Reflexion in lokalen Räumen erhöhen, den Player in die richtige Richtung lenken und die erforderliche Stimmung erzeugen können. Atmosphäre, Farbverläufe / Farbkontraste, um Form auszudrücken, und so weiter. Dies endet nicht damit: Die Beleuchtung kann auch für Cookies (in UE4 werden sie als „Lichtfunktionen“ bezeichnet), gefleckte / reflektierte Beleuchtung, visuelle Effekte und vieles mehr verwendet werden. Obwohl einige dieser Methoden nicht auf Physik basieren, sollen sie das Erscheinungsbild des Spiels verbessern.

Hier sind die Beleuchtungsoptionen für die Lichtfunktionen des UE4-Motors:


Andererseits kann die Innenbeleuchtung einen etwas anderen Ansatz erfordern. Ich bin ein Fan von Portallichtquellen in Fenstern und anderen Öffnungen, die vom Innenraum zur Außenwelt führen. Dies bietet eine verbesserte Richtwirkung der himmlischen Beleuchtung, um den Innenraum zu füllen, verglichen mit beispielsweise der Verwendung eines Scheinwerfers / einer rechteckigen Lichtquelle. Ganz zu schweigen von der Tatsache, dass Portallichtquellen die Backqualität verbessern und das visuelle Rauschen in Beleuchtungskarten reduzieren können (in UE4 können auch Lightmass Importance Volumes dabei helfen). Darüber hinaus kann ich zusätzliche Füll- / Zusatzlichtquellen mit weicherer Dämpfung hinzufügen, damit zusätzliche Beleuchtung noch tiefer in den Innenraum eindringt. Diese Lichtquellen können eine größere Sättigung und möglicherweise eine Farbverschiebung aufweisen, die eine Änderung der Farbtemperatur basierend auf Dämpfungsabständen im Vergleich zu Portallichtquellen simuliert. Dies scheint mir eine bessere Form zu schaffen und bereichert den Raum.

Hier ist die UE4-Portalbeleuchtung, auf die im Abschnitt Modi zugegriffen werden kann:


Außerhalb des Bildschirms befindet sich ein Fenster, durch das Licht in den Raum gelangt. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Bildern besteht darin, dass ich in einem eine Portallichtquelle neben dem Fenster verwende und in dem anderen keine Quellen.

Künstliche Beleuchtung für Knöpfe und andere Elemente

Viele kleine Details, wie z. B. Schaltflächen, verwenden strahlende Texturen, die als emittierende Karten bezeichnet werden. Sie können in der Backphase verwendet werden, um Licht in die Szene zu emittieren. Das Coole an dieser Technik ist, dass das emittierte Licht auf der Textur und der Position dieser Pixel relativ zu den Koordinaten des Weltraums basiert. Dies liefert genauere Ergebnisse als beispielsweise die Verwendung einer Punkt- / Scheinwerfer- / Rechtecklichtquelle zur Simulation des von einer Taste emittierten Lichts. Zur besseren Kontrolle über die Helligkeit des emittierten Lichts stelle ich die Stärke der emittierenden Textur ein. In UE4 kann dies einfach über den Materialeditor (Multiplikation der Emissionstextur mit einem Wert) oder durch Einstellen des Emissive Boast-Parameters der statischen Netze (denen die lichtemittierenden Materialien zugeordnet sind) erfolgen. In Emissionstexturen können cd / m²-Werte verwendet werden.

Hier ist ein Beispiel für ein lichtemittierendes Material von UE4 und verschiedene Möglichkeiten, wie Sie die Emissionsleistung einstellen können:


Deaktivieren / Aktivieren der Fähigkeit eines statischen Netzes, statische Beleuchtung zu emittieren:


Bei der Arbeit mit abstrakteren Lichtquellen, beispielsweise mit magischen Portalen oder Science-Fiction-Elementen, können verschiedene Methoden angewendet werden. Manchmal reicht schon eine Sichtprüfung. Sie sind jedoch darauf beschränkt, und diese Lichtquellen / -effekte werden auf mehreren Ebenen verwendet. Dann ist es schwierig, das erforderliche Maß an Integrität aufrechtzuerhalten. Daher bevorzuge ich eine andere Technik: Vergleichen Sie die Werte dieser Lichteffekte mit den von PBR angegebenen Werten. Selbst wenn sie nicht die festgelegten Werte der realen Welt verwenden, können sie zumindest verwendet werden, um mit überzeugenden Welten, in denen sie harmonisch existieren, zu balancieren und zu vergleichen. Wenn Sie grundlegende Standards festlegen, auch für fantastischere Beleuchtungselemente, können Sie Zeit bei deren Verarbeitung sowie bei der Erstellung der restlichen Grafiken sparen.

Tipps für Anfänger

Heutzutage gibt es im Internet viele Ressourcen, um die Beleuchtung zu erkunden. Meine erste Empfehlung beschränkt sich nicht nur auf UE4. Erkunde so viele verschiedene Umgebungen wie möglich. Lernen Sie Kinematografie, Bühnenbeleuchtung, Lernspiele, klassische Gemälde, Fotografien, Beleuchtungsgeräte in Vergnügungsparks, kommunizieren Sie mit professionellen Lichtkünstlern, betrachten Sie Konzeptkunst, Comics, Natur und so weiter. (Meiner Meinung nach ist die Natur der beste Lehrer für einen Künstler). Lernen Sie zunächst die Grundlagen der künstlerischen Meisterschaft, denn obwohl es wichtig ist, die Arbeit der Werkzeuge zu verstehen, werden sie selbst kein schönes Bild erzeugen und sich außerdem ständig ändern.

Qualitativ hochwertige Beleuchtungsmaterialien finden Sie in den Gnomon Workshop-Tutorials von Jeremy Vickery . Und Tilmann Milde auf YouTube hat eine exzellente Reihe der Lighting Academy über UE4-Beleuchtung. Wenn Sie Tutorials zu PBR-Materialien / Berichterstattung in UE4 benötigen, gibt es auf meiner Website einen ganzen Abschnitt, der nur diesen Themen gewidmet ist. Ich bemühe mich, es ständig zu aktualisieren und die Studie anhand von Referenzen zu starten.

Über den Autor

Ich heiße Joey Lenz . Ich arbeite derzeit als leitender Lichtkünstler bei Naughty Dog und bin derzeit an der Erstellung von The Last of Us Part II beteiligt.

Ich erinnere mich sehr gut daran, was mich in meiner Kindheit inspiriert hat. Als ich ungefähr fünf Jahre alt war, kauften meine Eltern SNES zu Weihnachten. Komplett damit wurde Super Mario World ausgeliefert. Gott, mit welcher Freude habe ich diese Patrone entfaltet! Der Moment von „Eureka“ kam, als ich auf der ersten Ebene aufsprang und eine Box mit einem Fragezeichen traf. Yoshi sprang heraus und es schockierte mich völlig. Ich war fasziniert von der Arbeit der interaktiven Mechanik, obwohl ich damals nichts davon verstand. In mir gab es also nicht nur ein Interesse an Spielen, sondern auch an ihrer internen Arbeit, und Yoshi hat mein Leben verändert.

Meine Karriere in der digitalen Kunst begann mit Grafikdesign und visuellen Effekten. Ich nahm an kleinen einmaligen Projekten und an der Erstellung unabhängiger Filme teil, aber eine echte Karriere in der Spielebranche begann mit meinem besten Freund Phil Liu. Zu dieser Zeit studierte er Spieledesign und schlug vor, dass ich versuchen sollte, Unreal Engine 3 zu lernen. Fast sofort habe ich mich in die Echtzeitgrafiken des Motors verliebt und war fasziniert von der Interaktivität. Ich habe die perfekte Kombination von Faktoren in Spielen gefunden: Sie können die visuelle Qualität des Kinos für den Einsatz in einer digitalen Echtzeitumgebung optimieren. Seitdem konnte ich an verschiedenen Spieleserien wie Call of Duty, Halo, Forza Motorsport usw. arbeiten.


Das Interview führte Kirill Tokarev