Encyclopédie de l'éclairage par Naughty Dog

Joey Lenz de Naughty Dog nous a expliqué en détail l'éclairage dans UE4 : les valeurs, les sources, la température de la lumière, l'éclairage en PBR, les ressources par lesquelles l'éclairage peut être étudié, et bien plus encore. Le site officiel polyplant.co de Joey contient de nombreux conseils d'éclairage utiles.

À propos de PBR

Le PBR à base physique (rendu basé sur la physique) utilisant des données mesurées dans le monde réel fournit des outils pratiques pour créer des matériaux / éclairage avec des résultats prévisibles et cohérents dans différentes conditions d'éclairage. Pour les studios de développement de jeux, cela signifie que leurs artistes peuvent passer moins de temps à répéter la création et le traitement de contenu pour créer un aspect «correct» à différents niveaux. En retour, cela fait économiser de l'argent aux studios. Il faudra du temps aux artistes habitués aux anciennes méthodologies pour apprendre le PBR. Parfois, il est plus difficile pour eux de se débarrasser de l'habitude d'ajouter des informations d'éclairage / d'ombrage à la texture de l'albédo. Cependant, dès qu'ils se familiarisent avec ce flux de travail, ils réalisent rapidement qu'il est beaucoup plus facile à gérer que les moyens traditionnels de rendu des textures.


Voici mon dernier projet PBR personnel sur lequel j'ai travaillé avec Phil Liu : Le trône de fer de Game of Thrones. Phil a modélisé / texturé toute cette scène dans Substance Designer , et j'étais responsable de l'éclairage / post-traitement dans le Marmoset Toolbag 3 . Vous pouvez en savoir plus sur ce projet sur mon site web portfolio .


Je suis fermement convaincu que PBR doit être pris comme un guide et non comme la seule bonne solution pour toutes les circonstances et tous les jeux. Cela fait partie de la palette d'outils de l'artiste et ne peut pas se substituer à la créativité. En fin de compte, nous devons raconter l'histoire visuellement, c'est-à-dire que parfois nous devons aller sur les libertés artistiques et susciter une certaine réponse émotionnelle du public et des joueurs.

Éclairage de scène avec PBR

L'utilisation d'un flux de travail PBR crée une norme cohérente et prévisible pour le travail sur l'éclairage et les matériaux. Par exemple, si vous limitez les textures d'albédo à la plage de luminosité recommandée, elles n'apparaîtront pas trop sombres ou éclairées par rapport à d'autres éléments de l'environnement. Le rôle principal dans cette partie du processus est l'éclairage réfléchi. Si les couleurs de base sont trop sombres, les textures peuvent absorber plus d'énergie lumineuse que refléter, ce qui rend l'espace plus plat. D'un autre côté, des valeurs d'albédo trop lumineuses peuvent refléter trop d'éclairage indirect, créant des zones trop lumineuses. Le même concept s'applique aux niveaux de saturation. Par exemple, si les textures d'un objet sont trop saturées, il peut être cuit avec des résultats d'éclairage moins que nécessaires et trop saturés. Tout en limitant les valeurs à des intervalles spécifiques vous permet d'obtenir des résultats photoréalistes, il maintient également l'équilibre global de la scène, les objets correspondent les uns aux autres et sont ressentis comme étant dans le même univers. Cependant, si vous souhaitez donner un aspect spécifique ou créer un point focal, alors pour obtenir l'effet souhaité, il est parfois préférable de négliger les manuels pour travailler avec PBR.

Voici un exemple d'intervalles de luminosité d'albédo pour UE4, extrait de la section PBR Guide sur mon site Web.


De haut en bas: charbon de bois, neige fraîchement tombée, surface métallique.

Voici un autre exemple, mais pour les pourcentages de saturation de l'albédo dans UE4, tirés de la section PBR Guide sur mon site Web.


De haut en bas: bois laqué, sol sombre, végétation verte, or, sable, bois brut

Température de couleur

De nombreux artistes sont habitués à utiliser des valeurs RVB lorsqu'ils travaillent avec la couleur, mais lors de l'utilisation de Kelvin, la température de couleur nécessite une approche complètement différente. Ce processus est principalement utilisé pour décrire les couleurs des sources de lumière naturelle. Un exemple est le soleil, qui, selon l'heure de la journée, a une température de couleur différente. Il fait plus chaud au lever / coucher du soleil et plus neutre à midi. Par conséquent, si les artistes ont besoin de valeurs de couleurs physiquement précises pour l'éclairage, il est pratique d'utiliser la température de couleur pour cela. De plus, certaines ampoules artificielles utilisent intentionnellement la température de couleur, et il est utile de savoir si vous souhaitez simuler certaines valeurs dans votre scène.

Voici un exemple de valeurs de température de couleur.

Valeurs lumineuses

L'utilisation d'unités physiques et de valeurs d'éclairage vous permet d'obtenir rapidement des résultats photoréalistes. Cependant, même lorsque j'utilise les normes PBR, j'aime ajouter une passe artistique après celle-ci. En particulier, dans UE4, j'utilise les valeurs PBR comme fondement, mais parfois je crée quelque chose de nouveau sur leur base pour améliorer l'apparence et l'esthétique de mes projets. Par exemple, pour la luminosité du soleil, j'utilise des valeurs en lux, pour les textures ciel / électroluminescentes - cd / m², et pour les sources d'éclairage artificiel lumens / candela. Parfois, je recherche même des valeurs du monde réel pour les appliquer à l'éclairage UE4, mais je peux ensuite ajuster leur luminosité / couleur si cela améliore l'effet visuel. Ou je peux suivre strictement les valeurs du monde réel, puis changer l'apparence uniquement lorsque je commence l'étalonnage des couleurs (soit directement dans UE4, soit dans une application tierce, comme Nuke , Photoshop ou Davinci Resolve ) et en configurant des post-effets. Il existe d'innombrables options de traitement disponibles et tout dépend de vos préférences.


Vous pouvez utiliser des tables de recherche (LUT) pour évaluer la couleur de la scène. Il existe d'autres façons d'étalonner les couleurs: les cercles / courbes de couleur qui donnent des résultats plus précis lors du rendu.

Sources d'éclairage

Certains artistes ne dépendent que des paramètres soleil / ciel, mais l'éclairage peut être beaucoup plus riche. Dans une scène en extérieur, j'utilise le soleil et le ciel comme base (cela peut aussi dépendre beaucoup de l'heure, de la météo, etc.). Par exemple, lorsque vous travaillez sur des jeux d'un certain type, cela peut être la seule chose à notre disposition, en raison de limitations de performances techniques. S'il n'y a pas de telles restrictions, je suis personnellement un fan de l'éclairage d'appoint / auxiliaire, qui vous permet de créer des points de mise au point, des zones d'intérêt, de créer des couches d'éléments de l'arrière-plan au premier plan, d'augmenter la visibilité / la réflexion dans les espaces locaux, de diriger le joueur dans la bonne direction, de créer l'ambiance nécessaire / atmosphère, dégradés / contrastes de couleurs pour exprimer la forme, etc. Cela ne s'arrête pas là: l'éclairage peut également être utilisé pour les cookies (dans UE4, ils sont appelés «fonctions d'éclairage»), l'éclairage repéré / réfléchi, les effets visuels et bien plus encore. Bien que certaines de ces méthodes ne soient pas basées sur la physique, elles sont conçues pour améliorer l'apparence du jeu.

Voici les options d'éclairage pour les fonctions d'éclairage du moteur UE4:


En revanche, l'éclairage intérieur peut nécessiter une approche légèrement différente. Je suis un fan de l'utilisation de sources lumineuses de portail dans les fenêtres et autres ouvertures menant des intérieurs au monde extérieur. Cela offre une meilleure directivité de l'éclairage céleste pour remplir l'intérieur par rapport, par exemple, à l'utilisation d'un projecteur / source de lumière rectangulaire. Sans parler du fait que les sources d'éclairage du portail peuvent augmenter la qualité de cuisson et réduire le bruit visuel dans les cartes d'éclairage (dans UE4, Lightmass Importance Volumes peut également y contribuer). De plus, je peux même ajouter des sources de lumière d'appoint / auxiliaires avec une atténuation plus douce pour que l'éclairage supplémentaire pénètre encore plus profondément à l'intérieur. Ces sources de lumière peuvent avoir une plus grande saturation et, éventuellement, un changement de couleur simulant un changement de température de couleur en fonction des distances d'atténuation par rapport aux sources de lumière portales. Cela, il me semble, crée une meilleure forme et enrichit l'espace.

Voici l'éclairage du portail UE4, accessible dans la section Modes:


À l'extérieur de l'écran se trouve une fenêtre permettant à la lumière d'entrer dans la pièce. La seule différence entre les deux images est que dans l'une j'utilise une source de lumière portique à côté de la fenêtre, et dans l'autre il n'y a pas de sources.

Éclairage artificiel pour boutons et autres éléments

De nombreux petits détails, tels que les boutons, utilisent des textures rayonnantes appelées cartes émissives. Ils peuvent être utilisés en phase de cuisson pour émettre de la lumière dans la scène. Ce qui est cool avec cette technique, c'est que la lumière émise est basée sur la texture et l'emplacement de ces pixels par rapport aux coordonnées de l'espace du monde. Cela donne des résultats plus précis que l'utilisation, par exemple, d'une source lumineuse ponctuelle / spot / rectangulaire pour simuler la lumière émise par un bouton. Pour un meilleur contrôle de la luminosité de la lumière émise, j'ajuste la force de la texture émissive. Dans UE4, cela peut facilement être fait via l'éditeur de matériaux (en multipliant la texture d'émission par une valeur) ou en définissant le paramètre Emissive Boast des maillages statiques (auxquels les matériaux électroluminescents sont affectés). Dans les textures d'émission, des valeurs cd / m² peuvent être utilisées.

Voici un exemple d'un matériau électroluminescent de l'UE4 et de différentes façons dont vous pouvez régler la puissance d'émission:


Désactiver / activer la capacité d'un maillage statique à émettre un éclairage statique:


Lorsque vous travaillez avec des sources de lumière plus abstraites, par exemple, avec des portails magiques ou des éléments de science-fiction, diverses méthodologies peuvent être appliquées. Parfois, une simple vérification visuelle suffit. Cependant, vous y êtes limité, et ces sources / effets lumineux sont utilisés à plusieurs niveaux, il sera alors difficile de maintenir le niveau d'intégrité nécessaire. Par conséquent, je préfère une autre technique: comparer les valeurs de ces effets d'éclairage avec les valeurs spécifiées par PBR. Même s'ils n'utilisent pas les valeurs définies du monde réel, ils peuvent au moins être utilisés pour équilibrer et comparer avec des mondes convaincants dans lesquels ils existent harmonieusement. Si vous définissez des normes de base, même pour des éléments d'éclairage plus fantastiques, vous pouvez gagner du temps sur leur traitement, ainsi que sur la création du reste des graphiques.

Conseils pour les débutants

Aujourd'hui, il existe de nombreuses ressources sur Internet pour explorer l'éclairage. Ma première recommandation ne se limite pas à UE4 uniquement. Explorez autant d'environnements différents que possible. Apprenez la cinématographie, l'éclairage de scène, les jeux d'étude, les peintures classiques, les photographies, les appareils d'éclairage dans les parcs d'attractions, communiquez avec des artistes professionnels de l'éclairage, envisagez l'art conceptuel, les bandes dessinées, la nature, etc. (À mon avis, la nature est le meilleur professeur pour un artiste). Tout d'abord, apprenez les bases de la maîtrise artistique, car bien qu'il soit important de comprendre le travail des outils, ils ne créeront pas eux-mêmes une belle image et, en outre, ils sont en constante évolution.

Des matériaux d'éclairage de qualité peuvent être trouvés dans les tutoriels de l'atelier Gnomon par Jeremy Vickery . Et Tilmann Milde sur YouTube a une excellente série Lighting Academy sur l'éclairage UE4. Enfin, si vous avez besoin de tutoriels sur les matériaux / couverture PBR dans UE4, alors sur mon site il y a une section entière consacrée uniquement à ces sujets. Je m'efforce de le mettre à jour en permanence, de commencer l'étude par référence .

À propos de l'auteur

Je m'appelle Joey Lenz . Je travaille actuellement en tant qu'artiste d'éclairage de premier plan chez Naughty Dog et je suis actuellement impliqué dans la création de The Last of Us Part II.

Je me souviens très clairement de ce qui m'a inspiré dans l'enfance. Quand j'avais environ cinq ans, mes parents ont acheté SNES pour Noël. Complet avec il a été livré Super Mario World. Dieu, avec quel plaisir j'ai déplié cette cartouche! Le moment de «eureka» est venu quand au premier niveau j'ai sauté et frappé une boîte avec un point d'interrogation. Yoshi en a sauté et cela m'a complètement choqué. J'étais fasciné par le travail de la mécanique interactive, malgré le fait qu'à l'époque je n'y comprenais rien. Donc, en moi, il y avait un intérêt non seulement pour les jeux, mais aussi pour leur travail interne, et Yoshi a changé ma vie.

Ma carrière dans l'art numérique a commencé avec le graphisme et les effets visuels. J'ai participé à de petits projets ponctuels et à la création de films indépendants, mais une vraie carrière dans l'industrie du jeu a commencé avec mon meilleur ami Phil Liu. À cette époque, il a étudié la conception de jeux et m'a suggéré d'essayer d'apprendre Unreal Engine 3 . Presque immédiatement, je suis tombé amoureux des graphismes en temps réel du moteur et j'ai été fasciné par le niveau de son interactivité. J'ai trouvé la combinaison parfaite de facteurs dans les jeux: vous pouviez prendre la qualité visuelle du cinéma et l'optimiser pour l'utiliser dans un environnement numérique en temps réel. Depuis, j'ai pu travailler sur différentes séries de jeux, comme Call of Duty, Halo, Forza Motorsport, etc.


Interview réalisée par Kirill Tokarev