Dans cet article, je parlerai de l'histoire de la texturation dans les jeux vidéo en trois dimensions. Depuis la première apparition de la 3D en temps réel sur les consoles de salon, nous avons parcouru un long chemin, mais même aujourd'hui, lors de la création de textures de jeu, certaines pratiques qui ont leurs racines dans ces premières années sont utilisées.
Pour commencer, parlons un peu des bases - les différences entre le rendu en temps réel et les scènes pré-rendues. Le rendu en temps réel est utilisé dans la plupart des jeux 3D. Dans ce cas, la machine dessine l'image en temps réel. Pour créer une seule image d'une scène pré-rendue nécessite une grande puissance de calcul.
Pour cette raison, nous obtenons différents niveaux de qualité. Le rendu en temps réel est nécessaire aux jeux pour l'interactivité. Des éléments statiques tels que des insertions cinématiques ou des arrière-plans fixes peuvent être créés par un pré-rendu. La différence de résultats était énorme. Voici l'arrière-plan pré-rendu et le personnage en temps réel du jeu de 1999:
Le pré-rendu vous a permis de créer un tas de scènes dont le rendu était coûteux, ce qui pouvait prendre des heures, voire des jours, pour rendre une seule image. Pour une photo ou un film, c'est tout à fait normal. Mais les jeux doivent constamment afficher 30 à 60 images par seconde. Par conséquent, au début, les jeux 3D devaient passer par de grandes simplifications.
Sur les consoles 16 bits, Star Fox a été l'un des premiers exemples de 3D en temps réel, mais Donkey Kong Country y était également, dans lequel les graphiques tridimensionnels pré-rendus ont été convertis en sprites (avec des palettes de couleurs grandement simplifiées). Pendant longtemps, rien d'autre ne pouvait être aussi beau en temps réel.
Lorsque nous sommes passés à de vraies consoles 3D (telles que N64 et PS1), nous avons finalement vu de quoi le rendu en temps réel n'était pas capable. Vous ne pouvez pas utiliser des sources de lumière pour cuire des ombres ou de l'éclairage dans la scène, les matériaux ne répondent pas à la lumière, il n'y a pas de "bump mapping", seulement une géométrie et des textures basse résolution. Comment les artistes ont-ils réussi à faire face à cela?
Par exemple, des informations sur l'éclairage ont été dessinées sur des textures (ombres, reflets, profondeurs) ou peintes sur chaque sommet d'un triangle, ou les deux approches ont été utilisées. Les ombres des personnages étaient généralement de simples textures qui suivaient le personnage. Il était impossible de projeter les ombres correctes.
Il était possible d'obtenir l'ombrage le plus simple sur les modèles, mais il manquait généralement des informations d'éclairage correctes. Des jeux comme Ocarina of Time et Crash Bandicoot utilisaient beaucoup d'informations d'éclairage, qui étaient enregistrées dans les textures et dessinant sur les sommets de la géométrie. Cela a permis de rendre différentes zones plus claires, plus sombres ou de leur donner une certaine teinte.
À cette époque, pour surmonter ces limites, une grande quantité de travail créatif était nécessaire. À des degrés divers, le dessin ou l'écriture d'informations d'éclairage dans des textures est encore utilisé aujourd'hui. Mais à mesure que le rendu en temps réel s'améliore, le besoin de telles techniques est réduit.
Ainsi, la prochaine génération de matériel devait résoudre de nombreux autres problèmes. La prochaine génération de consoles - PS2, Xbox et Gamecube - a essayé de faire face à certaines d'entre elles. Le premier bond notable de la qualité a été une augmentation de la résolution de texture et un meilleur éclairage.
Silent Hill 2. L'un des jeux importants à cet égard a été Silent Hill 2. La percée la plus sérieuse de ce jeu en 2001 a été l'utilisation de la projection d'ombres en temps réel. Cela signifiait qu'une partie des informations d'éclairage enregistrées dans la texture pouvait être exclue, mais pour la plupart, elles étaient activement utilisées dans cette génération.
Le facteur décisif pour ce jeu et d'autres jeux de cette époque était la résolution. En raison du plus grand nombre de pixels, ils pourraient stocker beaucoup plus de micro-détails. Mais jusqu'à présent, il ne s'agissait que d'informations sur la couleur et l'éclairage diffus. Les cartes de relief et les cartes de réflexion étaient alors rarement utilisées. Il était impossible d'obtenir la bonne réaction à la lumière des matériaux.
Il y avait une autre raison à la popularité de la cuisson des informations dans les textures. Dans les scènes pré-rendues, ce n'était pas un problème, les vêtements ressemblaient vraiment à du tissu et le verre, les cheveux et la peau semblaient convaincants. Pour le rendu en temps réel, une texturation en relief était nécessaire, et elle est apparue, mais seulement plus près de la fin de cette génération (uniquement sur xbox).
La réflexion et les cartes normales sont apparues dans des jeux tels que Halo 2 et Doom 3. Les cartes spéculaires permettaient aux surfaces de réagir à l'éclairage beaucoup plus naturellement, par exemple, le métal pouvait vraiment briller, etc. La carte normale vous permet d'enregistrer beaucoup plus de détails qui ne pourraient pas être obtenus dans des objets avec un si petit nombre de polygones.
Si vous travaillez avec la 3D, vous savez ce qu'est une carte normale. Il s'agit d'un type de textures en relief qui permet aux surfaces de répondre à l'éclairage avec beaucoup plus de détails que la complexité du modèle. C'est la texture la plus importante utilisée dans presque tous les jeux sortis après cette génération.
Après l'avènement des cartes normales, l'approche des artistes pour créer des textures a changé. Pour produire des cartes normales, vous devez passer beaucoup plus de temps à créer le modèle. Il est devenu la norme d'utiliser des outils de sculpture tels que Zbrush, qui vous permettent de cuire des modèles à haute poly dans des textures qui peuvent être utilisées dans des objets à faible poly.
Avant cette technologie, la plupart des textures étaient dessinées à la main ou créées à partir de photos dans Photoshop. À l'ère de la Xbox 360 et de la PS3, cette méthode pour de nombreux jeux appartient au passé, car avec l'augmentation de la résolution, la qualité des modèles s'est également améliorée.
De plus, grâce à un ombrage pré-calculé, le comportement des matériaux s'est considérablement amélioré. Pour de nombreux artistes, cela s'est avéré être un tournant. Les matériaux sont devenus beaucoup plus compliqués qu'auparavant. Cette démo de 2005 a dépassé tout ce qui l'a précédé. À cette époque, il n'y avait même pas de Xbox 360.
Une nouvelle approche de l'éclairage de scène est également apparue - le modèle d'occlusion ambiante. Le rendu en temps réel devait à nouveau rattraper le prérendeur. L'AO est trop cher pour le rendu en temps réel, donc les artistes ont juste commencé à l'écrire en textures! AO recrée des ombres indirectes à partir de sources lumineuses trop petites pour être affichées en détail.
Même aujourd'hui, l'AO en temps réel n'est pas réalisable à 100%, mais nous sommes déjà proches de cela! Grâce à des processus tels que SSAO et DFAO, la situation s'est considérablement améliorée par rapport à ce qu'elle était il y a 10 ans. Les cartes AO cuites au four sont toujours utilisées, mais probablement lorsque les rendus s'amélioreront, elles seront défaussées.
Pour résumer: à l'ère de la PS3 et du X360, nous avons vu un saut de résolution encore plus important par rapport à la génération précédente, et de nouvelles textures sont apparues pour les surfaces avec des ombres. Et, bien sûr, la qualité de l'éclairage s'est améliorée! Vous pouvez obtenir des ombres en temps réel pour toute la scène ou cuire l'éclairage pour augmenter les détails.
Tout semble aller bien? Mais il y a toujours des défauts. Faible résolution des modèles et des textures, plus les coûts élevés dus aux nouveaux shaders, et n'oubliez pas la résolution émise par les jeux. Seulement 720p! (De plus, les nuances de polices sur les téléviseurs CRT sont devenues un problème).
Un autre problème restait les cartes spéculaires. A cette époque, chaque objet n'avait qu'une seule carte de son «éclat». C'est une grosse limitation. Les matériaux semblaient irréels. Par conséquent, certains développeurs ont commencé à diviser les cartes de réflexion. L'un des premiers exemples a été le jeu Bioshock Infinite.
Les cartes de réflexion sont désormais divisées par types de matériaux (bois, or, béton, etc.) et par «vieillesse» (fissures, usure, etc.). Cet événement a coïncidé dans le temps avec l'avènement d'un nouveau type de modèle d'ombrage - Rendu Physiquement Basé, PBR (Rendu Physiquement Correct).
Cela nous amène aujourd'hui à la génération actuelle. PBR est devenu un standard pour de nombreux jeux. Cette technique a été popularisée par Pixar, la standardisant comme un moyen de créer des matériaux plausibles en infographie. Et il peut être appliqué en temps réel!
En outre, l'industrie a amélioré le convoyeur qui est apparu dans la génération précédente - effets d'écran. Des aspects tels que la correction des tons et la correction des couleurs se sont améliorés dans la génération actuelle. Dans la génération précédente, cela aurait pris beaucoup de temps pour configurer les textures.
Si vous souhaitez en savoir plus sur les anciens jeux et leurs techniques de rendu, je recommande fortement la série DF Retro sur digitalfoundry. L'auteur a fait un travail fantastique d'analyse de jeux individuels, tels que Silent Hill 2.
À titre de comparaison, je vais vous montrer à quoi ressemblaient les premiers jeux 3D et quel type de travail aujourd'hui est nécessaire pour créer la seule texture du jeu.
Mentionnons également brièvement quelques-unes des techniques développées dans les époques précédentes qui sont encore en usage aujourd'hui! Il existe de nombreuses textures «stylisées» qui enregistrent les informations d'éclairage. Plus activement, il utilise Blizzard.
Cette société combine des limitations techniques avec une attitude réfléchie envers les graphiques et obtient des résultats incroyables. Peut-être qu'ils n'utilisent pas le même tas de textures que dans d'autres jeux AAA, mais les résultats ne peuvent pas être qualifiés de mauvais.
Et parfois, grâce à la technique PBR et aux textures dessinées / simplifiées à la main, vous pouvez aller très loin. Ceci est facilité par la présence d'un moteur moderne avec de nombreuses fonctions.