Enciclopédia de Iluminação por Naughty Dog

Joey Lenz, da Naughty Dog, nos falou em detalhes sobre a iluminação no UE4 : sobre os valores, fontes, temperatura da luz, iluminação na PBR, os recursos pelos quais a iluminação pode ser estudada e muito mais. O site oficial do polyplant.co de Joey tem muitas dicas úteis de iluminação.

Sobre a PBR

O PBR (Renderização Baseada em Física) com base física, usando dados medidos no mundo real, fornece ferramentas convenientes para criar materiais / iluminação com resultados previsíveis e consistentes sob diferentes condições de iluminação. Para estúdios de desenvolvimento de jogos, isso significa que seus artistas podem dedicar menos tempo à iteração na criação e processamento de conteúdo para criar uma aparência "correta" em diferentes níveis. Por sua vez, isso economiza dinheiro dos estúdios. Levará algum tempo para os artistas acostumados com metodologias antigas aprenderem a RBR. Às vezes, é mais difícil para eles se livrarem do hábito de adicionar informações de iluminação / sombreamento à textura do albedo. No entanto, assim que se acostumam com esse fluxo de trabalho, eles rapidamente percebem que é muito mais fácil gerenciar do que os meios tradicionais de renderizar texturas.


Aqui está meu último projeto pessoal de PBR em que trabalhei com Phil Liu : O Trono de Ferro de Game of Thrones. Phil modelou / texturizou toda essa cena no Substance Designer , e eu fui responsável pela iluminação / pós-processamento no Marmoset Toolbag 3 . Você pode aprender mais sobre esse projeto no site do meu portfólio .


Estou firmemente convencido de que a PBR deve ser tomada como um guia, e não como a única solução certa para quaisquer circunstâncias e jogos. Essa é uma parte da paleta de ferramentas do artista e não pode substituir a criatividade. No final, precisamos contar a história visualmente, ou seja, às vezes temos que seguir liberdades artísticas e evocar uma certa resposta emocional do público e dos jogadores.

Iluminação de palco com PBR

O uso de um fluxo de trabalho PBR cria um padrão consistente e previsível para o trabalho em iluminação e materiais. Por exemplo, se você limitar as texturas albedo à faixa de brilho recomendada, elas não aparecerão muito escuras ou acesas em comparação com outros elementos do ambiente. O papel principal nesta parte do processo é a iluminação refletida. Se as cores da base estiverem muito escuras, as texturas poderão absorver mais energia luminosa do que refletir, tornando o espaço mais plano. Por outro lado, valores de albedo muito brilhantes podem refletir muita iluminação indireta, criando áreas muito brilhantes. O mesmo conceito é válido para os níveis de saturação. Por exemplo, se as texturas de um objeto estiverem muito saturadas, elas poderão ser cortadas com resultados de iluminação que são menos que o necessário e muito saturados. Embora limitar os valores a intervalos específicos permita obter resultados fotorrealistas, ele também preserva o equilíbrio geral da cena, os objetos correspondem um ao outro e são sentidos no mesmo universo. No entanto, se você deseja dar uma aparência específica ou criar um ponto focal, às vezes, para alcançar o efeito desejado, é melhor negligenciar os manuais para trabalhar com o PBR.

Abaixo está um exemplo de intervalos de brilho albedo para UE4, retirados da seção PBR Guide no meu site.


De cima para baixo: carvão, neve recém caída, superfície metálica.

Abaixo está outro exemplo, mas para porcentagens de saturação de albedo no UE4, extraídas da seção PBR Guide no meu site.


De cima para baixo: madeira lacada, solo escuro, vegetação verde, ouro, areia, madeira bruta

Temperatura de cor

Muitos artistas estão acostumados a usar valores RGB ao trabalhar com cores, mas ao usar Kelvin, a temperatura da cor exige uma abordagem completamente diferente. Este processo é usado principalmente para descrever as cores das fontes de luz naturais. Um exemplo é o sol, que, dependendo da hora do dia, tem uma temperatura de cor diferente. É mais quente ao nascer / pôr do sol e mais neutro ao meio-dia. Portanto, se os artistas precisarem de valores de cores fisicamente precisos para a iluminação, é conveniente usar a temperatura da cor para isso. Além disso, algumas lâmpadas artificiais usam intencionalmente a temperatura da cor e é útil saber se você deseja simular determinados valores em sua cena.

A seguir, é apresentado um exemplo de valores de temperatura da cor.

Valores de luz

O uso de unidades físicas e valores de iluminação permite obter rapidamente resultados fotorrealistas. No entanto, mesmo ao usar os padrões PBR, gosto de adicionar um passe de trabalho artístico depois dele. Em particular, no UE4 eu uso os valores de PBR como base, mas às vezes crio algo novo para melhorar a aparência e a estética dos meus projetos. Por exemplo, para o brilho do sol, uso valores em lux, para as texturas que emitem céu / luz - cd / m² e para fontes de iluminação artificial lúmens / candela. Às vezes, até pesquiso valores do mundo real para aplicá-los à iluminação UE4, mas posso ajustar o brilho / cor deles se isso melhorar o efeito visual. Ou posso seguir rigorosamente os valores do mundo real e alterar a aparência apenas quando começo a classificação de cores (diretamente no UE4 ou em algum aplicativo de terceiros, como Nuke , Photoshop ou Davinci Resolve ) e configurando pós-efeitos. Existem inúmeras opções de processamento disponíveis e tudo depende da sua preferência.


Você pode usar as tabelas de pesquisa (LUT) para classificar a cena em cores. Existem outras formas de classificação de cores: círculos / curvas de cores que fornecem resultados mais precisos ao renderizar.

Fontes de iluminação

Alguns artistas confiam apenas nos parâmetros do sol / céu, mas a iluminação pode ser muito mais rica. Em uma cena ao ar livre, uso o sol e o céu como base (isso também pode depender muito da hora do dia, do clima etc.). Por exemplo, ao trabalhar em jogos de um determinado tipo, isso pode ser a única coisa disponível para nós, devido a limitações de desempenho técnico. Se não houver essas restrições, eu pessoalmente sou fã do uso da iluminação auxiliar / de preenchimento, que permite criar pontos de foco, áreas de interesse, criar camadas de elementos do fundo ao primeiro plano, aumentar a visibilidade / reflexão nos espaços locais, direcionar o jogador na direção certa, criar o clima necessário / atmosfera, gradientes / cores contrastam para expressar a forma e assim por diante. Isso não termina aí: a iluminação também pode ser usada para cookies (no UE4, eles são chamados de "funções da luz"), iluminação manchada / refletida, efeitos visuais e muito mais. Embora alguns desses métodos não sejam baseados na física, eles são projetados para melhorar a aparência do jogo.

Aqui estão as opções de iluminação para as funções de luz do mecanismo UE4:


Por outro lado, a iluminação interior pode exigir uma abordagem ligeiramente diferente. Sou fã do uso de fontes de luz do portal em janelas e outras aberturas que levam do interior ao mundo exterior. Isso fornece uma diretividade aprimorada da iluminação celestial para preencher o interior em comparação com, por exemplo, o uso de uma fonte de luz retangular / refletora. Sem mencionar o fato de que as fontes de iluminação do portal podem fornecer um aumento na qualidade do cozimento e reduzir o ruído visual nos mapas de iluminação (no UE4, os volumes de importância da Lightmass também podem ajudar nisso). Além disso, posso adicionar fontes adicionais de luz auxiliar / preenchimento com atenuação mais suave, para que a iluminação adicional penetre ainda mais profundamente no interior. Essas fontes de luz podem ter maior saturação e, possivelmente, uma mudança de cor simulando uma mudança na temperatura da cor com base nas distâncias de atenuação em comparação com as fontes de luz do portal. Parece-me que isso cria uma forma melhor e enriquece o espaço.

Aqui está a iluminação do portal UE4, que pode ser acessada na seção Modos:


Fora da tela há uma janela que permite a entrada de luz na sala. A única diferença entre as duas imagens é que, em uma, eu uso uma fonte de luz do portal próxima à janela e na outra não há fontes.

Iluminação artificial para botões e outros elementos

Muitos pequenos detalhes, como botões, usam texturas radiantes chamadas mapas emissivos. Eles podem ser usados ​​na fase de cozimento para emitir luz na cena. O interessante dessa técnica é que a luz emitida é baseada na textura e na localização desses pixels em relação às coordenadas do espaço do mundo. Isso fornece resultados mais precisos do que o uso, por exemplo, de uma fonte de luz pontual / refletora / retangular para simular a luz emitida por um botão. Para um melhor controle sobre o brilho da luz emitida, ajusto a força da textura emissiva. No UE4, isso pode ser feito facilmente através do Editor de materiais (multiplicando a textura da emissão por um valor) ou configurando o parâmetro Emissive Boast das malhas estáticas (às quais os materiais emissores de luz são atribuídos). Nas texturas de emissão, os valores de cd / m² podem ser usados.

Aqui está um exemplo de um material emissor de luz do UE4 e várias maneiras pelas quais você pode ajustar o poder de emissão:


Desativando / habilitando a capacidade de uma malha estática de emitir iluminação estática:


Ao trabalhar com fontes de luz mais abstratas, por exemplo, com portais mágicos ou elementos de ficção científica, várias metodologias podem ser aplicadas. Às vezes, basta uma verificação visual. No entanto, você está limitado a ele, e essas fontes / efeitos de luz são usados ​​em vários níveis; será difícil manter o nível de integridade necessário. Portanto, prefiro outra técnica: compare os valores desses efeitos de iluminação com os valores especificados pela PBR. Mesmo que eles não usem os valores estabelecidos do mundo real, pelo menos eles podem ser usados ​​para equilibrar e comparar com mundos convincentes nos quais eles existem harmoniosamente. Se você definir padrões básicos, mesmo para elementos de iluminação mais fantásticos, poderá economizar tempo no processamento e na criação do restante dos gráficos.

Dicas para Iniciantes

Hoje, existem muitos recursos na Internet para explorar a iluminação. Minha primeira recomendação não se limita apenas ao UE4. Explore o maior número possível de ambientes diferentes. Aprenda cinema, iluminação de palco, estude jogos, pinturas clássicas, fotografias, dispositivos de iluminação em parques de diversões, comunique-se com artistas profissionais de iluminação, considere arte conceitual, quadrinhos, natureza e assim por diante. (Na minha opinião, a natureza é o melhor professor para um artista). Primeiro, aprenda o básico do domínio artístico, porque, embora seja importante entender o trabalho das ferramentas, elas mesmas não criarão uma imagem bonita e, além disso, estão constantemente mudando.

Materiais de iluminação de qualidade podem ser encontrados nos tutoriais do Gnomon Workshop de Jeremy Vickery . E Tilmann Milde no YouTube possui uma excelente série da Lighting Academy sobre iluminação UE4. Por fim, se você precisar de tutoriais sobre materiais / cobertura de PBR no UE4, no meu site há uma seção inteira dedicada apenas a esses tópicos. Eu me esforço para atualizá-lo constantemente, iniciar o estudo por referência .

Sobre o autor

Meu nome é Joey Lenz . Atualmente, trabalho como artista de iluminação de nível principal na Naughty Dog e atualmente estou envolvido na criação de The Last of Us Part II.

Lembro-me muito claramente do que me inspirou na infância. Quando eu tinha uns cinco anos, meus pais compraram o SNES no Natal. Completo com ele foi entregue Super Mario World. Deus, com que prazer desdobrei este cartucho! O momento de “eureka” chegou quando, no primeiro nível, pulei e bati em uma caixa com um ponto de interrogação. Yoshi pulou fora, e isso me chocou completamente. Fiquei fascinado com o trabalho da mecânica interativa, apesar de não entender nada sobre isso. Então, em mim, havia um interesse não apenas nos jogos, mas também no trabalho interno deles, e Yoshi mudou minha vida.

Minha carreira em arte digital começou com design gráfico e efeitos visuais. Participei de pequenos projetos únicos e na criação de filmes independentes, mas uma verdadeira carreira na indústria de jogos começou com meu melhor amigo Phil Liu. Naquela época, ele estudou design de jogos e sugeriu que eu tentasse aprender o Unreal Engine 3 . Quase imediatamente, me apaixonei pelos gráficos em tempo real do mecanismo e fiquei fascinado pelo nível de sua interatividade. Encontrei a combinação perfeita de fatores nos jogos: você poderia pegar a qualidade visual do cinema e otimizá-la para uso em um ambiente digital em tempo real. Desde então, pude trabalhar em várias séries de jogos, como Call of Duty, Halo, Forza Motorsport, etc.


Entrevista realizada por Kirill Tokarev