Симуляція циклу дня і ночі з використанням засобів postprocessing на базі Unreal Engine 5

Abstract

Ігрові та загальні тривимірні додатки із акцентом на реалізм мають багато унікальних особливостей, які суттєво відрізняють їх від інших. Для досягнення реалістичної картинки розробники створюють моделі та текстури високого розширення, системи генерації рослин, реалістичні моделі поведінки рідин, процедурні лицеві анімації персонажів, та багато інших важливих елементів, потребу в спеціалістах щодо яких можна часто знайти на різноманітних сайтах із вакансіями. Одним із найважливішим елементом серед них є освітлення. Гармонічно та вміло підібране освітлення може не тільки відобразити потрібну атмосферу у сцені, або задати настрій, але й приховати графічні недоліки завдяки вмілій стилізації. Однак, освітлення, як і інші елементи тривимірних проектів, являється надзвичайно складним на багатогранним конструктом, що потребує знань не тільки в суто комп’ютерних системах обробки світла, але й стандартних елементів постпроцесингу, який напряму корелює із основами фотографії. У цій кваліфікаційній роботі була поставлена мета дослідити якомога більшу кількість можливих елементів корегування на покращення світлових, атмосферних та інших пов’язаних елементів візуалізації, та застосувати їх на практиці у створенні автономної системи циклу зміни дня та ночі на базі Unreal Engine 5. Автономність системи була досягнута інкапсуляцією усіх необхідних класів, їх функцій, об’єктів освітлення та оточення у одному класі Blueprint, що створило можливість експортувати цей клас у будь-який потрібний проект, що одразу створює у цільовому проекті готову систему освітлення, із мінімумом потрібних налаштувань. Окрім створення системи освітлення та симуляції циклу зміни дня та ночі, також була створена базова система погоди, а саме симуляція дощу, із використанням системи часток Niagara System для реалізації дощу, та системи Volumetric Clouds для створення та анімації хмар. 9 Система погоди була імплементована із міркувань збільшення спектра сценаріїв освітлення, що дозволило більш наглядно продемонструвати реалізацію освітлення у проекті. Для візуаліції керування процесами швидкості зміни дня та ночі, та переключення погоди між ясною та дощем, було розроблено користувацький інтерфейс, який був створений вручну у додатку Photoshop. Такий підхід дозволив розробити унікально виглядяючий та візуально приємний інтерфейс, який так само інкапсюльований усередині класу, роблячи його універсальним для використання у інших проектах. Unreal Engine 5 не тільки є одним із найбільш юзер-френдлі рушієм для будь-яких тривимірних проектів, але й має в арсеналі доволі прогресивні технології, такі як Lumen та Nanite, що створюють нові можливості та спрощують робочі процеси пов’язані із освітленням. Також багато допоміжних систем, такі як Lighting Channels, є надзвичайно корисними для створення унікально виглядаючих моделей освітлення та сцен. Дуже важливим для майбутніх перспектив також є доступ до технологій Quixel, які забезпечують безкоштовний доступ до фотореалістичних моделей, текстур та утиліт, які працюють надзвичайно добре саме із Unreal Engine, що робить створення фотореалістичних проектів надзвичайно простою задачею, яка не потребує зовнішнього втручання та витрат на моделі, текстури та матеріали для створення сцен. Навички у даній галузі не тільки є доволі затребувані, але й мають ідеальний вигляд для портфоліо, оскільки покривають не тільки галузь освітлення саме по собі, але й безліч інших елементів сцени, які потребують окремої уваги і навичок. А досвід із рушієм Unreal Engine 5 є однією із основних потреб для спеціалістів у галузі ігрової розробки та кінематографу, що включає у собі безліч професій та спеціалізацій, доступ до яких є набагато легшим за аналоги.