Retirando el barniz: los gráficos de Diablo IV — Diablo IV — Noticias de Blizzard

Diablo IV se lanza oficialmente el 5 de junio a las 4 p. m. PDT, abriendo un nuevo plano del Infierno para que los viajeros valientes lo atraviesen. Aquellos que estén matando demonios en Sanctuary notarán rápidamente una característica definitoria de Diablo IV: es tentadoramente oscuro. Esta estética se remonta a las raíces del universo, a los amados tonos góticos del Diablo y Diablo II originales. El primero de estos juegos salió hace casi 27 años y, desde entonces, la tecnología utilizada para establecer el lenguaje visual de los videojuegos ha cambiado drásticamente.

El ingeniero de software principal Keven Cantin, los ingenieros de software principales John Buckley y Kevin Todisco, el artista técnico principal Aaron Aikman y el ingeniero de software principal Samuel Delmont ilustrarán el enfoque del equipo para dar vida a los gráficos de Diablo IV y mostrarán parte de la tecnología utilizada durante el desarrollo. y detalle nuestro enfoque de la escalabilidad.

Filosofía y principios rectores

Volviendo a la oscuridad a través de la tecnología

Escalabilidad en Sanctuary

Rendimiento de la consola para el lanzamiento

Que sigue

Los objetivos y la filosofía del equipo de gráficos de Diablo IV se basan en los mismos valores que impulsan el éxito de Blizzard. Somos una empresa que prioriza el juego, lo que significa que cada decisión que tomamos debe estar al servicio de la creación de un juego que sea divertido de jugar. Con cada iteración única del reino mortal de Sanctuary, superamos los límites de nuestra tecnología de renderizado. Debido a que Diablo IV tiene un tono más oscuro, nos preguntamos '¿qué podemos hacer como equipo de gráficos para respaldar específicamente esa idea?' Para responder, seleccionamos una pequeña cantidad de características sólidas, priorizando un resultado altamente pulido sobre una gama más amplia de opciones.

En el corazón de nuestra filosofía se encuentra la colaboración. Nuestro equipo de ingenieros gráficos y artistas técnicos trabajó con diferentes equipos de arte de Diablo IV, colaborando con ellos durante el proceso de diseño y desarrollo. Tener equipos de ataque multidisciplinarios trabajando en una característica específica es algo común para nosotros. Valoramos profundamente las perspectivas no solo del equipo de arte, sino de todos los que trabajan en el juego.

Otro aspecto que es importante para todos nosotros es hacer que el juego sea accesible a una amplia audiencia, asegurando que tantos jugadores como sea posible puedan disfrutar plenamente del juego. Entendemos que los jugadores pueden tener diferentes dispositivos con diferentes capacidades, y queremos asegurarnos de ofrecer una experiencia de alto rendimiento y visualmente atractiva en todos los ámbitos. Nuestra tubería de gráficos está optimizada para ejecutarse de manera eficiente en hardware de gama baja; para aquellos con hardware de gama alta, aprovechamos las capacidades adicionales de su dispositivo para mejorar la fidelidad visual y llevar el juego a nuevas alturas.

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El aspecto oscuro de Diablo es compatible con el renderizado basado en la física (PBR), que le da un aspecto más realista a nuestros materiales de juego. Como sugiere el nombre, utilizamos valores físicos y del mundo real para modelar la interacción entre la luz y la materia en nuestro mundo de juego virtual. En un videojuego, puedes codificar tu propia realidad, lo que ciertamente puede ser muy divertido. Pero si separa completamente los gráficos de la realidad, puede volverse muy confuso. Elegimos basar nuestra tecnología en la física del mundo real y solo nos desviamos de la realidad donde se sentía apropiado para el juego. Por ejemplo, no existe una "fuente de luz negativa" en el mundo real, pero en el juego hay instancias en las que queríamos que la magia oscura alejara la luz del mundo.

Para lograr materiales basados ​​en la física, nuestro equipo de arte creó una gran cantidad de datos nuevos para decirle a nuestro motor de gráficos cómo debe interactuar la luz con su superficie. Por ejemplo, nuestro equipo de arte decidió qué longitudes de onda de luz irradian de un material dado en el juego, qué tan suaves o ásperos son los detalles microscópicos, qué tan metálica es la superficie y muchos otros aspectos.

Arriba se muestran las propiedades físicas de los materiales de Lilith, desglosados ​​individualmente.

A medida que la dirección de arte se centró desde el principio, vimos claramente la necesidad de que el arte de Diablo IV expresara un tono más oscuro. Esto significó sombras, tantas como pudimos sacar del hardware, mientras manteníamos una velocidad de fotogramas notablemente alta. Con un mundo abierto que cambiaba constantemente, mazmorras generadas aleatoriamente, clima dinámico y cinemáticas que incorporarían tu personaje único, significaba que se podían implementar pocos trucos de optimización o atajos. Afortunadamente, las tarjetas gráficas y las consolas de hoy en día son asombrosamente rápidas, capaces de realizar trillones de operaciones matemáticas por segundo, una asombrosa hazaña inconcebible hace apenas unas décadas. Estos billones de operaciones nos permiten realizar cálculos complejos de iluminación y sombras, que modelan de cerca los intrincados detalles de la realidad misma.

La compleja red de formas que se muestra en la imagen representa la iluminación de una mazmorra de Diablo IV.

La complejidad aquí proviene de la necesidad de calcular sombras para todas estas fuentes de luz separadas. Para ayudar a acelerar estos cálculos, elegimos implementar lo que se conoce como un renderizador diferido, una técnica de gráficos "probada y verdadera" que comparte cálculos de materiales complejos entre diferentes fuentes de luz.

En la parte superior del renderizador diferido se encuentra un elaborado sistema para calcular, almacenar y superponer sombras que construimos desde cero. Las mazmorras se generan aleatoriamente; No sabemos exactamente qué configuración de mazmorra aparecerá antes de tiempo. Afortunadamente, no todas las partes de una mazmorra cambian después de generarse. A medida que avanza por una mazmorra, el sistema de iluminación intenta administrar y programar estos cálculos de sombras, por lo que no se realizan todos a la vez. El sistema de sombras está diseñado para aprovechar los objetos estáticos como el piso y las paredes, a menudo almacena estos cálculos para más adelante y luego superpone objetos dinámicos, como tu personaje, sobre estos cálculos almacenados.

Si bien los buenos materiales representan la base de nuestro arte de juego, la iluminación y las sombras son necesarias para darle vida a ese arte. Al igual que los materiales, la iluminación de Diablo IV se basa en la física del mundo real. Los detalles técnicos como estos pueden sobrecargar fácilmente a un equipo de arte que trata de expresar una visión artística, por lo que colocamos estos detalles debajo de un increíble conjunto de herramientas de arte, lo que facilita que este equipo se concentre en su especialidad. Para hacer esto, creamos un conjunto completamente nuevo de poderosas herramientas artísticas para Diablo IV. Dentro de estas herramientas hay mucha física, con términos aplicables como lúmenes, irradiancia y candelas.

Una de las sorpresas no planificadas durante el desarrollo fue la importancia del espacio intermedio. Lograr un tono oscuro en un mundo arenoso y realista significaba que necesitábamos modelar el polvo y las partículas entre las luces y los objetos. Esto se llama representación volumétrica y es un elemento clave para dar vida al arte de Diablo IV.

En el pasado, imitamos estos efectos con sistemas de partículas, imágenes colocadas sobre formas rectangulares y luego superpuestas frente a la cámara. El resultado daba la ilusión de polvo y humo, pero era primitivo. En el mundo real, la luz rebota, interactúa con estructuras duras y densas como paredes. Pero también viaja a través de un campo minado de polvo y partículas en el aire mismo, cambiando las características físicas en el camino. En Diablo IV modelamos el aire, para que las partículas en el aire se enciendan; la luz se mueve a través del espacio no vacío entre, a veces dispersándose, a veces absorbiéndose, mientras se encuentra en un viaje hacia una cámara virtual en el mundo del juego. Todo usando física del mundo real. Incluso las vidrieras emiten luz al aire mismo.

Uno de los aspectos más destacados de Diablo IV es que la historia se cuenta a través de cinemáticas en el juego. Cuando la cámara se acerca a un personaje, la representación precisa de la piel se vuelve fundamental. La luz se transmite a través de la piel desde la parte posterior hacia el frente, como se ve con las alas de Lilith. En el mundo real, la luz también entra en tu piel, rebota en el interior y luego sale de tu piel desde un lugar diferente. La luz es cambiada por la carne, la sangre y los huesos a través de los cuales viaja; un fenómeno físico conocido como dispersión del subsuelo. El modelado de esta compleja interacción de la luz da vida a la cara de un personaje; sin ella, la cara parecería de plástico.

La imagen de la izquierda muestra la apariencia del juego sin una distribución de luz realista, mientras que la imagen de la derecha muestra la luz distribuida de manera realista por toda la apariencia.

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Otra pieza de tecnología más nueva que respalda el regreso a la oscuridad son las pantallas de alto rango dinámico.

HDR se ha convertido en un tema candente a medida que hay más y más pantallas en el mercado que admiten esta tecnología. Antes de sumergirnos en HDR en Diablo IV, probablemente sea una buena idea hablar más sobre qué es y sus beneficios sobre la tecnología de visualización a la que nos hemos acostumbrado en las últimas décadas.

Las pantallas de antaño solo eran capaces de un rango específico de brillo. Estrictamente hablando, el límite inferior era de aproximadamente 0,1 nits: un nit es una unidad de brillo en una superficie plana y un nit es el brillo de una vela en un área de un metro cuadrado. El extremo superior de estas pantallas antiguas era de 80 nits, que no es tan brillante. Si está familiarizado con los televisores CRT, es probable que alcancen un máximo de alrededor de 80 nits. Tiende a parecer decepcionante. Cuando los televisores de alta definición llegaron al mercado, los fabricantes de pantallas querían que sus productos se vieran lo mejor posible. Entonces comenzaron a aumentar el brillo de sus pantallas hasta valores como 300 nits. Y debido a algo llamado efecto Hunt, los colores que son más brillantes también parecen estar más saturados. Esto hace que los colores resalten más y la imagen parezca más vibrante en las pantallas HD, todo lo que nos gusta ver mientras jugamos.

El estándar de pantalla HDR ha ampliado aún más ese rango a un máximo actual de 10 000 nits, y la tecnología OLED ha hecho posible lograr un negro verdadero en cualquier parte de la pantalla. Estos avances significan que la representación interna HDR de un motor de juego ahora se puede enviar directamente a la pantalla sin la compresión de rango necesaria para el estándar SDR. No solo podemos lograr brillos más brillantes, sino que, lo que es más importante para Diablo IV, también los oscuros más oscuros.

Veamos cómo esto cobra vida en el juego. En esta escena, activamos un visualizador de colores falsos para mostrar el rango de brillo que se mostraría en una pantalla. A continuación se muestra una leyenda para interpretar las dos imágenes siguientes.

Primero, tenemos Diablo IV en una pantalla SDR.

Ahora compare eso con la misma escena en una pantalla HDR.

Observe cómo la escena en HDR está logrando un negro verdadero en algunas partes de la pantalla y, en general, es mucho más oscura. Entonces, ¿por qué la escena en SDR se ve mucho más brillante? Para las pantallas SDR, debemos asignar tonos a la imagen para aumentar los valores más oscuros hasta ese extremo inferior de 0,1 nits; puede verlo en las sombras de la primera captura de pantalla. Esta compresión de rango también significa que elevamos el brillo del resto de la escena, de lo contrario, todo aparecería en la sombra. Este problema a menudo se denomina "negros aplastados" y es lo que evita nuestro mapeo de tonos para pantallas SDR.

Por el contrario, en HDR, podemos reproducir más fielmente la iluminación tenue de esta mazmorra e incluso tener áreas de negro puro dentro de las sombras, lo que realmente ayuda a aumentar la sensación oscura y gótica de Diablo IV.

Durante la beta abierta, hubo un problema en el que los niveles de negro en el juego parecían estar "elevados" por encima de los valores oscuros de los que son capaces las pantallas HDR (OLED en particular). Nuestro equipo concluyó que esto se debía a una función log() destinada a ayudar con la distribución de muestras en nuestras tablas de búsqueda de colores. La función log() hace un gran trabajo al distribuir bien las muestras en todo el cubo de color, pero los aficionados a las matemáticas notarán que nunca puede llegar a 0 porque 20 sigue siendo 1 e incluso 2-10 sigue siendo 0,000976. De hecho, 0.000976 es significativo porque fue el valor de color mínimo que el juego pudo poner en el framebuffer debido al error. Gracias al procesamiento de imagen adicional que los fabricantes de pantallas ponen en sus televisores SDR, esas pantallas mostrarán algo cercano al negro cuando obtengan estos valores. Sin embargo, en un televisor HDR, estos valores se interpretan de forma más literal. Ese valor, 0.000976, se traduce en aproximadamente 0.07 nits de brillo en la pantalla, que está muy por encima del mínimo de casi cero nits de un OLED, y se vería como un brillo inusual de todas las cosas oscuras en el juego. Estamos felices de haber solucionado este problema a tiempo para Server Slam.

Otro cambio clave que hicimos entre Open Beta y Server Slam fue la introducción de una nueva curva de mapeo de tonos específicamente para HDR. Puede pensar en tomar valores HDR internos y enviarlos directamente a la pantalla como si tomara una foto con su cámara y la publicara sin agregar ningún tipo de filtro. Puede parecer un poco "descolorido" o uniformemente carente de contraste o vitalidad. Al introducir una nueva curva de mapeo de tonos seleccionada por el equipo de arte, obtuvimos el contraste y la saturación de color que buscábamos en HDR. Esto quizás se demuestre mejor en esta escena del desierto. Primero, la imagen sin mapear.

Y la misma escena con nuestro mapa de tonos HDR.

Es bastante sutil, pero si pasa de una imagen a otra, verá que la imagen del mapa de tonos ha ganado contraste y la arena se ve menos gris y más, bueno, arenosa.

También puede tener un efecto sutil pero importante en la saturación del color. Preste mucha atención a las dos fuentes de luz en esta escena.

La fuente de luz en el lado derecho de la imagen se ve natural, pero le falta algo de contraste en sus áreas más brillantes. Ahora, compárelo con la misma escena con nuestro mapeo de tonos HDR.

Nuevamente, el efecto es sutil, pero extremadamente importante. El brillo naranja de la fuente de luz de la izquierda se ha desplazado hacia el rojo y el área iluminada de la derecha ha ganado algo de saturación. Estos cambios fueron realmente importantes para mantener la misma apariencia del juego en todas las pantallas SDR y HDR por igual.

Hemos trabajado duro para que las versiones SDR y HDR de Diablo IV se vean impresionantes de forma predeterminada. También tenemos opciones de calibración disponibles para tener en cuenta las diferencias en la iluminación ambiental y de la pantalla. A continuación se muestra la pantalla de calibración HDR, donde puede ajustar el punto negro, el brillo y el punto blanco para adaptar las imágenes del juego a su gusto.

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El arte de tecnología gráfica ayuda a cerrar la brecha entre ingenieros y artistas al combinar el arte de los sombreadores y la generación de arte procedimental con los detalles de renderizado de bajo nivel que traen vértices y, en última instancia, píxeles a su pantalla.

La mayor parte de nuestro trabajo de sombreado ocurre en sombreadores de píxeles, que generan valores para materiales físicos como albedo, rugosidad, normal, alfa y emisivo. Crear un sombreador es similar a crear una serie de pasos para acceder a los datos y modificarlos antes de la salida. Acceder a los datos a menudo significa probar texturas creadas fuera del motor, pero la parte interesante surge cuando esos datos se mezclan.

Para los efectos visuales, esto podría significar combinar texturas de ruido de mosaico de una manera que cree nieblas a la deriva, infiernos ardientes o piscinas venenosas sin la necesidad de crear texturas cuadro por cuadro. También podemos usar texturas con información direccional 2D para distorsionar las texturas de ruido para obtener aún más variación.

Los personajes representan una combinación interesante de elementos de sombreado sencillos y características de sombreado para transmitir efectos de estado, como estar en llamas, envenenado o en sigilo. Para agregar una interacción más dinámica con el entorno, los personajes se mojan bajo la lluvia y se secan en el interior. En el fragor de la batalla, los jugadores pueden ensangrentarse dependiendo de las habilidades que usen. Y para respaldar la alta fidelidad cuando está cerca del jugador, los sombreadores de personajes integran texturas de gran detalle durante los primeros planos.

Los sombreadores de entorno también aplican una variedad de técnicas, como la combinación direccional, la escala de textura adaptativa y la disolución. Los sombreadores direccionales permiten combinar diferentes texturas según la dirección en la que se encuentre la superficie, como rocas cubiertas de nieve. Los datos de curvatura se pueden usar para modificar los valores de color y rugosidad de los bordes y las cavidades en los activos del entorno. Los sombreadores de utilería usan elementos emisivos para iluminar y llamar la atención sobre objetos interactivos. Los sombreadores de terreno hacen una combinación compleja de muchas texturas aptas para mosaicos para crear un suelo con una sensación natural. Para limitar la complejidad de los sombreadores, creamos texturas virtuales que combinan varias texturas una vez, en lugar de tener que combinarlas para cada cuadro que renderizamos.

Los sombreadores de agua utilizan varias técnicas de sombreado de píxeles para emular la realidad. Los artistas pueden pintar máscaras para capas de texturas de ruido y distorsionarlas con el tiempo. La luz simulada debajo de la superficie se refracta para crear un efecto de distorsión y el color varía según la profundidad del agua. Además, los personajes pueden interactuar con el agua. Los jugadores y los monstruos que pasen por el agua crearán estelas y levantarán espuma. Los elementos sombreadores de vértices nos permiten desplazar la posición de los vértices de la superficie. Esto es especialmente evidente cuando las olas del mar llegan a la costa o las habilidades desencadenan explosiones.

Hablando de sombreadores de vértices, muchos activos de entorno usan matemáticas para mover lo que de otro modo serían mallas estáticas. El follaje se mueve cuando los personajes y las habilidades interactúan con ellos, las olas del viento recorren la hierba, los crecimientos de la carne pueden ondular, los glóbulos de sangre y las extremidades se retuercen, todo mediante el uso de datos y matemáticas en el shader.

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Diablo IV ha sido creado para ejecutarse en PC con Windows y dos generaciones de consolas. Para respaldar esto, se implementaron múltiples sistemas para hacer que el motor sea escalable y capaz de mantener la calidad, respetando la velocidad de fotogramas requerida de cada dispositivo para brindar la mejor experiencia de juego posible.

Teniendo en cuenta las capacidades de las PC y las consolas, como las limitaciones de memoria y la potencia del procesador de la CPU y la GPU, Diablo IV funcionará al nivel que mejor se adapte al dispositivo que lo ejecuta. Por ejemplo, los activos como mallas y texturas se pueden cargar con un nivel de detalle más bajo, y se puede aplicar el mismo tratamiento a los sombreadores, efectos visuales, efectos posteriores y otros sistemas; ajustar cada una de estas configuraciones le permite priorizar la calidad de la imagen. sobre el rendimiento o viceversa.

El motor de Diablo IV seleccionará automáticamente la configuración de gráficos más compatible con el hardware de tu PC. Hay cuatro ajustes preestablecidos para elegir: bajo, medio, alto y ultra, junto con una opción para seleccionar un ajuste preestablecido diferente para ajustar la calidad y la velocidad de fotogramas a su gusto exacto. Pero es importante comprender el impacto que tiene cada configuración diferente en las restricciones, como el uso de la memoria y el costo de procesamiento.

Uno de los principales factores de rendimiento es la resolución a la que se representa el juego. Cuando se juega en PC, el mundo se puede renderizar a una resolución más baja o más alta según el control deslizante Porcentaje de resolución, y luego se puede volver a escalar para que coincida con la resolución final del monitor o la ventana que está usando el jugador.

Disminuir el porcentaje de resolución reduce la resolución interna del juego, lo que produce una mejor velocidad de fotogramas a expensas de una imagen más borrosa. Por otro lado, al aumentar el porcentaje de resolución aumenta la resolución interna, lo que reduce el rendimiento a medida que se procesan más píxeles, lo que requiere más memoria. Hacer esto ofrece una mayor calidad y una imagen más detallada, al mismo tiempo que reduce el aliasing.

Como alternativa al método de escalado predeterminado, hay varias opciones de escalado disponibles para PC, incluido NVIDIA DLSS 3, para lograr una resolución más alta para la imagen final mientras se representa el mundo a una resolución más baja con una pérdida de calidad mínima. Mientras que las consolas aprovechan una combinación de mejora de escala y gestión de resolución dinámica para mantener una alta velocidad de fotogramas y calidad visual en todo momento.

La opción de calidad de la textura es una de las configuraciones con mayor impacto en el uso de la memoria y la fluidez del juego. Hay cuatro opciones de calidad para elegir en total, pero nos centraremos en dos: Ultra y High. Ultra, la calidad más alta, requiere que los activos de alta resolución se seleccionen a través del menú de opciones de instalación dentro de Battle.net y requiere al menos 32 GB de memoria instalada en el sistema. La calidad Ultra se usa mejor cuando se juega en un monitor 4k, pero el juego usará más memoria para hacerlo. La opción Alta es adecuada para pantallas con resolución de 1440p y 1080p. La disminución de la calidad de las texturas hace que el juego cargue texturas de menor resolución y aumente el rendimiento, al tiempo que reduce la memoria utilizada por el juego a costa de texturas de aspecto más suave.

La calidad de la sombra también tiene un gran impacto en el uso de la memoria. La reducción de esta configuración disminuirá el uso de la memoria y aumentará el rendimiento, pero las sombras se verán menos nítidas tanto para el sol como para las sombras de las luces locales.

Si la memoria es una preocupación, recomendamos disminuir tanto la calidad de la textura como la calidad de la sombra. Algunas de las otras configuraciones tienen un impacto de memoria relevante (como la complejidad de la geometría), pero la mayoría tiene poco o ningún impacto. Para obtener más información sobre cada opción individual, visite el menú de configuración.

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Diablo IV se lanzará en varias consolas. Hemos seleccionado personalmente los mejores valores para cada consola para obtener la máxima calidad. La resolución y las velocidades de fotogramas que se enumeran a continuación son representativas del rendimiento en las consolas Xbox y hardware similar.

xbox:

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Nuestras ambiciones gráficas no terminan aquí. Después del lanzamiento, el equipo continuará introduciendo nuevas funciones y mejorando y optimizando las existentes. Agradecemos tus comentarios y te instamos a que compartas tus pensamientos en los foros de Diablo IV. Pero, por ahora, gracias por acompañarnos en esta profunda inmersión en los gráficos que hacen que Diablo IV sea tan ominoso desde el punto de vista artístico.

¡Nos vemos en Sanctuary!-El equipo de Diablo IV

Como se mencionó anteriormente, NVIDIA DLSS 3 es una de las opciones de mejora disponibles para Diablo IV en PC. Con NVIDIA DLSS 3, puede multiplicar las velocidades de fotogramas en la tarjeta gráfica GeForce RTX Serie 40 para hacer que los fuegos de Burning Hells ardan mucho más. Si desea habilitar DLSS 3, visite aquí y desplácese hasta la parte inferior de la página.

El controlador Game Ready de NVIDIA Diablo IV GeForce ahora está disponible para descargar a través de la pestaña Controladores de GeForce Experience o a través del sitio web de GeForce.

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