Старший художник по оточенню в Insomniac Games Райан Бэнно описав у своєму твіттер коротку історію 3D текстур. У своєму довгому пості він розповів цікаві факти з історії текстурування, а також її ключові моменти. Ми доповнили матеріал деякими зображеннями.
«Розробка пройшла довгий шлях з перших днів використання 3D графіки в реальному часі на домашніх консолями і ПК. Однак досі існують прийоми, які розробники використовують ще з тих часів» – починає Брайан.
Варто пригадати основи. Рендер в реальному часі і пререндер. Перша технологія найбільш поширена і використовується в більшості сучасних ігор. Ваша система створює зображення у реальному часі за допомогою наявних ресурсів. Пререндер ж вимагає набагато більше ресурсів, потужності і часу навіть на опрацювання одного кадру.
З-за цього часто трапляється, що сцени в іграх мають різний рівень якості. В іграх є інтерактивність їм потрібна обробка кадрів в реальному часі. А ось статичні елементи [синематики або задні фони], можуть створюватися заздалегідь. Відмінності між ними можуть бути колосальними. Як приклад, автор наводить Final Fantasy IX 1999 року, на зображенні можна порівняти, як відрізняються заздалегідь отрендаренные зображення від створених в реальному часі.
Пререндер по-своєму гарний. При його використанні ви можете задіяти багато витратних функцій, з-за яких обробка навіть одного кадру може розтягнутися на кілька годин або днів. І це норма для фільмів чи мультфільмів. Однак ігор потрібна підтримка 30-60 сек в секунду.
З одного боку, як ранній приклад текстурування 3D в реальному часі на 16-ти бітових консолях, був Star Fox, а з іншого –Donkey Kong Country в якій використовувався заздалегідь прорендариный CG, перероблений в спрайт [з сильно спрощеною колірною палітрою]. Після неї довгий час відтворення в реальному часі не могла досягти такого результату.
Після появи більш підходящих консолей, як N64 і PS1, які могли потягнути 3D, ми побачили, чого малювання в реальному часі не може. Наприклад, не можна використовувати джерело світла для закріплення тіней і світла на сцені. Геометрія текстур мала дуже низький дозвіл, і художниками постійно доводилося обминати ці обмеження.
Бували випадки, коли інформація про освітлення [глибина, тіні, відблиски] знаходилася безпосередньо в текстурах. Так, тіні були звичайними текстурами, які слідували за персонажами, але не відкидали правильної форми.
Можна було отримати базову інформацію про затемненні [щейдинге] на моделях, але, на жаль, вона часто була неправильна. Такі старі ігри як The Legend of Zelda: Ocarina of Time або Crash Bandicoot використовували багато інформації про світ у своїх текстурах і зарисовку вершин геометрії, щоб певні області виглядали світліше/темніше або були пофарбовані в певний колір.
Тоді ж художники виконали величезну творчу роботу, щоб подолати всі ці витрати і обмеження. Розміщення інформації в текстурах до цих пір використовується на різних рівнях моделювання. Але так як візуалізація в реальному часі стає все краще і технологічнішими, подібні методи сходять на немає.
З виходом нових консолей, PS2, Xbox і Gamecube ці проблеми почали активно вирішуватися. У першу чергу зміни торкнулися освітлення і дозволу текстур ігор. Тоді проривний стала Silent Hill 2, де уперше використовувалися тіні в реальному часі. Частина інформації, яка раніше розміщувалася в текстурах, могла бути видалена. Хоча для більшої частини ігор того часу ця техніка все ще використовувалася. Підвищений дозвіл текстур допомогло вставляти більше пікселів з великою кількістю деталей, і зображення ставало чіткішими.
Але дзеркальні відбиття були рідкістю, так як у матеріалу не було надійного відгуку. Це й було однією з причин, по якій інформацію в текстури все ще поміщали. У пререндере це не було проблемою, адже такі елементи, як тканина, шкіра або волосся виглядали правдоподібно, чого не можна сказати про рендеренге в реальному часі. Однак ця ситуація змінилася з приходом нового Xbox.
В таких іграх як Halo 2 і Doom 3 з’явилися карти відблисків. Вони дали можливість текстурам реагувати на світло реалістичнішими. А карти нормалей, також з’явилися в той час, додали більше деталей в низкополигональные об’єкти.
Карта нормалей –це рельєфне текстурування, завдяки якому об’єкти можуть реагувати на світло з більшою деталізацією. Сьогодні ця технологія стала використовуватися повсюдно. Після її появи художники почали створювати текстури по-іншому. Вони витрачали більше часу на створення ассетов. Наприклад, такі інструменти для скульпинга як Zbrush, стали нормою при створенні высокополигональных моделей, запікаємих в текстуру для використання в низкополигональных. До цього більшість текстур або розфарбовувалися вручну, або зшивалися разом в фотошопі. А з тих пір, як прийшло нове покоління консолей Xbox 360 і PS3 ці способи назавжди пішли в минуле.
Тоді ж на світ вийшов новий спосіб освітлення Ambient occlusion. Художники просто додавали його у текстури і він створював непрямі тіні від світла. Однак навіть сьогодні ця система не до кінця обробляється в реальному часі. Сьогодні ж все стало краще з-за таких методик як SSAO або DFAO.
Можна сказати, що епоха PS3 і X360 посприяла покращенню дозволу порівняно з минулими поколіннями консолей. Також з’явилися нові текстури для тіней і значно покращилося освітлення. Тепер можна було отримати для освітлення всієї сцени або запекти його для більшої деталізації.
Але були й мінуси: низька роздільна моделей і текстур, нові шейдери, яким потрібно більше ресурсів і так далі. Ще одна проблема була пов’язана з картою відблисків. На один об’єкт була одна карта, яка відповідає за те, наскільки він був блискучим. Але з-за цього матеріали не сприймалися реальними. Тому розробники стали ділити карти залежно від матеріалів. Наприклад, на типи: дерево, метал, скло і його стан: подряпини або зношення. Таке ви могли бачити в Bioshock infinite.
Також до цього часу стали з’являтися інші технології, які дозволяли обійти довгий коригування текстур. Наприклад Physically Based Rendering (PBR), яку популяризувала студія Pixar. Вона допомагала створювати зображення правдоподібних матеріалів.
Розробник, закінчує свій невеликий екскурс в історію текстурування наступним:
Зараз відбувається ще більше захоплюючих речей у цій сфері і немає сумнівів, то якість графіки буде зростати.
