Unreal Engine 5 بزرگترین مشکل گرافیک کامپیوتری را حل می کند

Epic در طول سخنرانی State of Unreal خود در GDC 2023 طیف گسترده ای از ویژگی ها را برای Unreal Engine 5.2 اعلام کرد. اما شاید مهم ترین ویژگی که به موتور به روز رسانی می شود هیچ ربطی به نورپردازی، جزئیات هندسی یا ردیابی اشعه نداشته باشد. همه چیز در مورد اعدام است.

بازی‌های Unreal Engine، درست یا نادرست، در چند سال گذشته با لکنت و لکنت همراه بوده‌اند. با نسخه جدید، Epic بالاخره به طور مستقیم به این مشکل رسیدگی می‌کند، بنابراین فکر کردم وقت آن رسیده است که بگویم چرا بازی‌های Unreal اغلب دچار لکنت می‌شوند، Epic برای رفع مشکل چه می‌کند و چه زمانی می‌توانیم انتظار داشته باشیم که تلاش‌های آنها را ببینیم. در نسخه های جدید نمایش داده شود.

لکنت را به خاطر بسپار

در چند سال گذشته، Unreal Engine مترادف با لکنت شده است. ما بارها و بارها آن را دیده ایم، از Star Wars Jedi: Fallen Order به بی خانمان به شوالیه های گاتهام، و همه آنها یک مشکل مشترک دارند. این لکنت تلفیقی است.

معمولاً هنگام کامپایل شیدرها درباره لکنت شنیده می‌شوید، اما مشکلات اخیر به دلیل تک تک سایه‌زن‌ها نیست. در APIهای گرافیکی اخیر مانند Vulkan و DirectX 12، بسته‌هایی که با نام Pipeline State Objects (PSO) شناخته می‌شوند برای اطلاع از وضعیت GPU به بازی استفاده می‌شوند. هدف PSO ها کارآمدتر کردن رندرینگ است و اجازه می دهد ده ها پارامتر از جمله سایه بان ها بین API و GPU در یک بسته واحد مرتبط شوند.

با این حال، آنها مشکل دیگری را معرفی می کنند. از آنجا که PSO ها حاوی اطلاعات بسیار زیادی هستند، تولید یک مورد جدید در حال پرواز زمان زیادی می برد (طبق مستندات Unreal، 100 میلی ثانیه یا بیشتر). این ایجاد یک PSO در زمان اجرا منبعی از لکنت است، که در آن موتور باید یک PSO جدید در حالی که شما در حال بازی هستید تولید کند.

برای مبارزه با این، ذخیره PSO در Unreal Engine موجود است. این یک حافظه پنهان از PSO های احتمالی ایجاد می کند، بنابراین نیازی به ایجاد موارد جدید در حین بازی نیست، اما آنها کامل نیستند. همانطور که Epic توضیح می‌دهد، پیش‌کش کردن PSO می‌تواند برای پروژه‌های بزرگ سنگین باشد و همچنان شکاف‌های کش را که منجر به خرابی می‌شود، باقی بگذارد. بنابراین، حتی در بازی‌هایی که سایه‌زن‌ها را روی GPU از پیش کامپایل می‌کنند، باز هم گهگاه شاهد لکنت خواهید بود (حتی اگر تعداد آنها کم باشد).

Epic سعی می‌کند این فرآیند را با جمع‌آوری PSO خودکار کند، به‌جای اینکه توسعه‌دهندگان را وادار به شمارش هر پارامتر GPU ممکن کند. این در نقشه راه عمومی Epic است، اما اکنون فقط یک نسخه آزمایشی در دسترس است. در Unreal Engine 5.2، هدف بهبود حافظه پنهان PSO برای کاهش بیشتر لکنت است.

همه چیز در مورد Fortnite

در Unreal Engine 5 چیزهای زیادی برای هیجان زده شدن وجود دارد (بعداً به برخی از آنها خواهم پرداخت)، اما ما هنوز ایده روشنی از نحوه عملکرد موتور نداریم. تا کنون فقط در نمایش های فنی و فورتنایت در میان نسخه های اصلی حتی بازی هایی مثل ردفال که قول استفاده از Unreal Engine 5 را داده بودند، به Unreal Engine 4 بازگشتند.

برای روشن بودن، ابزارهای موجود در Unreal Engine 4 به توسعه دهندگان این امکان را می دهد که بازی های خود را برای جلوگیری از لکنت بهینه سازی کنند. قلب اتمی یکی از نمونه های بسیار از این است. اما وضعیت پیچیده PSO در را برای اشکالات در طول بازی باز کرد و مجموعه خودکار PSO Epic تا قبل از Unreal Engine 5.1 معرفی نشد.

در حالی که من خوشحالم که Epic به طور مستقیم به این مشکل رسیدگی می کند، ما هنوز حافظه پنهان PSO خودکار را در عمل مشاهده نکرده ایم. همانطور که نسخه‌های پیچیده‌تر و متنوع‌تر از تیم‌های کوچک‌تر منتشر می‌شوند، تقاضا برای تولید PSO افزایش می‌یابد و احتمال لکنت و لکنت بیشتر می‌شود.

این به ویژه برای بازی هایی که شامل ردیابی پرتو هستند نگران کننده است، زیرا Unreal Engine 5 از کش PSO برای PSO ردیابی پرتو پشتیبانی نمی کند. همانطور که انویدیا توضیح می دهد، می توان کار ایجاد یک PSO ردیابی پرتو را در چندین رشته توزیع کرد، اما این لزوماً به این معنی نیست که توسعه دهندگان از این فرآیند استفاده خواهند کرد.

هنوز چیزهای زیادی برای هیجان وجود دارد

ما هنوز مجموعه خودکار PSO را در Unreal Engine 5 ندیده ایم، اما در واقع چیزهای زیادی برای هیجان در موتور وجود دارد. اولین و مهمترین لومن. نورپردازی برای وفاداری گرافیک بسیار مهم است و تکنیک های گران قیمت مانند نورپردازی ردیابی مسیر نشان داده شده در پورتال RTX سخت افزاری هستند لومن تفاوت را تقسیم می کند.

لومن از ردیابی پرتو استفاده می کند، اما یک شکل بسیار بهینه از ردیابی پرتو است. به‌جای محاسبه دقیق پرش‌های بی‌نهایت بر روی اجسام با جزئیات، Lumen از انتزاع‌ها برای محاسبه نور برای بیشتر صحنه‌ها استفاده می‌کند و به طور پیش‌فرض فقط از نور دقیق نزدیک‌ترین به دوربین استفاده می‌کند. این بهینه‌سازی به Lumen اجازه می‌دهد تا با نرم‌افزار ray tracing کار کند و نیازی به شتاب‌دهنده‌های اختصاصی ردیابی پرتو در کارت گرافیک شما را از بین می‌برد.

نتایج اکنون مشخص است. فورتنایت روی کنسول‌هایی با Lumen با سرعت 60 فریم در ثانیه (فریم بر ثانیه) اجرا می‌شود و حتی در رایانه شخصی نیز خیره‌کننده به نظر می‌رسد. فورتنایتدنیای کارتون

Nanite در کنار Lumen کار می کند. این یک سیستم هندسه مجازی است که شامل مش های بسیار فشرده و با جزئیات بسیار زیاد است که می تواند در طول بازی تنظیم شود. اساساً یک سطح پیچیده از جزئیات (LOD) برای مش است که بسته به جایی که دوربین به آن نگاه می کند، به طور خودکار بین مش های جزئی و مبهم سوئیچ می کند.

مهمتر از آن، Nanite با پاس رندر خود کار می کند، بنابراین در خط لوله سنتی GPU دخالتی ندارد. این بدان معنی است که گیم پلی شما حتی زمانی که Nanite پیچیدگی مش را تغییر می دهد، روان باقی می ماند. بین Nanite و Lumen، شما دو ویژگی بصری خیره کننده و کارآمد محاسباتی دارید که سطح وفاداری گرافیکی را بالا می برد.

با این حال، Epic در طول آدرس State of Unreal خود اطلاعات بیشتری را به اشتراک گذاشت. Substrate یک سیستم مواد جدید در Unreal 5.2 است که شامل کنترل سایه زن دقیق تر است. Epic این را با یک ماده سطحی عقیق نشان داد و چندین لایه و شکست دقیق نور را در آنها نشان داد.

چارچوب جدید تولید محتوای رویه ای (PCG) نیز هیجان انگیز است، حتی اگر ارتباط مستقیمی با دقت بصری نداشته باشد. با ورودی محدود، PCG می تواند اشیاء جدیدی تولید کند تا به توسعه دهندگان اجازه دهد تا به سرعت جهان هایی با سطح بالایی از جزئیات بسازند. این برای جهان های گسترده تر که نیازی به لمس هنرمند در هر گوشه ای ندارند، هیجان انگیز است.

چیزهای بیشتری وجود دارد، از پیشرفت در MetaHuman تا ردیابی کامل مسیر در Unreal Engine. هیجان‌انگیز است، اما مشکلات لکنت معمولاً با نسخه‌های Unreal Engine مرتبط هستند. امیدواریم پیشرفت‌های Epic در حافظه پنهان PSO بتواند این مشکل را حل کند، اما هنوز بازی‌های Unreal Engine 5 زیادی نداریم تا ببینیم این سیستم چگونه کار می‌کند.

این مقاله بخشی از ReSpec است، یک ستون دوهفته‌ای در حال انجام که شامل بحث‌ها، نکات و گزارش‌های عمیق درباره فناوری پشت بازی رایانه‌های شخصی است.

توصیه های سردبیران