Suositun Assassin’s Creed -sarjan uusin eepos, Assassin’s Creed Shadows, sai Tiltin arviossa täydet viisi tähteä. Huikean pelielämyksen lisäksi se tarjoaa graafisesti omaa luokkaansa olevan ulkoasun. Vaikuttavan teknologisen toteutuksen taustalla on Ubisoftin Anvil-pelimoottori, jonka ominaisuuksista on julkaistu videosarja. (Videot jutun lopussa)
Osana tätä videosarjajulkaisua saimme ainutlaatuisen tilaisuuden istua alas Nicolas Lopezin kanssa ja keskustella moottorin toiminnallisuudesta sekä kehityksestä.
Kuinka usein asetitte Assassin’s Creed Shadows -pelissä säätilan tietyn tyyppiseksi? Räätälöittekö esimerkiksi kovan vesisateen tai sumurintaman tiettyjen tehtävien ajaksi vai annoitteko sääsimulaattorille vapaat kädet?
– Käytämme järjestelmää, joka määrittelee säätilat, kuten sumun ja sademyrskyt, maantieteellisen alueen perusteella. Tietyissä tapauksissa – kuten tehtävissä tai käsikirjoitetuissa tapahtumissa – voimme ottaa ohjat ja asettaa simulaattorin haluttuun tilaan.
– Tämä menetelmä antaa meille systemaattisen, mutta hallittavan viitekehyksen, jonka avulla voimme tukea ja yhtenäistää säätilat luovan vision kanssa.
Sukeltamatta liian tarkkoihin yksityiskohtiin, onko Anvilin Atmos-systeemi luotu mallintamaan vartavasten Japanin ilmastoa, vai voiko se simuloida mitä tahansa ympäristöä? Kuinka helposti se taipuisi mallintamaan Suomen tai vaikka Saharan ilmastoa?
– Lähestymistapamme ei rajoitu ennalta määriteltyihin säätiloihin. Sen sijaan hyödynnämme reaalimaailman parametreihin, kuten lämpötilaan, kosteuteen ja muihin ympäristötekijöihin perustuvaa simulaatiota. Säilytämme kuitenkin joustavuuden muokata ja ohjata lopputulosta taiteellisesti.
Kuinka moni sääefekteistä on tehty animaatioilla verrattuna oikeaan dynaamiseen laskelmointiin? Esimerkiksi lumen tesselaatio, pilvien muotoilu tai kurateiden monet jalanjäljet.
– Luomme lumimeshit Houdinin avulla. Verkkoja täydennetään reaaliaikaisella kertymisjärjestelmällä, jota ohjaavat muuttuvat sääolosuhteet. Lämpöalueet määrittelemme tila-avaruuden määrittävää maskia käyttäen. Talvella lumi on pysyvää kylmillä alueilla, kun taas lämpimämmillä alueilla lunta kertyy luonnollisesti lumimyrskyjen aikana.
Oliko jokin tietty säätyyppi erityisen vaikea simuloida?
– Kaiken kaikkiaan talvi tuntui omalaatuiselta vuodenajalta, joka myös vaati eniten kehityspanosta. Näimme paljon vaivaa lumen kertymisestä pelimaailman läpi, oli se sitten erilaisille pinnoille, kuten katoille, tai jäätyneiden elementtien päälle, joiden kanssa pelaajat voivat olla vuorovaikutuksessa.
Oliko käytössänne järjestelmiä, joilla varmistitte, että pelaajien kohtaamat sääolosuhteet olivat vaihtelevia esimerkiksi jatkuvan sadekuuron sijaan?
– Kyllä, olemme toteuttaneet järjestelmiä, jotka varmistavat, että sää pysyy sekä vaihtelevana että pelaajalle kiinnostavana.
– Luotamme tilakoneeseen, joka hallitsee yli 20 säätilan kokonaisuutta. Nämä tilat kehittyvät dynaamisesti alueellisen kontekstin perusteella, jolloin järjestelmä pystyy luomaan luonnollista vaihtelevuutta ja välttämään toistuvia ilmiöitä, kuten pitkään jatkuvaa sadetta. Tämä lähestymistapa auttaa ylläpitämään monipuolista ja immersiivistä pelaajakokemusta ympäristöstä toiseen.
Mitkä olivat suurimmat haasteet, joita kohtasitte skaalautuvuuden ja keskipitkän tai pitkän kantaman renderöinnin suhteen?
– Metsiemme tiheys oli massiivinen urakka. Emme renderöi vain puumerta Shadowsissa, vaan toteutamme monimutkaisen animaatiojärjestelmän, jossa simuloimme oksia reaaliaikaisen tuulen ohjaamana kulmajousihierarkiana. Tehdäksemme tästä skaalautuvan tukeudumme moderneihin GPU-pohjaisiin prosesseihin. Nämä karsivat pois näkymättömät esineet ja renderöivät massiivisen määrän geometrisiä instansseja, varmistaen, että horisontti tuntuu yhtä eloisalta kuin lähiluonto.
Assassin’s Creed -pelit ovat tunnetusti nopeatempoisia, varsinkin renderöinnin suhteen. Oliko teillä haasteita pysyä pelaajien nopeiden liikkeiden ja korkeusmuutoksien suhteen?
– Suurimmat haasteet ovat suoratoisto ja muistinhallinta. Hyödynnämme nyt täysimääräisesti matalan latenssin suoratoisto-API-rajapintoja, kuten Microsoftin DirectStoragea, jotka mahdollistavat datan lukemisen SSD-levyiltä erittäin nopeasti. Mikropolygon (MPH) -teknologiamme sopii tähän tehtävään myös täydellisesti. Se on parhaimmillaan näiden matalan latenssin API-rajapintojen avulla ja on erittäin muistitehokas.
Kannettavien pelilaiteiden, kuten ROG Allyn ja Steam Deckin, suosio on ollut kovassa nousussa. Vaikuttiko tämä Anvil-pelimoottorin kehitykseen ja tuottiko se erityisiä haasteita?
– Skaalautuvuus on keskeinen pilari. Kehitimme tehokkaan sisäisen työkalun nimeltä Platform Manager, jonka avulla tekniset taiteelliset johtajat pystyvät hienosäätämään jokaista parametria, joka vaikuttaa laatuun ja suorituskykyyn. Tämä mahdollistaa täydellisen tasapainon löytämisen kullekin alustalle. Myös laitteistokumppanimme arvostavat tätä, sillä se antaa heille mahdollisuuden kokeilla ja tutkia, miten saamme kaiken irti laitteista. Platform Manager teki Steam Deck -tuen lisäämisestä suhteellisen sujuvan prosessin.
Mitkä olivat tarkimmat yksityiskohdat, joita saitte luotua mikropolygonigeometrian avulla?
– Taiteilijoiden on pitkään tarvinnut väärentää yksityiskohtia maalaamalla ne tekstuurien sisälle. Liian monen geometrisen yksityiskohdan lisäämistä kehotettiin välttämään, sillä polygonien määrä on rajallinen resurssi. Mikropolygonit poistavat tämän rajoituksen. Siirtymä väärennettyjen yksityiskohtien maalaamisesta todellisen geometrian mallintamiseen onkin todellinen käännekohta. Vaikka se pystyy renderöimään miljoonasta polygonista koostuvia resursseja, sen todellinen taidonnäyte on taiteilijoiden kiusallisen manuaalisen työn poisto sekä “popping” -ongelmien ratkaisu jatkuvan LOD-lähestymistavan omaksunnalla.
Anvil hienosäätää renderöityjen esineiden polygonien määrää pelaajan sijainnin ja katselusuunnan perusteella. Oliko teillä haasteita löytää optimisäätönopeus pitääksenne laadun korkeana ja prosessointivaatimukset alhaisina?
– Eipä oikeastaan. Virtuaalinen geometria perustuu näyttötilan virhekynnyksiin. Tavoitteemme on pitää geometriasiirtymät alle pikselin kokoisina, jolloin ne ovat ihmissilmälle mahdoton huomata. Temporal Anti-Aliasing (TAA) filtteröi sitten nämäkin alle pikselin kokoiset virheet. Todellinen haaste ei ollut adaptaation nopeus pelaamisen aikana, vaan yhtäkkiset kameraliikkeet välinäytösten aikana. Meidän piti toteuttaa mekanismi MPH-klustereiden esilataamiseksi käyttämällä “kameran tilaa tulevaisuudessa” varmistaaksemme, ettei leikkauksen jälkeisissä ensimmäisissä ruuduissa näy keskeneräistä latausta.
Miten käsittelitte erilaiset pinnat valaistuksen suhteen? Toteutitteko te esimerkiksi erilaisia käytöksiä materiaaleille, jotka joko taittavat valoa tai heijastavat sitä huonosti?
– Käytämme PBR (Physically Based Rendering) -mallia, jossa jokainen pinta on vuorovaikutuksessa valon kanssa sen materiaalin ominaisuuksien perusteella. Vaikka valoa taittavat pinnat, kuten paksu lasi, eivät tällä hetkellä hyödynnä säteenseurantaa, käsittelemme läpikuultavutta stokastisen säteenkäännön avulla. Tämä on nähtävissä esimerkiksi valon paistamisessa Shoji-ovien paperin läpi. Tekniikan avulla valo voi “valua” materiaalien läpi ja valaista sen takana olevan tilan, mikä on olennaista aidon japanilaisen estetiikan kannalta.
Olivatko tietyt materiaalit valaistuksen kannalta vaikeampia käsitellä kuin toiset? Jos olivat, mikä oli teidän mielestä helpoimmat ja hankalimmat?
– Japanilaiset shoji-ovet olivat haaste. Ne ovat paperinohuita, mikä perinteisesti aiheuttaa ”valon vuotamista” niiden läpi. Ovet ovat kuitenkin läpikuultavia. Valon saaminen kulkemaan realistisesti paperin läpi ja tuottamaan visuaalisesti vakaan tuloksen oli vaikeaa.
– Lempiskenaarioni on nähdä, kuinka auringonvalo tulee huoneeseen, kulkee Shoji-oven läpi ja sitten heijastuu takaseinästä valaisten koko tilan pehmeästi. Kyky jäljittää valon kulkua paljain silmin on uskomatonta. Inhokkia minulla ei sen sijaan oikeastaan ole. Jokainen hankala materiaali on vain pulma ratkaistavaksi.
Kuinka iso vaikutus RTGI:n käytöllä oli Anvilin muihin ominaisuuksiin? Vapauttiko se resursseja muille osa-alueille?
– Suurin vaikutus näkyi iteraatioajassa. Perinteisesti taiteilijoiden tuli odottaa tuntikaupalla valaistuksen “valmistumista”. RTGI:n avulla he näkevät lopputuloksen editorissaan välittömästi. Tämä nopeus mahdollistaa kokeilujen lisäämisen ja viimeistellymmän lopputuloksen.
– Teknologia oli myös perustavanlaatuinen tekijä, joka mahdollisti ominaisuuksia, kuten pelaajan piilopaikka Assassin’s Creed Shadowsissa. Piilopaikka on luonteeltaan täysin dynaaminen ja räätälöitävä, joten on mahdotonta esivalmistella minkäänlaista valaistusta jokaiselle mahdolliselle pelaajan keksimälle asettelulle. RTGI ratkoo tämän pulman laskelmoimalla globaalin valaistuksen lennossa. Näin varmistetaan, että valaistus pysyy tarkkana tukikohdan rakenteesta huolimatta.
Onko teillä suunnitelmia soveltaa pelimoottorin käyttöä muissa genreissä Assassin’s Creed -peleistä tutun toimintapohjaisen avoimen maailman lisäksi?
– Pelimoottori on jo käytössä monenlaisissa merkittävissä pelisarjoissa ja genreissä avoimen maailman lisäksi. Pelit, kuten Rainbow Six, Ghost Recon, For Honor ja Riders Republic, käyttävät Anvilia, mikä osoittaa sen luontaisen monipuolisuuden.
– Olemme siirtyneet Anvilin suhteen aidosti jaetuksi pelimoottoriksi Ubisoftin sisällä käyttämällä yhtenäistä monorepo-mallia. Tämä on suuri muutos aikaisempaan lähestymistapaamme, jossa jokainen tuote hyödynsi siilottua teknologiaa. Assassin’s Creed Shadows oli tämän uuden mallin ensimmäinen kulmakivi. Vaikka en voi puhua julkaisemattomista projekteista, pelimoottorin arkkitehtuuri on nyt paljon joustavampi ja genreagnostisempi, joten pysykää kuulolla.
Jos saisit päättää, millaisen pelin haluaisit nähdä Anvil-pelimoottorilla toteutettavan?
– Olen Assassin’s Creed -sarjan suuri fani ja Anvil on sen koti. Olen kuitenkin ihan yhtä innokas näkemään moottorin siirtyvän haastamaan uusia genrejä. Arkkitehtuurin näkökulmasta suuren mittakaavan pelimoottorin mukauttaminen tukemaan erityyppisiä pelejä on erittäin palkitsevaa. Se pakottaa meidät kehittämään teknologiasta modulaarisempaa ja vankempaa.
Miten vertaisitte Anvilia aiempiin Ubisoftin luomuksiin, kuten Watch Dogs -pelisarjan Disrupt-pelimoottoriin?
– Anvil rakennettiin massiivisia, systeemisiä avoimia maailmoja varten. Moottori erottuu joukosta sen tarjoamalla tuella laajamittaiselle, usean studion yhteistyölle ja usean käyttäjän editoinnille. Teknisellä tasolla Anvilin etuna ovat GPU-pohjaisen putkiston ja volumetrisen sisäänleivotun GI:n käyttöönotto varhaisessa vaiheessa. Sen perustavanlaatuinen ominaisuus on kuitenkin systeemisen pelattavuuden hallinta, joka tarjoaa ainutlaatuisen reagointikyvyn pelimaailmalle.
Ja vielä loppuun: mikä on lempiominaisuutenne Anvilissa?
– Sen on oltava meidän GPU-ohjattu putkistomme. Se on ollut Anvilin kulmakivi aina Assassin’s Creed Unitystä lähtien. Sen avulla pystyimme renderöimään kymmenkertaisen määrän instansseja kuin aikaisemmin. Tämän jälkeen sitä on modernisoitu ja uudelleenkirjoitettu siten, että meidän on nyt mahdollista renderöidä miljoonia instanssia ja miljardeja polygonikohtauksia.
Nicolaz Lopez toimii renderöintiteknisenä arkkitehtinä Ubisoftilla Assassin’s Creed -sarjan ja Anvil-pelimoottorin parissa. Hänen kiinnostuksen kohteitaan ovat pelimoottorien arkkitehtuuri, globaali valaistus ja laajamittainen renderöinti. Hän on osallistunut monen AAA-pelin ja moottorin kehitykseen. Listaan kuuluu muun muassa pelit NeverDead ja Star Wars Battlefront II sekä Frostbite-pelimoottori. Hän jakaa tietoa ilomielin laajemmalle graafisen alan yhteisölle ja usein puhuu alan tapahtumissa. Hän on esiintynyt esimerkiksi Game Developers Conference (GDC) ja Render Engine Architecture Conference (REAC) -tapahtumissa. Lisäksi hän toimii ACM SIGGRAPH’s Symposium on Interactive 3D Graphics and Games (I3D) -järjestön paperitoimikunnan jäsenenä ja GPU Zen -kirjasarjan toimittajana.
Ubisoftin julkaisemat videot voit katsoa tästä soittolistasta tai alta.
Lue myös: Verevä vainaja – arvostelussa Code Vein II
Lue myös: Kepittäjän märkä päiväuni – arvostelussa Pure Pool Pro
Lue myös: Ensimmäinen ja viimeinen yhteys – arvostelussa Marathon
Lue myös: Ensi kuussa saapuvan 007-pelin tunnusbiisi on julkaistu