Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-02-21

1 <a>#статьи</a>

2 <ul><li>7 авг 2024</li>

3 <li>0</li>

4 </ul>Доклад Аррана Лэнгмида, технического художника Epic Games.

5 Иллюстрация: Unreal Engine / Annie для Skillbox Media

6 Считает игры произведениями искусства и старается донести эту идею до широких масс. В свободное время стримит, рисует и часами зависает в фоторежимах.

7 Технология виртуальной геометрии Nanite - одна из главных ключевых особенностей Unreal Engine 5, которая позволяет рендерить сцены с миллионами полигонов. Тем не менее многие разработчики всё ещё критично относятся к ней и не спешат использовать в своих проектах. На GDC 2024 старший технический художник Epic Games Арран Лэнгмид разобрал несколько актуальных проблем, связанных с Nanite, и продемонстрировал варианты их решения.

8 Полная версия доклада Аррана Лэнгмида на GDC 2024С обновления 5.4 в Unreal Engine появилась русская локализация, поэтому для удобства в докладе представлены русскоязычные названия функций с их аналогом на английском языке в скобках. Если какую-то функцию в движке ещё не перевели на русский язык, оригинальное название сохраняется и дополнительно выделяется жирным шрифтом.

9 Более десяти лет преподавал основы игрового арта, а также дисциплины, связанные с 3D-графикой, в Солентском университете в Великобритании. Помимо этого, он занимался разработкой игр и успел выпустить мультиплатформенную гонку "<a>Bears Can’t Drift!?</a>". В настоящий момент уже более шести лет работает в Epic Games техническим<a>художником</a>и консультирует других разработчиков по вопросам, связанным с Unreal Engine.

10 Уникальность технологии Nanite состоит в том, что она<a>преобразовывает</a>полигональную структуру объекта в собственную виртуальную сетку, разбивая её на огромное количество треугольников. При этом осуществляется рендерингтолько тех участков меша, которые видны с конкретного ракурса. Вкупе с экономичным форматом данных системы Nanite обеспечивает корректное отображение большого множества объектов в кадре.<a>Уровни детализации (LOD)</a>рассчитываются автоматически.

11 И всё же бездумно подключать эту функцию в надежде, что она сможет отрендерить десятки миллионов полигонов, не стоит. Nanite демонстрирует свою эффективность далеко не в каждой сцене.

12 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeНапример, на скриншоте выше представлена визуализация леса с большим камнем на переднем плане. Чтобы увидеть внутренние процессы виртуальной геометрии, можно открыть вкладкуС освещением(Lit) -Визуализация Nanite(Nanite Visualisation). В ней находятся режимы визуализации, отображающие работу Nanite в конкретной сцене. И если выбрать режимЗамена(Overdraw), который отвечает за отображение избыточных треугольников, перекрывающих друг друга, можно увидеть следующую картину.

13 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeФиолетовым отмечена область без перекрытия, в данном случае камень и ландшафт. Ассеты деревьев содержат очень много треугольников из-за комплексной структуры ветвей. К тому же они расположены достаточно близко друг к другу, в результате чего происходит наслоение геометрии. Иными словами, на одно и то же количество пикселей Nanite приходится отрисовывать больше треугольников, что в итоге замедляет рендеринг. Именно поэтому практически вся область с лесом отображается в ярко-жёлтом цвете - и с такой сценой Nanite покажет себя малоэффективно.

14 В презентации Арран предлагает несколько техник, которые помогут избежать проблем с оптимизацией при использовании Nanite. Но чтобы выявить причину, почему виртуальная геометрия столь избирательна к типам ассетов, для начала стоит рассмотреть примеры, где технология показывает наилучшие результаты.

15 Nanite лучше всего раскрывает свой потенциал на ассетах со смежной геометрией. Под этим подразумевается структура с непрерывной полигональной сеткой. Например, как у камня, представленного на скриншоте ниже.

16 Ассет камня, который насчитывает 2 миллиона треугольниковКадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeАрран уточняет, что для корректной работы Nanite весь меш необязательно должен быть цельным, но чем больше геометрии образует единую полигональную сетку, тем лучше.

17 Если в уже ранее упомянутом разделеВизуализация Nanite(Nanite Visualization) выбрать режим отображенияСкоплений(Clusters), можно увидеть кластерную структуру ассета в реальном времени.

18 Видео: Unreal Engine / YouTubeНа кадрах видно, что полигональная сетка разбита на тысячи мелких кластеров - каждый из них представляет собой группу треугольников. При приближении или отдалении камеры от объекта меняется и размер кластеров. Этот процесс схож с работой модификаторов по упрощению геометрии, которые встречаются в программах для 3D-моделирования. И если, к примеру, приблизиться к краю объекта вплотную, детализация остаётся на высоком уровне. Потоковая передача данных происходит очень быстро, так как рендерится только небольшой, видимый фрагмент ассета.

19 Поэтому Nanite хорошо работает со смежной геометрией с точки зрения групп сглаживания, UV и цветов вершин.

20 Это явление возникает, когда ассет на переднем плане блокирует рендеринг объектов, расположенных позади. В примере ниже включён режимЗамены(Overdraw), и когда камера приближается вплотную к каменной глыбе, движок рендерит только её видимую поверхность, игнорируя стены и арку позади.

21 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeПример также демонстрирует эффективность Nanite в распознавании и визуализации значимых объектов в зависимости от ракурса.

22 Под этим подразумеваются объекты со структурой, которая не соприкасается с другими полигональными сетками. В сцене ниже в режимеЗамены(Overdraw) можно заметить большое оранжевое пятно и несколько мелких пятен, которые то и дело появляются на ассете булыжника. Это явление происходит из-за того, что в качестве примера Арран специально разместил позади большого камня ещё один поменьше и продублировал его 30 раз, прислонив к первичному мешу.

23 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeВ результате в геометрии образовались слои, и Nanite уже сложно распознать, какой именно слой необходимо отрендерить, а какой скрыть.

24 При соблюдении всех трёх условий, перечисленных выше, Nanite может показывать весьма достойные результаты в области оптимизации.

25 Арран отмечает, что от пользователей часто поступают запросы касательно оптимизации ассетов огромного размера, так как они начинают занимать слишком много места на жёстком диске.

26 Эту проблему можно решить, воспользовавшись новой экспериментальной функцией в контексте тесселяции Nanite, которая появилась в обновлении 5.4. Её возможности демонстрировали на презентации<a>State of Unreal 2024</a>на примере разработки детального окружения для игры Marvel 1943: Rise of Hydra.

27 Рассмотрим, как это нововведение поможет сэкономить ресурсы на примере сцены ниже, где в центре внимания - два больших камня, расположенных с краю.

28 Режим визуализацииТреугольники(Triangles) на втором кадре демонстрирует примерно одинаковую плотность геометрии Nanite у обоих ассетов. Но на самом деле геометрия камня справа основана на низкополигональной сетке объекта, который находится позади него. И объём нового ассета на диске занимает столько же места, сколько низкополигональный меш.

29 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeДобиться такого результата достаточно просто. Если выделить камень справа и открыть<a>Material Editor</a>, в разделеГраф Материалов(Material Graph) можно увидеть, что в главном ноде, который отвечает за вывод, появился новый слотТолщина поверхности(Displacement). К нему можно подключить карту высот (Height Map) или любую другую<a>карту</a>, в которая содержит информацию о рельефе поверхности.

30 Видео: Unreal Engine / YouTubeЗатем в Сведениях(Details) материала в строке поиска можно набратьNaniteи дополнительно установить величину смещения рельефа -Magnitude. А чуть ниже в пунктеCenter - указать значение смещения рельефа вверх или вниз. Далее необходимо поставить галочку напротивEnable Tessellation, что активирует тесселяцию Nanite для данного ассета.

31 ПодключениеNanite Tesselationв редакторе материаловКадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeТаким образом новый рельеф будет занимать столько же места на жёстком диске, сколько карта высот. Недостаток тесселяции в том, что её применение подразумевает динамический процесс, то есть виртуальная геометрия может меняться в зависимости от карты высот. И при активном слотеТолщина поверхности(Displacement) Nanite создаёт дополнительные треугольники, чтобы поверхность соответствовала рисунку карты высот. Чем больше плотность пикселей - тем больше генерируется треугольников. В свою очередь, такой подход хуже сказывается на производительности, если сравнивать с виртуальной геометрией Nanite, меняющейся в зависимости от обзора. Рассмотрим это явление на практике.

32 Видео: Unreal Engine / YouTubeКогда Арран вновь переходит в режим визуализацииТреугольники(Triangles) и отдаляет камеру, можно заметить, что у камня слева структура треугольников изменяется в зависимости от расстояния, а у камня справа она остаётся прежней. Как уже упоминалось выше, алгоритм Nanite автоматически подстраивается под расстояние камеры по отношению к объекту, и чем дальше расположена камера, тем меньше требуется треугольников для визуализации объекта. Но структура камня справа с подключённой тесселяцией не может адаптироваться под уровни детализации.

33 С другой стороны, полученный путём тесселяции рельеф можно изменять в реальном времени, смешивая с другими объёмными слоями кистью: откройте вкладкурежим "Выбор"(Selection Mode) -Режим "Ландшафт"(Landscape Mode) и уже в нём переключитесь на режимОкрашивания(Paint).

34 Видео: Unreal Engine / YouTubeГлавное преимущество такого подхода - это создание цельной объёмной поверхности, которая исключает нежелательное в контексте Nanite наслоение нескольких типов ассетов друг на друга. Иными словами, не нужно размещать огромное количество камней и веток на ландшафте, их можно просто добавить с помощью кисти, как в примере выше.

35 Впрочем, при необходимости уровень тесселяции можно уменьшить для всей сцены. Для этого нужно набрать в консольной строке командуr.Nanite.DicingRateи через пробел указать значение разрешения Nanite. Чем оно выше, тем меньше треугольников в сцене.

36 Набор команды в консольной строке Unreal EditorКадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeНапример, если ввести значениеr.Nanite.DicingRate 8, разрешение Nanite у объектов с включённой тесселяцией уменьшится. Таким образом можно изменять разрешение в зависимости от текущих задач.

37 Результат изменения уровня тесселяции после введения командыКадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeЗная о рекомендуемых типах геометрии для использования Nanite, можно сделать вывод, что ассеты деревьев не просто не вписываются в эти требования, а устроены с точностью до наоборот.

38 <ul><li>Меш дерева состоит из отдельных элементов (ствол, ветки, плоскости листьев).</li>

39 <li>Специфическая структура не может перекрыть собой другие объекты в сцене (сквозь ветки можно увидеть другие объекты, к тому же деревья в сцене, как правило, подвижны).</li>

40 <li>Ветки расположены очень близко друг к другу, в результате происходит наслоение геометрии.</li>

41 </ul>Все эти факторы осложняют рендеринг, так как Nanite сложнее распознать, какую геометрию нужно отобразить и какие объекты необходимо отрендерить в первую очередь.

42 Тем не менее Epic Games постоянно ищет наиболее удачные способы оптимизации флоры в Unreal Engine 5. И в рамках своего доклада Арран предложил метод, который разработчики могут опробовать уже сейчас.

43 До появления Nanite движок поддерживал ассеты деревьев, ветки или листья которых состояли в основном из плоскостей с текстурами. С одной стороны подобные модели удачно смотрятся в сценах общего плана, но при акценте на деталях пересечения плоскостей начинают сильно бросаться в глаза.

44 На скриншоте можно заметить стыки плоскостей ветокКадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeКак правило, модель дерева состоит из нескольких компонентов: ствол, ветви и большое количество сгенерированных листьев-плоскостей, которые размещены по всей кроне в разных точках. Сосна из примера выше, созданная Арраном, представляет собой ствол, на котором размещено множество копий одной ветки с иглами, заранее подготовленной художником в Blender. Закончив сборку дерева, Арран запёк всю конструкцию в один ассет.

45 В новом ассете дерева сосновые ветки стали объёмными. В правом нижнем углу представлены ассеты использованных веток с уровнями детализацииКадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeЕсли открыть ассет этой сосны в отдельном окне, статистика в левом верхнем углу вьюпорта покажет, что меш содержит чуть больше 4,5 миллиона треугольников Nanite (пунктТреугольники Nanite(Nanite Triangles) выделен синим на скриншоте ниже). На самом деле это относительно небольшое значение, если меш соответствует требованиям Nanite, о которых упоминалось ранее. Но в данном случае речь идёт о дереве, поэтому процессы преобразования данных и оптимизации значительно усложняются.

46 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeНа скриншоте также можно увидеть, что ассет дерева занимает 271 МБ, причём 150 МБ отведено под геометрию Nanite. Эта информация прописана в пунктеПредварительный размер сжатого диска(Estimated Comressed Disk Size) - на скриншоте подчёркнута красной линией.

47 Для сравнения Арран продемонстрировал статистику ассета камня, структура которого лучше адаптирована под Nanite. ПунктТреугольники Nanite(Nanite Triangles) показывает, что ассет содержит ровно 2 миллиона треугольников Nanite. Но при этом в пунктеПредварительный размер сжатого диска(Estimated Comressed Disk Size) указано, что геометрия Nanite занимает чуть больше 16 МБ.

48 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeЭти примеры ещё раз подтверждают, что технологии сложно оптимизировать меши, структура которых не соответствует трём пунктам, упомянутых в материале ранее.

49 Тем не менее ограничение в контексте деревьев можно обойти, если правильно разбить структуру дерева на составляющие, задействовав при этом фреймворк с процедурной генерацией контента<a>Procedural Content Generation</a>(или простоPCG).

50 ПлагинPCGнеобходимо подключить в движке в настройках, после чего он будет доступен всегда. Открываем вкладкуПравка(Edit) -Плагины(Plugins), в строке поиска набираемProceduralи отмечаем галочками плагиныProcedural Content Generation Frameworkи Procedural Content Generation Framework Geometry Script Interop. После этого в меню создания блюпринтов появится процедурная генерация контентаГраф PCG(PCGGraph) иЭкземпляр Графа PCG(PCGGraph Instance).

51 Более подробную информацию о фреймворке процедурной генерации в Unreal Engine 5 и его применении можно узнать из <a>плейлиста</a>видеоуроков от программиста инструментов в Epic Games Адриена Логута.

52 Используя блюпринтPCG, Арран создал процедурную генерацию той самой ветви и применил полученную сетку на меш ствола с крупными ветвями. В итоге у него получилось полноценное дерево с динамической структурой. Направление ветвей с иголками можно задавать в реальном времени.

53 Видео: Unreal Engine / YouTubeНиже представлена структура графа текущей процедурной генерации ветвей, где за основу взята ветка в качествеСемплера сетки(Mesh Sampler) и создан нодКопировать точки(Copy Points). Точки наследуют свойства и атрибуты актора и меша. Также в графе настроены уровни детализацииDistance to Density.

54 Видео: Unreal Engine / YouTubeК слову, экспериментируя со связками нодовDistance to Density,Фильтр атрибута(Attribute Filter) и Генератор статичной сетки(Static Mesh Spawner) можно получить крону, в которой несколько ветвей будут без листьев, или вовсе изменить структуру кроны, тем самым добавив ассету больше вариативности.

55 Видео: Unreal Engine / YouTubeПреимущество этого подхода в том, что ассет состоит из отдельных компонентов, и каждый из них весит очень мало. Например, общий объём компонентов для текущего дерева из примера, по словам Аррана, составляет 1,6 МБ.

56 ФреймворкPCGпозволяет преобразовывать группы мешей в процедурный контент. Арран заранее подготовил уровень, где разместил готовое дерево. В Каталоге ресурсов(Content Browser) он кликнулПКМпо файлу с уровнем, перешёл во вкладкуПрописанные действия ресурса(Scripted Asset Actions) и выбралPCG - Level to PCG Settings.

57 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeВ результате дерево из уровня преобразовалось в данные с сохранением позиции, самого меша и его материалов. Все эти данные сохраняются в блюпринт, который можно добавить в новый блюпринтPCG, а затем с помощью построения графа - сгенерировать множество деревьев по всему ландшафту.

58 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeВ видео ниже можно увидеть как выглядит блюпринтPCGдля текущего лесного массива.

59 Видео: Unreal Engine / YouTubeНодTreeInstanceDemo - настройки PCG с деревом, которое создал Арран. СвязкаПолучить данные ландшафта(Get Landscapes Data) -Семплер поверхности(Surface Sampler) -Точки преобразования(Transform Points) отвечает за образец ландшафта для создания нескольких точек генерации в мире. Затем художник объединил нодTreeInstanceDemoи эту связку в нодеКопировать точки(Copy Points), чтобы создать копии точек по всему миру. Далее Арран связал нодКопировать точки(Copy Points) с Фильтром атрибута(Attribute Filter), чтобы отделить контент, который не требуется в данной сцене.

60 С помощью этой техники можно получить плотный лесной массив деревьев с высокой детализацией, задействуя минимальные затраты ресурсов. Недостаток в том, что при таком подходе можно достигнуть лимита экземпляров, то есть инстансов - зависимых копий меша (в данном случае дерева).

61 Кадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeНа кадре выше заметно, что на большом расстоянии листва исчезает. Конкретно в этом примере Арран вручную уменьшил расстояние отображения веток с целью продемонстрировать ещё одну технику - использование плоскостей-билбордов.

62 Чтобы снизить нагрузку на обработку мешей дальнего плана, можно заменить трёхмерный ассет простой плоскостью-билбордом, добавив его в иерархию уровней детализации.

63 В центре сцены - тот самый билборд-ассетКадр:<a>Unreal Engine</a>/ YouTubeДля такой оптимизации необходимо применить функцию<a>World Partition</a>и разграничить обработку данных, подключив подгрузку билборд-ассетов. Открываем разделПараметры мира(World Settings), ставим галочку напротив пунктаВключить подгрузку(Enable Streaming), если она не проставлена. Во вкладкеRuntime Settings -Runtime PartitionsнаходимDefault HLOD Layer. Далее в разделеHLODв пунктеLayer TypeвыбираемInstancing(чтобы движок продолжал генерировать экземпляры). И ставим галочку напротивЗапретить Nanite(Disallow Nanite).

64 Видео: Unreal Engine / YouTubeТеперь при запуске симуляции (кнопкаPlayс зелёной стрелкой) на дальнем плане вместо голых деревьев появятся билборд-ассеты, которые издалека смотрятся довольно органично. Подобная комбинация упростит оптимизацию, так как движку не нужно рендерить меши деревьев на дальнем плане и тратить на них лишние ресурсы.

65 Видео: Unreal Engine / YouTubeСтоль необычный подход позволяет оптимизировать рендеринг одного из самых ресурсозатратных типов ассетов, сохраняя при этом высокое качество картинки. Некоторые пользователи относятся к способу довольно критически, и их реакцию можно понять: комбинация билборд-ассетов с технологией Nanite, которая должна в теории исключить уровни детализации, кажется странным. Но в настоящий момент техника, предложенная Арраном, считается самой эффективной в контексте оптимизации детализированного лесного массива в движке.

66 И не стоит забывать, что Epic Games строит большие планы на развитие Nanite, а значит, в будущих обновлениях стоит ожидать другие решения как в отношении оптимизации растений, так и для применения самой технологии в целом.

67 <a>Профессия 3D-дженералист

68 Вы станете универсальным специалистом, который умеет в 3D всё: создавать объекты и окружение, настраивать текстуры и цвет, анимировать модели и внедрять их в 3D-сцену.

69 Освоите Houdini, Autodesk Maya, Blender, Photoshop, ZBrush, Marmoset 3D, Substance Painter, Marvelous Designer, Arnold и Rizom UV. Сможете претендовать на работу в рекламе, играх или кино.

70 На иллюстрации: работа участника курса Евгения Кузнецова

71 Узнать про курс

72 </a><a>Кто вы в мире геймдева? Узнайте на бесплатном курсе ➞Вы на практике попробуете 3 профессии: геймдизайнера, 2D-художника и разработчика на Unity. Создадите свою первую игру в стиле Mario. Узнать больше</a>