Gry komputerowe coraz bardziej przypominają filmowe produkcje dzięki szybszym kartom graficznym i wykorzystaniu ich możliwości przez twórców gier. Opisujemy nowoczesne techniki, jakie mogą oni stosować w swoich produkcjach.

Jednym z ważniejszych wyzwań stojących przed twórcami gier jest realistyczne odzwierciedlanie oświetlenia. Pod tym względem gry najgorzej symulują środowisko rzeczywiste. Ale już w nadchodzących produkcjach, np. Rage, możemy się spodziewać dużego postępu w tej dziedzinie.

O realizmie gry decyduje też sposób odzwierciedlenia nierówności obiektów czy terenu, ale z tym radzą sobie nieźle zaawansowane techniki mapowania powierzchni. Znane już od ponad 10 lat, stale udoskonalane, znalazły zastosowanie niemal w każdej grze 3D.

Globalne oświetlenie

Jedną z nowości w przyszłych grach będzie oświetlenie globalne (z ang. global illumination). Zadaniem tej techniki jest bardziej realistyczne oddanie naturalnego oświetlenia obiektów. Tworzenie trójwymiarowej sceny polega na uwzględnieniu nie tylko światła emitowanego bezpośrednio ze źródła (oświetlenia lokalnego), ale także odbijanego przez różne powierzchnie i pośrednio oświetlającego znajdujące się wokół przedmioty.

Grafika generowana (renderowana) z wykorzystaniem algorytmów globalnego oświetlenia wygląda bardziej realistycznie niż sceny, w których wykorzystuje się wyłącznie oświetlenie bezpośrednie, bo lepiej oddaje zjawiska fizyczne zachodzące w przyrodzie (odbijanie promieni słońca przez różne obiekty). Podobne algorytmy są powszechnie wykorzystywane podczas generowania komputerowo obrazów kinowych (techniki śledzenia promieni światła ray-tracing czy mapowania fotonowego).

Śledzenie światła

Obecnie generowanie sceny polega na sztywnym, ustalonym przez programistę wyliczaniu koloru pikseli figur geometrycznych (trójkątów). W przyszłości główną metodą tworzenia obrazu będzie ray-tracing – kolor i odcień obiektów w grach zostanie oddany w zgodzie ze zjawiskami fizycznymi zachodzącymi w świecie rzeczywistym, z zachowaniem natężenia i kierunku padania promieni światła.

Na razie jednak jest to zadanie zbyt obciążające obliczeniowo dla procesora i znajduje zastosowanie jedynie w produkcjach filmowych typu Shrek, w których obraz nie powstaje w czasie rzeczywistym, a może zostać wygenerowany wcześniej przez wiele komputerów.

Rendering HDR

Dużym problemem dla twórców gier było oddanie rzeczywistego natężenia światła w wirtualnym świecie. Co zrobić, by w jednym miejscu sceny było słabsze, a w innym wręcz oślepiające? Do uzyskania takich efektów służy rendering HDR (ang. High Dynamic Range). Wykorzystuje on szerszy zakres jasności oświetlenia niż w grach, gdzie HDR się nie stosuje – maksymalna wartość liczbowa koloru zostaje przesunięta w górę.

Największą zaletą HDR jest to, że zarówno ciemne, jak i jasne obszary sceny mogą zostać dokładniej odwzorowane z zachowaniem widoczności szczegółów w obu sytuacjach. W starszych grach miejsca zbyt ciemne były po prostu czarne, a te za jasne – białe. Wynikało to stąd, że starsze karty graficzne operowały na ograniczonym zakresie wartości liczbowych przypisywanych kolorom. Można powiedzieć, że nie starczało ich już, by opisać jasność wyjątkowo mocno świecących obiektów, np. słońca.