Ce este iluminarea globală în jocuri?

Iluminarea globală este o tehnologie de iluminare pentru jocurile 3D care încearcă să facă scenele să arate mai realiste, simulând modul în care se comportă lumina atunci când se reflectă de suprafețe pentru a ilumina obiectele din apropiere. Tehnicile mai simple se bazează pe ceea ce se numește „iluminare directă”, în care o sursă de lumină iluminează un obiect și nimic altceva, ceea ce nu corespunde modului în care funcționează lumina în lumea reală. Cu iluminarea globală, sau „iluminarea indirectă”, lumina poate să se reflecte de pe un obiect și să ilumineze și obiectele din apropiere, ceea ce arată mult mai realist și natural.

Imaginați-vă o zi însorită afară, dar vă aflați într-o cameră întunecată, cu ferestre de-a lungul peretelui, iar aceste ferestre au jaluzele opace. Când ridicați jaluzelele, lumina soarelui începe să pătrundă în cameră. Dacă ați folosi tehnici de iluminare de bază, lumina ar lovi podeaua și ar forma unghiuri ascuțite, iluminând doar podeaua, și ar arăta ca o fereastră pe podea sau ca un dreptunghi de lumină.

Cu iluminarea globală, lumina ar ricoșa și ar ilumina tavanul, precum și restul camerei. În această situație, și în lumea reală, podeaua devine o sursă de lumină dacă are suficientă lumină pentru a ajunge la obiectele din apropiere. Vă puteți imagina că cea mai mare parte a camerei este iluminată destul de bine de lumina care pătrunde prin ferestre, spre deosebire de iluminarea doar a podelei. Puteți vedea cum arată în videoclipul de mai jos.

Aspectul depinde de joc și de modul în care este implementată iluminarea, astfel încât rezultatele vor varia foarte mult. Ceea ce nu veți vedea foarte des sunt umbrele foarte pronunțate, deoarece de obicei lumina nu se comportă astfel în lumea reală. Mai jos sunt trei exemple de aspect în jocurile moderne, astfel încât să puteți vedea singuri dacă vi se pare realist sau nu.

Acest joc oferă iluminare globală și ray tracing ca opțiune pentru îmbunătățirea acestuia, iar mai jos vă arătăm cum arată.

Mai întâi, am dezactivat ray tracing-ul și am rulat jocul cu iluminarea globală setată atât pe LOW, cât și pe HIGH. După cum puteți vedea mai jos, practic nu există nicio diferență vizibilă, lampa proiectând o umbră foarte dură și nerealistă în jurul bazei sale, cu o linie distinctă între zona iluminată și cea neiluminată.

Apoi am activat ray tracing complet, cunoscut și sub numele de Path Tracing, și am lăsat iluminarea globală setată la HIGH. Diferența este destul de remarcabilă. După cum puteți vedea mai jos, lumina este acum împrăștiată în jurul bazei stâlpului care susține lampa și este foarte difuză, practic în întreaga zonă, lumina reflectându-se de pereții de piatră și iluminând și podeaua. Umbrele dure care erau prezente înainte au dispărut, pereții de piatră din jurul scenei reflectând lumina în jur.

Cyberpunk 2077 dispune de path tracing care permite iluminarea globală, iar cu path tracing activat vedem un exemplu vivid de iluminare indirectă. Stâlpii din partea dreaptă a scenei sunt aproape complet negri cu ray tracing dezactivat, iar apoi devin iluminați când path tracing este activat, deoarece semnul de pe perete iluminează podeaua din fața lor.

Acest joc are iluminare globală integrată, dar există o opțiune pentru activarea iluminării difuze indirecte cu trasare de raze, care poate adăuga unele reflexii de lumină pe suprafețe. În aceste capturi de ecran, priviți conducta de deasupra sursei de lumină în timp ce glisați înainte și înapoi. Puteți observa cum aceasta este aproape în întregime iluminată cu iluminarea indirectă activată.

Principalul dezavantaj este că, de obicei, este asociat cu ray tracing, astfel încât veți avea nevoie de un GPU puternic pentru a rula un joc la 60 fps, deși tehnologiile de upscaling și generarea de cadre pot fi de ajutor. Celălalt dezavantaj este că această tehnologie nu se regăsește în multe jocuri, deoarece necesită un GPU puternic și, dacă este integrată, multă muncă din partea dezvoltatorilor. De obicei, se regăsește doar în jocuri single-player AAA, precum Cyberpunk, Indiana Jones, Metro Exodus, Avatar: Frontiers of Pandora și titluri similare.

Principalele avantaje ale iluminării globale sunt că face jocurile să arate mai realiste. Aceasta calculează modul în care lumina ar ricoșa și ar ilumina obiectele din apropiere în lumea reală, ceea ce arată de obicei foarte bine.

Nu este, iar o modalitate de a privi acest lucru este că iluminarea globală este rezultatul unui proces de redare, iar trasarea razelor este doar una dintre modalitățile de a obține acest rezultat final, dar nu este singura modalitate. Artiștii și programatorii pot simula acest efect depunând o muncă enormă în prealabil, calculând reflexiile luminii și apoi integrând acea iluminare în texturile și mediile jocului. Dacă acest lucru necesită prea multe resurse, ei pot apela la ray tracing, care poate realiza acest lucru în timp real în joc, dar acest lucru vine cu o penalizare considerabilă, deoarece majoritatea jucătorilor nu dețin încă hardware capabil să ruleze ray tracing la 60 fps.