Qu'est-ce que l'éclairage global dans les jeux vidéo ?

L'éclairage global est une technologie d'éclairage pour les jeux 3D qui vise à rendre les scènes plus réalistes en simulant le comportement de la lumière lorsqu'elle rebondit sur des surfaces pour éclairer les objets à proximité. Les techniques plus basiques reposent sur ce que l'on appelle « l'éclairage direct », où une source lumineuse éclaire un objet et rien d'autre, ce qui ne correspond pas au fonctionnement de la lumière dans le monde réel. Avec l'éclairage global, ou « éclairage indirect », la lumière peut rebondir sur un objet et éclairer également les objets proches, ce qui donne un rendu beaucoup plus réaliste et naturel.

Imaginez une journée ensoleillée à l'extérieur, mais vous regardez l'intérieur d'une pièce sombre avec des fenêtres le long du mur, et ces fenêtres sont équipées de stores occultants. Lorsque vous relevez les stores, la lumière du soleil commence à inonder la pièce. Si vous utilisiez des techniques d'éclairage basiques, la lumière frapperait le sol et formerait des angles durs où elle n'éclairerait que le sol, et cela ressemblerait à une fenêtre sur le sol lui-même, ou à un rectangle de lumière.

Avec l'éclairage global, cette lumière rebondirait et éclairerait le plafond ainsi que le reste de la pièce. Dans cette situation, et dans le monde réel, le sol devient une source de lumière s'il reçoit suffisamment de lumière pour la transmettre aux objets proches. Vous pouvez imaginer que la majeure partie de la pièce est bien éclairée par la lumière qui pénètre par les fenêtres, plutôt que par la lumière qui éclaire uniquement le sol. Vous pouvez voir à quoi cela ressemble dans la vidéo ci-dessous.

Son apparence dépend du jeu et de la manière dont l'éclairage est mis en œuvre, les résultats peuvent donc varier considérablement. Ce que vous ne verrez pas très souvent, ce sont des ombres très marquées, car ce n'est généralement pas ainsi que la lumière se comporte dans le monde réel. Vous trouverez ci-dessous trois exemples illustrant son apparence dans les jeux modernes afin que vous puissiez juger par vous-même si vous trouvez cela réaliste ou non.

Ce jeu propose l'éclairage global et le ray tracing en option pour l'améliorer. Nous vous montrons ci-dessous à quoi cela ressemble.

Tout d'abord, nous avons désactivé le ray tracing et lancé le jeu avec l'éclairage global réglé sur LOW (faible) et HIGH (élevé). Comme vous pouvez le voir ci-dessous, il n'y a pratiquement aucune différence visible, la lampe projetant une ombre très dure et irréaliste autour de sa base, avec une ligne distincte entre la zone éclairée et la zone non éclairée.

Ensuite, nous avons activé le ray tracing complet, également appelé Path Tracing, et avons laissé l'éclairage global réglé sur HIGH. La différence est assez remarquable. Comme vous pouvez le voir ci-dessous, la lumière est désormais diffusée autour de la base du pilier qui soutient la lampe et est très diffuse, essentiellement dans toute la zone, la lumière rebondissant sur les parois rocheuses et éclairant également le sol. Les ombres dures qui étaient présentes auparavant ont disparu, les parois rocheuses autour de la scène réfléchissant la lumière tout autour.

Cyberpunk 2077 dispose d'un système de traçage de chemin qui permet un éclairage global. Lorsque celui-ci est activé, on observe un exemple frappant d'éclairage indirect. Les piliers situés à droite de la scène sont presque noirs lorsque le traçage de rayons est désactivé, puis s'illuminent lorsque le traçage de chemin est activé, car le panneau accroché au mur éclaire le sol devant eux.

Ce jeu intègre un éclairage global, mais il existe une option permettant d'activer l'éclairage diffus indirect par ray tracing, qui peut ajouter des reflets lumineux aux surfaces. Dans ces captures d'écran, observez le tuyau situé au-dessus de la source lumineuse en balayant l'écran d'un côté à l'autre. Vous pouvez voir qu'il est presque entièrement éclairé lorsque l'éclairage indirect est activé.

Le principal inconvénient est qu'il est généralement associé au ray tracing, vous aurez donc besoin d'un GPU puissant pour faire tourner un jeu à 60 images par seconde, même si les technologies d'upscaling et de génération d'images peuvent aider. L'autre inconvénient est que cette technologie n'est pas présente dans de nombreux jeux, car elle nécessite un GPU puissant et, si elle est intégrée, beaucoup de travail de la part des développeurs. On la trouve généralement uniquement dans les jeux solo AAA tels que Cyberpunk, Indiana Jones, Metro Exodus, Avatar: Frontiers of Pandora et d'autres titres similaires.

Les principaux avantages de l'éclairage global sont qu'il rend les jeux plus réalistes. Il calcule comment la lumière rebondirait et éclairerait les objets proches dans le monde réel, ce qui donne généralement un très bon résultat.

Ce n'est pas le cas, et une façon d'envisager cela est de considérer que l'éclairage global est le résultat d'un processus de rendu, et que le ray tracing n'est qu'un moyen parmi d'autres d'obtenir ce résultat final, mais ce n'est pas le seul. Les artistes et les programmeurs peuvent simuler cet effet en effectuant un travail considérable à l'avance pour calculer les rebonds de lumière, puis en intégrant cet éclairage dans les textures et les environnements du jeu. Si cela nécessite trop de ressources, ils peuvent s'appuyer sur le ray tracing, qui permet de le faire en temps réel dans le jeu, mais cela a un coût important, car la plupart des joueurs ne possèdent pas encore de matériel capable d'exécuter le ray tracing à 60 images par seconde.