Análise tecnológica: FOX Engine de Metal Gear Solid 5
A Jornada de Kojima através de foto-realismo.Na GDC, a Kojima Productions revelou o quinto episódio da série Metal Gear Solid, The Phantom Pain, que incorpora também Ground Zeroes anunciado anteriormente. Como os dois se encaixam precisamente é atualmente incerto, apesar do próprio Hideo Kojima ter sugerido no Twitter que GZ age como prólogo a TPP e que os dois são ligados por um período no qual o protagonista do jogo fica em coma. Mas Kojima é um mestre do engano portanto quem sabe? O elo entre os dois que temos certeza, é que ambos rodam no novo e ambicioso motor FOX Engine, inicialmente apresentado com GZ no ano passado, e que o jogo vai ter uma renovação radical do esquema de jogo tradicional de MGS: as novas aventuras de Snake decorrem numa série ambiciosa de ambientes de mundo aberto.
O trailer e a demonstração do gameplay para TPP foram seguidos de uma extensa apresentação que abordava de perto este novo motor. Chamada de "Foto-realismo pelos olhos de uma raposa", a declaração de intenção é ambiciosa - Kojima procura o Santo Graal da tecnologia gráfica - imagem ultra real, mas é importante dizer que não é só sobre renderização. Os seus jogos são definidos pela convergência e equilíbrio tanto da arte como da tecnologia.
"Quanto mais a tecnologia evolui, mais temos que compreender ao nosso redor físico," disse ele. "Para criar um produto de qualidade o olho do artista é essencial. Simplesmente recriar a realidade iria resultar numa imagem traçada. Isto é o que queremos dizer por foto-realismo pelos olhos de uma raposa."
Olhando para o vídeo apresentado na GDC e pela linha de trabalho revelada pela sua equipe, a FOX de Kojima pode não estar assim tão longe do rasto: a abordagem do motor gráfico à renderização, iluminação e criação de bens é altamente inovadora e entusiasmante no mínimo, mas vai ser a aplicação da tecnologia pela equipe que verdadeiramente definirá a experiência.
No evento, a apresentação da GDC concentrou-se muito mais no lado técnico da equação. É coisa de ponta que talvez ultrapassou a mente de muitos dos presentes na GDC e da audiência live-stream, portanto o objetivo deste artigo é bem simples: vamos resumir essa informação, detalhar áreas específicas que os programadores tem como alvo, e tentar descobrir o que Kojima anda fazendo - e se queremos isso.
O FOX em ação - o trailer da GDC 2013 do Kojima Studios para Metal Gear Solid 5: The Phantom Pain.
A fundação de toda abordagem de MGS5 ao foto-realismo é o seu uso de renderização diferida. Apesar da renderização diferida ser inicialmente usada devido a uma variedade de limitações que trazia consigo - tais como problemas na criação de superfícies transparentes e incompatibilidade com tradicionais soluções anti-aliasing - gradualmente cresceu em popularidade ao longo da vida dos consoles da atual geração. A Crytek mudou o CryEngine 3 para um modelo diferido para conseguir roda-lo nos consoles, mas a técnica foi usada numa multiplicidade de títulos em várias formas, começando com o título de lançamento do Xbox 360, Perfect Dark Zero, englobando outros jogos como na série Killzone, Uncharted, GTA 4 e muitos lançamentos modernos incluindo BioShock Infinite e Tomb Raider.
Renderização diferida difere da tradicional, pois adiciona um passo extra no processo de renderização entre o reunir de informação sobre como os materiais, sombras e por aí adiante devem estar posicionados, e a criação real destas funcionalidades no ambiente. Durante esse passo extra a informação é guardada em texturas conhecidas como buffer de geometria (G-buffer), acionadas sempre que o sistema precisa.
O efeito mais importante da renderização diferida é que separa a renderização de geometria da aplicação de iluminação. A renderização frontal tradicional pode assumir diferentes formas - tradicionalmente uma só ou múltipla passagem. A passagem única tem problemas com um potencial alto de número de permutações shader (luzes diferentes, materiais diferentes todos combinados diferentemente). Na múltipla passagem, um objeto é gerado cada vez que é afetado pela luz. Portanto dez luzes igualam dez renderizações, o que torna a iluminação computacionalmente dispendiosa. Na renderização diferida, as luzes são geradas como geometria, e que depois traz a informação de iluminação sobre os objetos (cor, profundidade, etc) do G-buffer, significando que objetos apenas tem que ser gerados uma vez - Então a renderização diferida permite um maior número de luzes com um custo muito menor na performance.
Esta recriação quase perfeita em tempo real da sala de conferência da Kojima Productions é usada como ponto de referência para verificar com que eficácia os bens são afetados pela iluminação espaço-linear da sala. As várias camadas coloridas demonstram o mapa normal, mapa brusco, e uma comparação entre o mapa de difusão e o efeito final.Para MGS5 isto é absolutamente vital, porque a sua estratégia foto-realista recorre largamente à iluminação. O FOX usa uma técnica de iluminação conhecida como iluminação linear-espaço. Dessa forma, a sua implementação é analógica de renderização diferida, pois toma uma rota ligeiramente mais longa através da linha de trabalhos gráficos para produzir um efeito que tem vantagens significantes sobre a sua versão tradicional.
Resumindo, a iluminação linear-espaço toma em consideração o contraste luz/escuridão acima do natural das telas de um monitor tradicional, e providencia correção gamma para criar luzes e sombras de aspeto mais natural. A demo no hospital de MGS5 demonstra bem isto: como o ambiente é bem consistente em termos de luz e claridade, a sutileza das sombras que o FOX emprega é colocada no centro. A iluminação que daí resulta parece mesmo inferior da de muitos jogos da atual geração porque não está tentando esconder a falta de detalhe com brilho exagerado ou efeitos de campo de profundidade.
Apesar da iluminação linear-espaço ser em grande parte responsável pela qualidade visual mais sutil do jogo, existem muitos sub-componentes que entram na renderização final de iluminação. Alguns destes tem um efeito geral: atenuação de luz determina a intensidade da luz dando o seu foco na distância de um objeto. Entretanto, a luz do céu num ambiente exterior simula com eficácia dispersão atmosférica, uma tarefa complicada que afeta tanto como o céu é iluminado e como essa luz afeta o ambiente até o chão.
Na GDC 2013, a Kojima Productions demonstrou como os aspectos físicos de materiais afetam a renderização quando elementos tais como iluminação e clima são alterados. Aqui comparamos as duas versões, reduzindo o tamanho da imagem devido à pobre qualidade dos bens disponíveis. Também iremos notar ligeiras alterações no conteúdo.Outras técnicas de iluminação são direcionadas para como a luz reage com certas superfícies. Com MGS5 a ênfase parece estar nas nuances de superfícies não refletoras, uma continuação de uma tendência na tecnologia gráfica que começou com screen-space ambient occlusion (SSAO) e resultou recentemente em tecnologias como a solução de IG de uma só passagem modificada pela Crytek que simula luz em superfícies brilhantes. Os shaders do FOX Engine suportam translúcidas, importante para simulação eficaz da reação da luz com superfícies suaves tais como pele, cabelo e roupa.
'Dureza' é um termo que caracteriza a apresentação. A dureza de uma superfície no FOX pode ser ajustada para lhe dar um aspecto mais escorregadio, útil ao criar um cena chuvosa para minimizar simulação de líquidos complexos e esfomeada por poder. Mais interessante é a dureza dependente da visão - uma nova funcionalidade no FOX que afeta a capacidade refletora de uma superfície dependendo do ângulo da qual é vista. Portanto uma parede de gesso parece mais clara e com mais reflexo de longe quando o ângulo de visão é apertado do que na ponta final onde o ângulo de visão é maior e os contornos da parede mais visíveis. Isto soa como um pequeno e insignificante detalhe, mas o efeito resultante é realmente bem espantoso, especialmente na demo do hospital, onde existem muitos corredores longos atingidos diretamente por luzes vindo de cima.
Da mesma forma que a renderização diferida reage como fundação para iluminação linear-espaço, iluminação linear-espaço por sua vez forma a estrutura de suporte para a terceira e final vertente do esforço do FOX Engine por foto-realismo, a terminologia gráfica, tudo isto significa renderizar texturas, modelos e materiais usando o máximo possível de dados do mundo real quanto fisicamente possível.
A curta demo do prólogo de TPP demonstra a delicada interação entre iluminação linear-espaço e os bens renderizados com base nas físicas do jogo. Notem em particular a forma como a luz ressalta do chão com azulejos e o efeito de dureza depende da visão, onde as paredes distantes parecem refletir a luz.
Não deixem que a explicação simples nos engane. A implementação prática deste método de renderização envolve uma quantidade enorme de trabalho. A Kojima Productions leva o aspecto 'foto' do foto-realismo muito a sério. Sempre que possível a equipe usa captura de foto 3D, captura laser e captura de movimentos para criar bens que são tão detalhados e realistas quanto possível. Objetos no jogo são fotografados na vida real de uma variedade de ângulos, e depois essas fotografias são compiladas num modelo 3D usando um programada chamado Photoscan.
As texturas são fotografadas com alta exposição para preservar a sua informação linear de luz, o que dá uma representação mais apurada de como o olho humano vê objetos ao oposto a lente da câmera, que se levarmos o termo literalmente é na verdade além do foto-realismo. Estas texturas são depois limpas pelos artistas do estúdio e importadas para programas tais como o Marvelous Designer uma complexa ferramenta de design de roupas usada para construir roupa de personagens por camadas, incluindo a renderização eficaz e maleável de dobras, costuras e por aí adiante.
É por isso que a iluminação linear-espaço é tão importante. Usando bens baseados na realidade que requer iluminação que é simulada realisticamente, porque de outra forma estas texturas iriam parecer completamente deslocadas. O problema surge nos reflexos de difusão e de luz vinda das superfícies. Esse reflexo ocorre quando a luz atinge uma superfície muito suave, tal como um espelho, e ressalta numa única direção resultando num reflexo quase perfeito. Reflexo por difusão acontece quando a luz atinge uma superfície dura como uma parede de tijolos e é espalhada, ou "difundida" em várias direções, fazendo com que a superfície pareça brilhante ou fosca.
Aqui vemos a captura em foto 3D de vários objetos. A cabeça é um molde em barro da face de um ator que foi depois fotografada de uma grande variedade de ângulos. As pequenas caixas azuis ao redor do sujeito representam as câmeras usadas para tirar amostras da imagem.Quanto mais realista a superfície, mais complexos se tornam os mapas de difusão. Claro, isto por sua vez é quando a renderização diferida entra. O FOX Engine guarda a informação em separado no G-buffer, depois combina essa informação juntamente com outros parâmetros da iluminação tais como os tipos de luzes usadas (por exemplo luz ambiente ou luz solar) para produzir a renderização final sem ter que renderizar essa informação repetidamente.
Claramente a aclamação de Kojima sobre a procura de foto-realismo não é vazia. Existe um plano aqui e está muito bem pensado. Ao mesmo tempo, é importante enfatizar que estes ainda são os primeiros dias e existem muitas questões à espera de resposta. A demonstração rodou num PC, mas o jogo foi até agora anunciado para Xbox 360, PS3 e PS4, sem informação oficial de uma versão para PC. Por isso não sabemos como as versões dos consoles se comparam, quais os compromissos, se existem, que terão que ser feitos. A solução de renderização diferida sugere que a diferença entre o vídeo para PC e os consoles não vai ser gigante, mas a diferença entre o PC e os atuais consoles tem crescido e, apenas vai ficar maior. Demonstrações anteriores do FOX rodaram num PC equivalente aos consoles da atual geração, portanto existe razões para otimismo.
Mais ainda, também não temos ideia se tal atenção implacável ao detalhe será realizada em todas as texturas de rochas, árvores, paredes e edifícios ao que o próprio Kojima descreve como um jogo de mundo aberto - especialmente tendo em conta as limitações de RAM e streaming das atuais plataformas. Uma coisa é criar uma renderização espantosamente realista de uma sala de conferência com pouca mobília e um corredor de hospital clinicamente limpo. E outra é aplicar a mesma filosofia a um mundo largo, diverso e detalhado. Dito isto, apesar de Kojima ter um gosto adquirido em coisas como história, a tecnologia por detrás dos jogos Metal Gear Solid raramente falharam em cumprir com as suas promessas. Se Kojima está olhando para o PC como uma plataforma de lançamento desta vez - é a primeira vez que isso acontecerá - este tiro completamente louco em direção à lua pode muito bem pousar perto do alvo.
idpxp 13 Abr, 2013 20:47 1
Metal Gear é exclusivo de consoles
Dannilomendes 08 Abr, 2013 03:46 2
leostrife 07 Abr, 2013 22:23 1
ItalloIgor 07 Abr, 2013 21:12 1
E o pior é fazerem igual no Metal Gear Rising que o Kojima tirou uma foto mostrando como estava ficando e ele estava rodando no PC.
Slayer1 07 Abr, 2013 21:04 3
Gordon 07 Abr, 2013 20:58 3
achei muito boa.
gankutsuou 07 Abr, 2013 19:47 4
eu mesmo 07 Abr, 2013 19:41 3
Se isso acontecer eu compro na pré-venda de olhos fechados !
ItalloIgor 07 Abr, 2013 19:16 3