Unreal Engine 5 を搭載した Fortnite は、来るべきグラフィックス時代の完璧な先駆者です

Kayoko

2022-12-07

Fortnite は Unreal Engine 5 を搭載しています。

Unreal Engine 5 が登場してからまだそれほど時間が経っていません。とマトリックス覚醒 - 技術デモこれまでのところ、新しいグラフィックス技術を楽しむことができたのは 1 回だけです。これで終わりです -フォートナイトは、次世代エンジンのすべての機能を使用して、カラフルなシューティングを視覚的に楽しめる最初の完成したゲームです。

チャプター4アップデート後のFortniteはこんな感じです

Fortnite では、Unreal Engine 4 からバージョン 5 への移行は、ほぼ 1 年前に第 3 章のリリースとともに始まりました。ただし、グラフィックの変化は非常に小さかった、いくつかの追加の天候効果、より派手な水、およびわずかに詳細な環境を除けば、作業は主に内部で行われ、完全な UE5 パッケージの基礎が築かれました。

Fortnite は現在これに切り替わっているため、ほとんど認識されません:

居心地の良い郊外。 (画像：Xbox Series X)

紛れもなく明るい色の外観は維持されていますが、ゲーム世界はよりスタイリッシュにデザインされており、光と影の表現は、次のような技術的な重鎮と簡単に比較できます。メトロ: エクソダスそれらに追いつき、場合によってはそれらをはるかに超えることさえあります。高レベルのグラフィックスと驚くほど優れたパフォーマンスには 3 つの革新が不可欠です。そのため、技術チェックではそれらを詳しく見ていきます。

基本的な構成要素としてのナナイト

始まりを作るナナイト。このテクノロジーにより、オブジェクトを数十万のポリゴンで表現できるようになり、テクスチャ操作によって奥行きを偽る必要がなくなりました。寺院、気象観測所、農家など、あらゆる建物がより現実的な外観を作り出します。ザラザラした表面を指でなでたくなります。

たとえば、この石の壁を考えてみましょう。ナナイトがなく完全に平らに見えます。この機能をオンにすると、壁内のすべてのレンガが非常に詳細に表示され、あらゆる視点から物理的に正確に表示されます。

ナニテ・アンナナイツアウト

ナニテを使うと、特に左側の石垣がとても立体的に見えます。 (画像: PC、UE5 の高度な照明テクノロジーをオフにして視認性を向上)

植物もナナイトの恩恵を受けています。葉、茂み、花はフラットなテクスチャではなく、本物の 3D モデルになりました:

ナニテ・アンナナイツアウト

木のテクスチャはナナイトなしで高解像度に見えますが、「自然な」シェーディングがありません。しかし、Nanite では、樹皮の溝が実際に 3D でデザインされているため、独自の影が投影されます。（画像：PC）

このレベルの詳細を可能にするために、Nanite は最大 128 個の三角形 (ポリゴンの形成元) をグループに結合し、画面上のプレイヤーが認識する三角形のみを計算します。このアプローチにより、計算量が大幅に最小限に抑えられます。

ルーメンにより完璧な照明を確保

ナナイトの隣には、ルーメンこれは、アンリアルエンジン 5 の最大の成果の 1 つです。これにより、光源と反射が動的に、そして何よりも現実的に相互作用する、信じられないほどのライティングが作成されます。

現実の世界と同様に、光は実際の空間を占めて広がります。それはちょうど今、冬の薄暗い中で窓から差し込む微かな太陽光線や提灯のようにです。

基本的に、Lumen は大量の計算を必要とするレイトレーシング(正確な光線シミュレーション) ですが、ハードウェアにはるかに優しいため、リフレッシュレートに影響を与えることなく、より大規模な環境で使用できます。

ここで、屋外エリアで光がどのように分布するかを確認できます。

ルーメンアンルーメンアウト

ルーメンがない場合、オブジェクトの色はそれぞれの値によってのみ決定されますが、ルーメンがある場合、オブジェクトの色は相互に影響します。たとえば、階段の横の影が薄くなるのは、石積みに光が反射するためです。 (画像: PC、シャドウ無効)

屋内では、相互作用が非常に明白になります。

ルーメンアンルーメンアウト

この比較により、シーン内の個々のオブジェクトがどのように色の影響を受け、間接光で照らされているかが明確になります。さらに、反射はより拡散しており (結局のところ、石です)、遠近感が正確です。 (画像: PC、シャドウ無効)

ルーメンの仕組み:アンリアルエンジン 5 は、レイトレーシングに可能な限り最高の精度を使用しませんが、サンプルとして画像領域全体の照明条件を決定するはるかに少ない光線を使用します。レイトレーシングの精度が低いために通常発生する過度の画像ノイズを防ぐために、非常にきれいな表示を保証するさまざまな技術が使用されています。

たとえば、ゲームシーン内のオブジェクトの単純化された表面プロパティは、トレースする光線の数を大幅に減らすために含まれています。簡略化されたレイトレーシングプロセスの結果は、事前に計算された照明サンプルと照合され、最適な結果が滑らかなグラデーションで表示されます。

また、この技術は、たとえば、特定の領域に光が多いか、広い領域に光が少ないなどの理由で、どの画像領域が特に高い精度で計算されるか、または低い精度で計算されるかを決定します。これは、日陰の場所ではコンピューティングの負荷を回避でき、明るい場所ではより高い品質を実現できることを意味します。

これ以上の詳細を除いて、Lumen を簡略化して表現すると次のようになります。

Lumen のレイトレーシングは実際にはそれほど正確ではありませんが、明るさの情報と光の反射を十分な範囲でキャプチャします。 (画像出典: Epic Games)

アンリアルエンジン 5 は、ルーメンによる間接照明も作成し、照らされたオブジェクトの色のプロパティに従ってシーンに色を付けます。これらすべてを、以前のレイトレーシングよりも大幅に少ないコンピューティング労力で実行できます。

また、Lumen は、現在のコンソールやグラフィックスカードにインストールされているレイトレーシングコアの数に応じて表示品質を事実上無制限に拡張できるため、将来に向けて理想的に準備されています。

Lumen は、今日のゲームグラフィックスにおける煩わしさを自動的に排除します。

いわゆる画面空間反射は、ここ数年、ゲームテクノロジーの現状です。これらは、水面などに見える画像部分が複製された反射です。

これらは非常に鮮明な反射を提供しますが、反射される領域がキャラクターまたは風景内のオブジェクト (木、茂みなど) で覆われるとすぐに、迷惑な画像アーティファクトや裸の領域が発生します。

Lumen は本質的に環境を照らすための反射光を計算するため、このプロセスを使用して本物のような反射を作成できます。これらは精度が低いため粗くなっていますが、画像セクションの残りの部分の影響を受けず、完全に動的です。

反射は本当に素晴らしく、遠くからでも信じられます。（画像：PC）

影もなければ本当の光もない

3 番目の、フォートナイトを非常に見栄え良くする非常に重要なテクニックは、と呼ばれるものです。仮想シャドウマップ、これらは影の表現にとって基本的なものです。簡単に言うと、シャドウマップはオブジェクトの輪郭から生成されたテクスチャであり、必要に応じて変形させることができます。たとえば、太陽が低くなると家の影が長くなります。

Unreal Engine 5 でもこの基本原理は変わりませんが、Nanite と同様に、Epic はシャドウテクスチャを小さな領域に分割し、可視領域のみを高解像度で表示することで視野角に依存するアプローチを採用しています。これは、直射日光や月明かりにさらされる屋外の地形にも当てはまります。つまり、フォートナイトは遠く離れていても本物の影を落とします。

3 つのテクニックをすべて組み合わせると次のようになります。

ルーメン + ナナイト + 仮想シャドウマップ古典的なレンダリング手法

仮想シャドウは解像度がはるかに高く、正しい遠近感を持ち、ほつれもほとんどありません。

それで、すべてはどうなっているのですか？

Lumen、Nanite、および Virtual Shadow Maps は、よりリソース効率の高い方法でレイトレーシングなどの複雑な手法を可能にするように設計されています。アップグレードにはそれなりの代償が伴いますが、最新のコンソールではそれほどの費用はかかりません。 Xbox Series X で行った分析では、このタイトルは常にきれいに動作しました。

60 fps モードでは、途切れることなくゲームをプレイできました。

120 fps モードも完全に安定していました。

ただし、新しい Unreal Engine 5 機能のすべてがコンソールの 120 fps モードで有効になるわけではありません。直接比較すると次のようになります。

60fps;ルーメン、ナナイト、仮想シャドウマップ 120fps; UE5 機能なし

画像の鮮明さに関しては、どちらのモードでも解像度が一貫して高いということしか報告できません。コンピューティング負荷が高くてもその状態を維持できるように、Epic 独自のスケーリングアルゴリズムがバックグラウンドで動作します。低解像度の画像から、より鮮明な同等の類似画像を生成します。AMDの超解像度プロセス、CD Projekt REDを含むサイバーパンク 2077そしてそれ今後の次世代アップデートからの3人目のウィッチャーが入ります。

ラグだけが頭の痛い問題でした。リリース後の数日間は、何度もラグに悩まされ、高速スプリントやフェンスを越える素早いスイングがゴムバンドによって何度も中断され、数メートル後退してしまいました。これがシーズン初めの高いサーバー負荷によるものであり、ゲームの技術的な問題ではないことを願っています。