次の世代のインタラクティブレンダリング5つの挑戦と10の滅ぶべき技術

次の世代のインタラクティブレンダリング
5つの挑戦と10の滅ぶべき技術
@masafumi
http://www.shader.jp

12年4月15日日曜日

本日の話
• 本日はゲームにおけるハイエンド3Dグラフィック
スの話題をやります

• その中でも次の世代の5つのチャレンジと現行世代
で終わりにする10の技術の話をまとめてします

• 作ってみたら話題が多すぎて時間内におさめるのに
色々と駆け足になっちゃうのですみません

• あと、微妙に主張のわからない点も駆け足で


自己紹介(@masafumi)
• とあるゲーム開発会社のグラフィックスR&Dエン
ジニア

• 家庭用タイトルの開発経験とテクニカルアーティ
スト部署にいましたが、現在の主な業務はグラ
フィックスに関するR&D

• Shader.jpというサイトをやってます

• http://www.shader.jp Twitterは、@shaderjp

• 個人blogとかも上のサイトからリンク有ります


元ネタは2つ
• 次世代グラフィックスを作っていくための2つの問題提起

• 5 Major Challenges in Interactive Rendering

• http://www.slideshare.net/DICEStudio/5-major-challenges-in-interactive-
rendering

• EA DICEのレンダリングアーキテクトのJohan Andersson氏がSIGGRAPH 2010
でやったセッション

• 10 Things That Need To Die For Next-Gen

• Ready at Dawn Studiosの人

• http://mynameismjp.wordpress.com/2011/12/06/things-that-need-to-die/

• 解決してしまった話題は補足しながら取り上げます


次の世代？
• ひとまずDirect3D11世代グラフィックス

• 多くの開発者、エンジンがひとまずこの世代を次の世代と
認識している

• モバイルではいつ？

• Windows 8(ARM版、タブレット)、Windows Phone 8

• APIだけはDirect3D11.1使える

• フル機能が来るわけでは無いが部分的には取り入れ
られる可能性がある

• OpenGL ES 2.0の次っていつなんでしょうね？


ゲームエンジンにおけるDirect3D11

• Unreal Engine

• 3.5やUDKでは対応

• 4.0がどうなるかは不明だが対応してると思われる

• Unity

• GDC 2012で次世代版のセッションがあったが鋭意対応中の模様

• Mastering DirectX 11 with Unity
http://developer.download.nvidia.com/assets/gamedev/ﬁles/gdc12/
GDC2012_Mastering_DirectX11_with_Unity.pdf

• CryEngine

• 3で対応。3.4で一般の開発者も使えるっぽい

• この辺のエンジンでDirect3D11向けに開発するなら今回の話題は関係するかも


今日の話の対象者

• グラフィックスエンジニア
• プログラマ
• ゲームエンジンのグラフィックス担当
エンジニア

• テクニカルアーティスト
• ビジュアルアーティスト

今日の話から得られること

• 次世代グラフィックス開発で大事なこととそうで無
いこと

• 次世代になったら、「新しいことを始める」という
ことだけでなく「古い悪習を改める」ことも重要

• 次の世代のグラフィックスを実現するために何を学
ぶ必要があるか？

• 海外向けの製品作ってる方は海外向けグラフィック
スのディレクションのヒントになるかも


5つのチャレンジの話
• CINEMATIC IMAGE QUALITY

• ILLUMINATION

• PROGRAMMIBILTY

• PRODUCTION COSTS

• SCALING

• 将来のゲームのグラフィックスが解決しないと行けない
問題とBattleﬁeld 3のFrostbite 2.0の取り組みについて


Frostbite 2.0
• Battleﬁeld 3のエンジン

• EA DICEが開発してEA傘下の開発会社で使われ始めてる

• EAという巨大パブリッシャーが内製してる

• ゲームエンジンを外部から買ってくるという発想ではなく、自ら作って傘下
のスタジオで使っていくという考え方は注目

• 採用タイトル

• Need for Speed: The Run(レース)

• Medal of Honor: Warﬁghter(FPS)

• Command & Conquer: Generals 2(RTS)

• 他いろいろあるらしい


CINAMA QUALITY
• 映画のクオリティ

• 単に高画質...というわけではない

• 達成するための要素

• エイリアシング

• モーションブラー、DoF

• 透過物

• ジオメトリ


ILLUMINATION

• イルミネーションのトピックは3つ
• Global Illumination
• Shadow
• Reﬂaction


Global Illumination


Global Illumination
• ムードの構築、地面の環境表現に使う

• 現行は、静的な手法（ベイクや静的シーン向けの手法）

• ダイナミックな手法が必要

• ダイナミックな環境への対応

• 興味深く難しいケース

• 大規模な環境の破壊（形が変わっちゃうケース）

• 1フレームだけマズルフラッシュ（銃とかの閃光）とか
するケース


Enlighten
Tile-based Deferred Rendering

( )
Enlighten

(CPU)

動的オブジェクトは
影響を与えてない A Real-time Radiosity Architecture より
http://www.slideshare.net/DICEStudio/siggraph10-arrrealtime-radiosityarchitec


Shadow


Shadow mapの問題点
• 影表現にShadow mapが使われてるけどこれ
が完全な解決策では無い

• エイリアシング、解像度のマッチング、フィ
ルタリング、管理、カリング

• 半透明物の影
• 半影
• エリアライトがソースの影

いくつかの解決策
• SIGGRAPH 2010時点には無かった論文が出て
る

• 解像度のマッチング

• Rectilinear Texture Warping for Fast
Adaptive Shadow Mapping
http://www.cspaul.com/wiki/doku.php?
id=publications:Rosen.2012.I3D

• 半透明物の影

• Colored Stochastic Shadow Maps
http://graphics.cs.williams.edu/papers/
CSSM/


多光源影
• Battleﬁeld 3なんかはTile-
based Deferred Rendering
で1000個の光源のライティ
ングに成功したが...

• Shadow map用の光源に
なってない

• 次のステップは数100個の光
源がShadow map用に使え
ること


Reﬂections


Reﬂections
• 今のところやられてること

• 環境マップ

• 将来的に光源が数100に成るようなケースで正しい？

• 多光源影問題

• Planar reﬂections

• 斜面とか複数の壁とか窓とか問題

• 多光源で安定的に使える手法を考える必要がある

• レイトレーシングまでやらないとだめ？

• ラスタライゼーションとハイブリットな手はないか？


PROGRAMABILITY
• なんだかんだグラフィックス処理は固定されてる
• 伝統的なラスタライゼーション
• プログラマブルなブレンド
• 柔軟なテクスチャフィルタリング
• これらはまだまだ出来ない
• Computeで独自のレンダリングパイプラインを
完全に構築するのはまだまだ無理がある


PRODUCTION COST
• 品質の向上や豪華にしなくちゃいけないのにコストは
増やせない

• でも、ますますコストは上がる

• イテレーションタイムが品質向上と低コスト化に重要

• いわゆるゲームエンジンを採用する時によく出る話

• Frostbite 2.0のワークフロー到達まで20年かかった


プロダクションコストをリダクションする

• 改善点
• 速いワークフローとツール
• プロシージャルを使ったコンテンツの生成
• もっと共有化、再利用

• 大きな問題だけど、今回はカバーしきれない
（元のスライドではここまで）


SCALING UP
• 拡大化していくゲームに対して何が問題でその対策

• GPUモデルは柔軟になってきてるが...

• パフォーマンス/バンド幅が問題

• もっと欲しいモノ

• パフォーマンス、バンド幅、メモリ

• コンテント、ディティールとクオリティ


Scaling upに対する描画テクニック

• ディファードシェーディングと4x MSAA

• 注釈従来Deferred ShadingとMSAAの組み合わせ
は相性が悪いと言われてたので

• Quad-based forward shading with 1pixel triangles

• 1ピクセル未満の三角形の描画の話

• GPUへの命令発効API

• 影やリフレクション100程度の小規模なレンダリング
単位で


WorldのScaling up
• World(Terrainとか)のScaling upのための試み

• 静的なWorldから（ゲームとして）没入できるインタラクティブなWorld
へ

• ユニークである（繰り返しやパターンじゃ無い）

• ディティールの向上

• （地形が）変わる、破壊可能

• (プロシージャル)

• 大規模なシーンはゲームに限らずチャレンジな要素


10の滅ぶべき技術
1. Phong / Blinn Phong

2. Specular Aliasing

3. SSAO

4. DXT5 Normal Maps

5. Geometry Aliasing

6. Crappy Tone Mapping

7. No GI

8. Crappy Depth of Field and Motion Blur

9. Sprite-based Lens Flares

10. Simple Fog


Phong / Blinn Phong
• Phongは

• Blinn Phongは少しマシ

• Energy-conserving Blinn-Phong
http://renderwonk.com/publications/s2010-shading-course/
hoﬀman/s2010_physically_based_shading_hoﬀman_b_notes.pdf

• Cook-Trance

• シェーダヘビー

• BRDF

• 特に異方性

• 特に異方性BRDFが使えるのが理想


Specular Ailasing
• スペキュラーハイライトのエイリアシング
• Stephen Hillと言う人が紹介してるテクニッ
クがいいよ

• http://blog.selfshadow.com/
2011/07/22/specular-showdown/

• Direct3D11ハードウェアならSelective
supersamplilngという手がある


SSAO
• 大規模空間をAmbient Occlusionする際にSSAO
の問題がある

• 特に、描画解像度から解像度を落として処理する
タイプの手法で問題がでる

• 描画解像度を落とさないと重い

• ※注.これは元ネタの人の私見だそうですが、問題
点の指摘は正しい


DXT5 Normal Maps
• 法線マップの圧縮の話

• BC5(3Dc / DXN)使え

• DXT5と同じサイズで高クオリ
ティ
DXT5
• 比較の参考はUDKのドキュメント
が参考になる
http://udn.epicgames.com/
Three/
NormalMapFormatsJP.html

• 右の画像の出展は上記UDKのもの
BC5


Geometry Aliasing
• ジオメトリ部分（シルエットとかディティール）のエイリアシング

• Deferred RenderingやHDRレンダリングがアンチエイリアシング処理をやや
こしくしてる

• 素直にMSAAしにくいケース

• MLAAやFXAAはあくまで応急的

• Deferred Renderingのアンチエイリアス処理に関しては、Intelの手法が解決
の良い糸口になりそう
http://software.intel.com/en-us/articles/deferred-rendering-for-
current-and-future-rendering-pipelines/

• トーンマッピングに関する改善策
http://forum.beyond3d.com/showpost.php?
p=1595484&postcount=1094


アンチエイリアシング比較

テキスト

SMAA: Enhanced Subpixel Morphological Antialiasingでの比較
http://www.iryoku.com/smaa/

Crapy Tone Mapping
• 線形な手法とReinhardの手法はナシ

• 物理的には正しくないから

• Reinhardの Photographic Tone Reproduction for Digital
Images
http://www.cs.utah.edu/ reinhard/cdrom/tonemap.pdf

• キーワードは、Filmic Tone Mapping

• John Hableの提案手法からはじめよう

• Uncharted 2の手法
http://ﬁlmicgames.com/Downloads/GDC_2010/
Uncharted2-Hdr-Lighting.pptx


No GI
• GIを使わないこと
• みんながみんな使わないなら無くて
もいいけど、使うようになると目立
つ、使わざるを得ない

• 5つのチャレンジとかぶってるのであん
まりここは深くつっこまないです


Crappy Depth of Field and Motion Blur

• この分野は先端のゲームエンジンで色々とやられてる

• CryTek:
http://www.crytek.com/sites/default/ﬁles/
S2011_SecretsCryENGINE3Tech_0.ppt

• DICE:
http://publications.dice.se/attachments/
BF3_NFS_WhiteBarreBrisebois_Siggraph2011.pptx

• Epic:リンク消失

• まだいい手がありそう

• NVIDIAの手法 Real-Time Stochastic Rasterization on Conventional
GPU Architectures
http://research.nvidia.com/publication/real-time-stochastic-
rasterization-conventional-gpu-architectures


Sprite-based Lens Flares
• スプライトベースのレンズフレア

• 物理ベースの手法にしましょう

• SIGGRAPH 2011の Physically-Based Real-
TimeLens Flare Rendering
http://www.mpi-inf.mpg.de/resources/
lensﬂareRendering/

• 光学的にレンズのシミュレートをして実装してい
る


Simple Fog
• 深度ベースでフォグかけるのはナシ
• 深度ベースなんて物理的に正しいわけ
がないw

• 物理ベースの散乱モデルにしていきま
しょう


おしまい
• 次の世代は物理的な正しさをしつこく言われるようになり
そう

• 物理的に正しい表現を見抜く目ってありますか？

• もう一つのキーワードは「フィルム」

• 映画の人たちのやってること、表現、演出を落とし込む

• スライドはちょいと手を入れてhttp://www.shader.jpの方
で公開時にお知らせします


質疑

• あれば何かどうぞ？


次の世代のインタラクティブレンダリング5つの挑戦と10の滅ぶべき技術

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Similar to 次の世代のインタラクティブレンダリング5つの挑戦と10の滅ぶべき技術

次の世代のインタラクティブレンダリング5つの挑戦と10の滅ぶべき技術