A l'occasion de la Game Developers Conference 2013 qui se tenait il y a quelques jours à San Fransisco, de nombreuses nouveautés concernant les jeux-vidéos ont été présentées. Notamment les dernières évolutions impressionantes des moteurs de jeux, et leurs rendus en temps-réel. Ci-dessous, quelques démos des moteurs de jeux nouvelle génération, qui feront tourner les jeux-vidéos de demain. 

Les moteurs de jeux nouvelle génération

Unreal Engine 4

Ces deux démos techniques sont calculées à 100% en temps réel par le moteur de rendu Unreal Engine 4, développé par Epic. La 1ere, Infiltrator, tourne sur un PC avec un processeur grand public, 16Go de mémoire vive et une GTX 680. La deuxième, Elements, sur une Playstation 4. Plutôt bluffant non ?

  1. Epic Unreal Engine 4 "Infiltrator" Real-Time Demo Crédits L
    At GDC 2013, Epic Games released the Unreal Engine 4 "Infiltrator" demo, running 100% in-engine in real time, showing off UE4's high-end rendering features as well as the latest tools.
  2. Epic Unreal Engine 4 "Elemental" demo for PlayStation 4 Crédits L
    At the PlayStation Meeting 2013, Epic Games showed its new Unreal Engine 4 "Elemental" demo, the first public real-time demonstration for PlayStation 4.

Cry Engine 3

Cry Engine 3 est le moteur développé par Crytek, la société derrière Crysis. Vous pouvez d'ailleurs télécharger gratuitement le kit de dévelopement depuis leur site, pour un usage non commercial. La encore, le rendu temps réel est impressionant. Les effets d'illuminations, de profondeur, la gestion des flares et des effets de lumières HDR , les rendus sur les végétaux, les simulations physiques.. Tout est fait pour plonger le joueur dans un environnement immersif. 

  1. Crytek CryEngine3 Tech Trailer L

Fox Engine

Fox Engine est le moteur de jeu développé par Konami, qui fera tourner Metal Gear Solid 5. La gestion des visages, avec un système de scan 3D sur des sculptures en argile donne des personnages toujours plus réalistes. Les similitudes entre les photos réelles et les rendus 3D sont également impressionantes.

  1. Konami FOX ENGINE Tech Demo from GDC 2013 Crédits L
    During his keynote at the 2013 Game Developers Conference, Metal Gear Solid creator Hideo Kojima demonstrated some of the capabilities of his new Fox Engine. Here's a quick supercut that hits all the highlights in under four minutes.

Frostbite 3

Frosbite 3 est le moteur développé par Dice qui fera tourner entre autres Battlefield 4. Pas de démo technique pour le moment, mais 17min de Gameplay, qui donne un aperçu concret du jeu, et donc de ce qui est calculé en temps réel. 

  1. EA - Dice Battlefied 4 - 17min Gameplay L

Luminous Studio

Pour son futur moteur de jeu, Square Enix met en avant une simulation complexe des cheveux, que vous pourrez découvrir dans la vidéo ci-dessous.

  1. Square Enix Luminous Studio - Mustache technology demo L
  2. Square Enix Luminous Studio - Final Fantasy Real Time Tech Demo L

Les techniques employées

Tout comme le plugin Element, les moteurs de rendu des jeux se basent sur les GPUs (processeur graphique)pour calculer leurs images en temps réel, et ne supportent pas les rendus par lancer de rayon (raytracing). Le principal inconvénient est de ne pas pouvoir générer les réflexions, réfractions et transparences de manière réaliste. Aujourd'hui, seul le raytracing supporte ces calculs physiques, mais est gourmand en ressource. Il faudra attendre encore quelques années avant de pouvoir profiter de rendus par lancer de rayons en temps réel. 

En attendant, les développeurs mettent au point des parades, pour simuler en temps réel des effets de réflexions, d'éclairage et d'ombrages réalistes, sans raytracing.
Le SSAO (Screen Space Ambiant Occlusion) et le SSDO (Scene Space Directional Occlusion) permettent par exemple de simuler l'occlusion ambiante en temps réel. Le Bump, le Normal et le Parallax mapping sont différentes techniques pour obtenir des effets de reliefs complexes sur des géométries simples (peu de polygones), le tout avec des temps de calculs très rapides.

Ces nouveaux moteurs introduisent de nouvelles techniques, permettant d'obtenir des rendus toujours plus réalistes. Merci à Tim pour la liste : 

  • Tesselation (division des polygones pour que ce soit plus lisse et plus détaillé)
  • Bokeh sur la profondeur de champs (comme le plugin After Effects Lenscare de Frischluft par exemple)Moteurs de particules (souvent animées par des vortex). Il devrait y en avoir dans tous les jeux, c'est un peu comme l'arrivée de Particular dans After Effects
  • Animation procédurale
  • Shaders (Matériaux) largement améliorés (SubSurface Scattering pour la transparence de la peau notamment)
  • Abandon du Blinn–Phong shading pour du BRDF (ensemble de fonctions permettant de calculer l'interaction de la lumière sur les matériaux de manière très précises, comparables aux matériaux de la vie réelle)
  • Gestion des cheveux

Avec ces nouvelles techniques, les effets calculés en temps réel par les moteurs de jeux sont de plus en plus réalistes, tant au niveau de l'image que des simulations physiques. Reste à développer toujours plus l'Intelligence Artificielle présente au sein de ces jeux, pour obtenir bientôt une expérience proche du "film interactif".

Vers un rapprochement du jeu vidéo et du cinéma 

Vu la qualité toujours grandissante de ces moteurs de rendus, on peut se demander quand est-ce que l'on verra des films d'animations entièrement réalisés sur des moteurs de jeux ?
Crytek a bien saisi le potentiel de ces moteurs pour l'industrie du cinéma et des effets spéciaux, et a mit au point le CryEngine Cinebox. 
Cinebox est une plateforme basée sur le CryEngine, permettant la réalisation de contenu audiovisuels en temps réel. Que cela soit pour des prévisualisations (simulations souvent en très basse qualité permettant de se projeter avant de tourner une scène) ou des rendus finaux, nul doute que les moteurs de jeu ont un bel avenir au sein des studios de post-production. Digital Domain et Fox CineDev font d'ailleurs parti des beta testeurs de ce nouvel outil. 
Les cinématiques de jeux, qui sont toujours très impressionantes, seront peut-être d'ailleurs bientôt conçues directement à partir d'images in-game, qui sait !

A quand le temps réel dans nos applis ?

Même si les choses évolue, dans le monde de l'animation 3D telle que nous le connaissons, nos logiciels s'appuient la plupart du temps sur du raytracing, et rare sont ceux se basant sur les GPU. 
Nos temps de rendus fluctuent entre quelques secondes par images à plusieurs dizaines de minutes pour la 3D. Au plus les machines deviennent puissantes, au plus les simulations deviennent poussées, et les temps de calculs n'ont au final pas vraiment évolués. A l'inverse, les moteurs de jeu arrivent à calculés jusqu'à 60 images par seconde. 

Mais cela changera surement bientôt. De nouveaux moteurs de rendu basé sur le calcul GPU font leur apparition, comme par exemple Octane, disponible en beta sur Cinema 4D. Les rendus obtenus sont réalistes, et calculés en une fraction du temps habituellement nécessaire. 
Bien sur, tout n'est pas parfait. Il faut notamment utilisé des matériaux et des éclairages propriétaires, ce qui rend compliqué un retour en arrière. Mais il y a fort à parier que le rendu GPU va prendre de l'ampleur dans les années à venir, et qu'il sera intégré nativement au sein des suites 3D, même si cela passe par une réécriture partiel des moteurs de rendus actuels. 

Nul besoin d'être devin pour imaginer que dans quelques années, il sera possible de calculer des images photo-réalistes quasiment en temps réel sur des machines grand public abordable. On pourra alors se concentrer pleinement sur l'aspect créatif de la production, et passer un peu moins de temps sur les réglages et les optimisations, pour réduire encore et toujours nos temps de calculs. Le rêve de nos clients, et leur appétit insatiable de modifications !