Unreal Engine 5 – wszystko, co wiemy o silniku Epic Games

Zaprezentowany w 2020 roku Unreal Engine 5 zachwycił możliwościami technologicznymi. Czy przełożą się one na jakość grafiki w grach? Czy doczekamy się rewolucji? Kiedy pojawią się pierwsze tytuły na tym silniku i czy zbliżą się one wyglądem do pokazów? Temat budzi wiele pytań – oto omówienie najważniejszych cech silnika Epic Games.

Unreal Engine 5 – historia o tym, co w silniku Epic Games piszczy

Pierwsza prezentacja dema technologicznego Unreal Engine 5, działającego w czasie rzeczywistym na konsoli PlayStation 5, wzbudziła wiele pozytywnych emocji. Podczas pokazu zademonstrowano nowości, na jakie mogą liczyć deweloperzy gier w nowym silniku firmy Epic Games. Wówczas cała uwaga skupiona była wokół technik dumnie określonych mianem Nanite i Lumen, ale to raptem dwie z kilku nowości Unreal Engine 5, które przybliżę w tej publikacji.

Unreal Engine 5 – najważniejsze cechy:

  • Nanite
  • Lumen
  • Otwarte światy: World Partition, One File Per Actor, Data Layers
  • Animacje: Control Rig, Pose Browser, Full-Body IK, Motion Warping
  • MetaSounds
  • MetaHuman Creator
  • Temporal Super Resolution (TSR)
  • Chaos Physics
  • Quixel Megascans i Mega Assemblies

Nanite – next-genowa geometria  

Nanite było jednym z dwóch kluczowych nowych technik, które zadebiutowały w silniku Unreal Engine 5 i zostały zaprezentowane w demie Lumen in the Land of Nanite. Czym jest Nanite? Jest to zwirtualizowany system geometrii mikrowielokątów, dzięki któremu deweloperzy mogą stworzyć niesamowicie szczegółowe obiekty geometryczne. Nanite pozwala na bezpośrednie zaimportowanie plików źródłowych o filmowej jakości (np. skanów fotogrametrycznych), a poziom detali jest automatycznie skalowany w czasie rzeczywistym. Utrata jakości jest (niemal) niezauważalna.

W demie technologicznym z 2020 roku pojawiło się aż 485 posągów, które przekładają się na 16 miliardów trójkątów wyświetlanych bez spadku wydajności. Nanite robi wszystko za nas. Co więcej, renderuje tylko niezbędną liczbę trójkątów, by nie można było dostrzec utraty jakości w elementach wyświetlanych w danej scenie. Podsumowując, z tą techniką deweloperzy są w stanie osiągnąć niespotykany dotąd poziom szczegółowości. Pachnie nową generacją, nieprawdaż?

Lumen – czym jest i jak bardzo odmieni wygląd gier?

Lumen jest domyślnym systemem dynamicznego globalnego oświetlenia i odbić w Unreal Engine 5. Bierze on pod uwagę różne czynniki, takie jak kąty padania promieni słonecznych czy liczbę źródeł światła. W związku z czym cienie czy odbicia dynamicznie reagują na wszelki zmiany w renderowanym środowisku, niezależnie od jego skali. Deweloperzy mogą opracować z pomocą tej techniki znacznie realistyczniejsze sceny, w których oświetlenie dostosuje się w locie do zmian w wyglądzie otoczenia.

Lumen korzysta z programowego ray tracingu, ale na systemie z odpowiednią kartą graficzną lub konsolach PS5 i Xbox Series X/S może działać również w trybie sprzętowego RT, by jeszcze bardziej poprawić jakość grafiki oraz zniwelować wszelkie niedoskonałości i uproszczenia (np. odbić). UE5 nie tylko zapewnia lepsze możliwości, by osiągnąć oprawę wizualną coraz bliższą fotorealizmowi, ale także przyspiesza znacząco proces realizacji założonego przez deweloperów celu.

UE5 przyjazne dla twórców otwartych światów: World Partition, One File Per Actor i Data Layers

Unreal Engine 5 sprzyja budowaniu otwartych światów. Pierwszym wartym wzmianki systemem jest World Partition, który zmienia sposób zarządzania nimi. Automatycznie dzieli je na siatkę, przesyłając strumieniowo tylko wymagane komórki. One File Per Actor sprawia, że deweloperzy mogą działać na tym samym obszarze bez wpływu na pracę innych. Z kolei Data Layers  pozwala tworzyć różne odmiany tego samego świata (np. za dnia i nocy). Funkcje te przyspieszają pracę.

Unreal Engine 5 z nowymi sposobami tworzenia animacji: Control Rig, Pose Browser, Full-Body IK i Motion Warping

Realistycznie wyglądające postacie wymagają równie realistycznych animacji, by wywołać pożądany efekt. Za pomocą narzędzia Control Rig deweloper ma kontrolę nad siatką szkieletową – może on z dużą łatwością generować nowe lub modyfikować już istniejące animacje. Pose Browser pozwala na zapis póz jako gotowych elementów, które potem można wykorzystać w edytorze Unreal.

unreal engine 5 postać wkraczająca do lokacji

Gracze są coraz bardziej odzwyczajeni od „drewnianych” animacji, więc oczekiwania względem (zwłaszcza wysokobudżetowych) gier rosną z generacji na generację. System Full-Body IK sprawia, że twórcy mogą tworzyć naturalne ruchy postaci z większa łatwością. Natomiast Motion Warping pozwala na dynamiczne dostosowanie ich do różnych celów (np. przeskakiwania przez ściany o innej wysokości) za pomocą wyłącznie jednej animacji.

MetaSounds – pełna kontrola nad dźwiękiem

Unreal Engine 5 zmienił diametralnie sposób tworzenia dźwięków wraz z systemem MetaSounds. Daje on projektantom całkowitą kontrolę nad generowaniem wykresów cyfrowego przetwarzania sygnałów (DSP) dla źródeł dźwięku i pozwala zarządzać wszystkich aspektami renderowania audio z większą dokładnością niż wcześniejsze narzędzie. Projektanci mogą tworzyć dźwięki w czasie rzeczywistym, dowolnie je mieszać i dostosowywać proceduralnie wygenerowany dźwięk do innych źródeł audio. Muzyka z nieskończoną ilością wariacji? To jest możliwe z UE5.

MetaHuman Creator – fotorealistyczne twarze postaci coraz bliżej

MetaHuman Creator nie jest nowością dla UE5 (wymaga wersji 4.26.2 lub wyższej), ale musiałbym się potem spowiadać, dlaczego o tym nie wspomniałem. Wygląd postaci i twarzy w minionej generacji wzniósł się na wysoki poziom, ale biorąc pod uwagę rozwój grafiki w grach, to tylko początek drogi ku fotorealizmowi. Epic Games opracowało narzędzie do tworzenia niezwykle szczegółowych postaci za pomocą specjalnego, opartego na chmurze Unreal Engine Pixel Streaming kreatora MetaHuman.

Uwzględnia on ubrania oraz najdrobniejsze szczegóły, takie jak rysy twarzy, zmarszczki i piegi, ale najważniejsze jest to, że wprowadzenie wszelkich zmian nie wymaga od grafików, by ślęczeli tygodnie lub miesiące nad modelowaniem postaci, zwłaszcza że modele w grach są coraz bardziej złożone. W kreatorze MetaHuman zajmuje to godziny, czasami nawet minuty. Deweloperzy mogą stworzyć w edytorze postać gotową od razu do zaimplementowania w projektach na silniku Unreal.

Temporal Super Resolution (TSR) – czy będzie nową konkurencją dla NVIDIA DLSS?

Epic Games zdradziło, że jedną z kluczowych nowości w UE5 będzie powstająca we współpracy z AMD technika Temporal Super Resolution (TSR), która brzmi bliźniaczo podobnie do wydanego niedawno FidelityFX Super Resolution. Czyżby szykowała się kolejna konkurencja dla NVIDIA DLSS, która jednak będzie dostępna nie tylko na PC (z kartami graficznymi obsługującymi co najmniej Shader Model 5.0), ale także na PS5 i Xboksach Series X i S? 

unreal engine 5 walka z przeciwnikiem

TSR to nic innego, jak nowa technika upskalowania obrazu, której celem jest uzyskać jakość zbliżoną do natywnej rozdzielczości 4K przy wydajności w 1080p. Na przykład scena w demie Valley of the Ancient, która była renderowana w natywnym Ultra HD, działała w ok. 18 fps. Natomiast w Full HD – z włączonym TSR – średnia wydajność wyniosła 43 klatek na sekundę przy jakości obrazu wyższej niż natywna rozdzielczość, ale niższej niż pełnoprawne 4K. 

Chaos Physics – fizyka, jakiej brakuje w grach?

Chaos Phsics to system fizyki, który obejmuje nie tylko animacje ciała postaci (i ich opadania), włosów i ubrań, ale także modele zniszczeń i jazdy pojazdami oraz symulację płynów. Ma on wnieść realizm w grach na jeszcze wyższy poziom bez tak dużych spadków wydajności, do jakich doprowadzały rozwiązania pokroju PhysX, które zajeżdżały najmocniejsze karty graficzne. System ten nie jest de facto nowością, ale powstał od podstaw na potrzeby tytułów nowej generacji.

unreal engine 5 pokaz next-genowej geometrii

Chaos Physics sprawi, że postacie będą mogły wchodzić w interakcję z elementami otoczenia w sposób bliższy rzeczywistości. Włosy być może zareagują jeszcze bardziej realistycznie na podmuchy wiatru niż po użyciu szamponu AMD TressFX i NVIDIA HairWorks, a widok upadku bohatera z dużej wysokości będzie „bolał” jeszcze mocniej niż kiedykolwiek wcześniej.  Liczę, że nowa generacja w końcu przyniesie większe zmiany w fizyce.

Quixel Megascans i Mega Assemblies

Epic Games kupiło w 2019 roku firmę Quixel. W związku z tym Unreal Engine 5 może korzystać z największej biblioteki obrazów o fotorealistycznej jakości. Wszyscy użytkownicy edytora Unreal mają dostęp do pokaźnej kolekcji fotogrametrycznych zasobów Quixel Megascans. Co więcej, integracja aplikacji Bridge, menadżera skanów 3D, z interfejsem UE5 umożliwia łatwe przeciąganie i upuszczanie zawartości z biblioteki Megascans do edytora.

Firma Epic Games wprowadziła również nowy rodzaj zasobów: Mega Assemblies. Są to kolekcje pojedynczych skanów, które składają się na większe, gotowe elementy np. środowiska naturalnego, takie jak formacje skalne. Wypełnianie lokacji zawartością staje się dzięki temu szybkie i niezwykle łatwe. Deweloperzy nie tylko mogą błyskawicznie budować otoczenie, ale także jego jakość jest bliska fotorealizmowi dzięki wykorzystaniu skanów fotogrametrycznych.

unreal engine 5 fotorealistyczne twarze

Kiedy premiera Unreal Engine 5 i pierwsze gry na silniku Epic Games?

Unreal Engine 5 jest dostępne od 26 maja 2021 roku jedynie w ramach wczesnego dostępu (ang. Early Access) dla wszystkich zainteresowanych deweloperów. Pełna wersja silnika ma być gotowa na początku 2022 roku. Niestety, Epic Games nie ujawniło konkretnej daty premiery Unreal Engine 5. Mam nadzieję, że tym razem uda się dotrzymać ustalonego terminu.

Unreal Engine 5 jest dostępne za darmo. Można korzystać z tego silnika w projektach komercyjnych bez żadnych opłat do czasu, gdy przychód z danej gry osiągnie minimum milion dolarów brutto. Ten zapis w umowie licencyjnej dotyczy nie tylko wielkich zespołów deweloperskich, ale obejmuje także niezależne studia. Po przekroczeniu tej kwoty Epic Games pobiera 5% przychodu.

unreal engine 5 wyświetla posągi o najwyższej jakości

Epic Games pozwala na łatwą migrację z Unreal Engine 4 na UE5, dzięki czemu można zacząć pracę nad daną grą na starszej wersji silnika, a potem przejść na nowszą, która jest wstecznie kompatybilna z UE 4.26. Jest to już możliwe dzięki programowi Early Access. Wielu producentów, wśród których znalazło się należące do koncernu Microsoft studio Ninja Theory, już wcześniej ogłosiło, że zamierza przejść na nową wersję silnika.

Jakie gry powstają na Unreal Engine 5? Według zapowiedzi Fortnite, popularne battle royale od Epic Games, miało przejść na nowy silnik w połowie 2021 roku, ale ten termin może nie być dłużej aktualny. W planach są m.in. Hellblade II: Senua’s Saga i BioShock 4. Część gier, takich jak Avowed, dopiero zapewne czeka na (nieuniknioną) przesiadkę. Jednak produkcje pokroju STALKER-a 2, udowadniają, że nie trzeba UE5, by poczuć oddech nowej generacji.

[AKTUALIZACJA 12.08.21] Ukraińskie studio GSC Game World potwierdziło, że STALKER 2 jest obecnie tworzony na silniku Unreal Engine 5. Nie zmienia to jednak zbyt wiele dla graczy. FPS ma mieć premierę 28 kwietnia 2022 roku i spodziewam się, że w przyszłym roku ukaże się więcej tytułów opartych na nowym silniku.

Nie będzie to jednak pierwsza gra na UE5. Ma nią być Fortnite. Epic Games ma przenieść się na nowy silnik w ósmym sezonie, który powinien wystartować w połowie września 2021 roku.

Unreal Engine 5 – wymagania sprzętowe

Unreal Engine 5 obsługuje nie tylko komputery z systemami Windows, macOS i Linux, ale także konsole starej i obecnej generacji oraz urządzenia mobilne działające pod kontrolą iOS-a i Androida. W tym miejscu muszę jednak zaznaczyć, że Nanite i Lumen są obecnie zarezerwowane wyłącznie dla PC, PlayStation 5 i Xboksów Series X i Series S, ale trwają prace nad dostosowaniem Nanite do innych platform.

Jakie wymagania sprzętowe ma Unreal Engine 5? W gruncie rzeczy do podstawowej pracy wystarczy komputer, który Epic Games zaleca do UE4, czyli:

Jakie wymagania sprzętowe do Unreal Engine 5?

  • System operacyjny: Windows 7 lub 64-bitowy Windows 10
  • Procesor: czterodzeniowy procesor Intel lub AMD o taktowaniu 2,5 GHz
  • Pamięć RAM: 8 GB
  • Karta graficzna: kompatybilna z DirectX 11 lub 12

Jaką wydajność powinien mieć PC do Unreal Engine 5?

  • System operacyjny: 64-bitowy Windows 10
  • Procesor: sześciordzeniowy Intel Xeon E5-2643 3,4 GHz
  • Pamięć RAM: 64 GB
  • Karta graficzna: NVIDIA GeForce GTX 970
  • Dysk: 256 GB SSD (system); 2 TB SSD (na dane)

Epic Games zaznaczyło jednak, że niektóre nowości dostępne w UE5 Early Access (Nanite i Lumen), wymagają znacznie mocniejszych podzespołów. Do udostępnionego w maju 2021 roku dema technologicznego Valley of the Ancient zaleca następującego PC w celu uzyskania wydajności na poziomie 30 fps:

Minimalne wymagania sprzętowe do dema Valley of the Ancient:

  • Procesor: brak danych
  • Pamięć RAM: 32 GB
  • Karta graficzna: NVIDIA GeForce GTX 1080 lub AMD RX Vega 64 z 8 GB VRAM-u
  • Dysk: szybkie SSD NVMe; 100 GB wolnego miejsca

Rekomendowane wymagania sprzętowe do dema Valley of the Ancient:

  • Procesor: 12-rdzeniowe CPU o taktowaniu 3,4 GHz
  • Pamięć RAM: 64 GB
  • Karta graficzna: NVIDIA GeForce RTX 2080 lub AMD Radeon RX 5700 XT
  • Dysk: szybkie SSD NVMe; 100 GB wolnego miejsca

Unreal Engine 5 – demo technologiczne razy dwa

Wisienką na torcie tego omówienia są dema technologiczne Unreal Engine 5, którymi Epic Games pochwaliło się w maju 2020 roku (Lumen in the Land of Nanite) i 2021 roku (Valley of the Ancient). Pierwsze działało w czasie rzeczywistym na PS5 (w dynamicznej rozdzielczości 1440p przy 30 fps), natomiast drugie – na Xboksie Series X. Jeśli nie mieliście jeszcze okazji ich obejrzeć, to zapraszam do podziwiania widoków, a jest co podziwiać:

Unreal Engine 5 Alpha Point Tech Demo [AKTUALIZACJA 27.07.21]

Podczas tegorocznego wydarzenia Game Developers Conference (GDC 2021) studio The Coalition, twórcy Gears of War 4 i Gears 5, pokazali demo technologiczne Unreal Engine 5, które działało na konsoli Xbox Series X. Jest ono nad wyraz skromne w porównaniu do dotychczasowych pokazów przygotowanych przez firmę Epic Games, ale tylko 10% zasobów pochodzi z biblioteki skanów fotogrametrycznych Quixel Megascans. Reszta jest efektem autorskiej pracy zespołu deweloperskiego.

Demo Alpha Point nie przedstawia żadnej gry The Coalition. Daje jednak przedsmak tego, co można osiągnąć przy pomocy potężnych narzędzi, jakie skrywa w sobie UE5. Czy tak może wyglądać Gears 6? Do stworzenia zaprezentowanej sceny, które przykuwa wzrok szczegółowością otoczenia i oświetleniem, autorzy gry wykorzystali przeszło 100 milionów trójkątów.

Równie dobre wrażenie pozostawił model postaci. Ciało i twarz składają się odpowiednio z 160 tys.  i 31 tys. trójkątów, z kolei włosy to 3,25 mln trójkątów, a wraz z zarostem zbliżają się do 3,5 mln (!). Jeśli jesteś zainteresowany większą dawką technicznych szczegółów na temat dema technologicznego Unreal Engine 5 Alpha Point, to odsyłam do pełnego zapisu prezentacji:

Czy Unreal Engine 5 przyniesie rewolucję, o jakiej (nie) śniliśmy?

Nie wszystkie opisane przeze mnie funkcje mają swój początek w Unreal Engine 5. Część z nich powstała wcześniej i wcale nie wymaga nowej wersji silnika, a teraz zostały po prostu zaktualizowane i wzbogacone o dodatkowe możliwości. Największymi nowościami w UE5 – z punktu widzenia graczy – są zdecydowanie Nanite i Lumen, które Epic Games opracowało z myślą przede wszystkim o konsolach dziewiątej generacji.

Również TSR, które zastąpi domyślne w Unreal Engine 4 wygładzanie krawędzi TAA, zapowiada się jako niezła alternatywa dla dotychczasowych rozwiązań pokroju NVIDIA DLSS i AMD FidelityFX Super Resolution. Temporal Super Resolution jest kompatybilne nie tylko z DirectX 11 i DirectX 12, ale także z Vulkanem oraz konsolami PS5 i Xbox Series X i S, co jest niewątpliwie dużym plusem.

Pokaz możliwości Unreal Engine 5 może wprawić w zachwyt, ale to wciąż są to wyłącznie dema technologiczne. Mimo że działały one na konsolach obecnej generacji i mocnych PC, to niewiele mają wspólnego z prawdziwą grą. Czy Nanite i Lumen okażą się rewolucyjnymi rozwiązaniami, które znajdą zastosowanie w przyszłych tytułach? Rozpalają one nadzieje graczy na ogromny skok w rozwoju grafiki w grach, ale lepiej nie robić sobie złudnych nadziei.

Trzeba uzbroić się w cierpliwość. Do tej pory na rynek trafiło bardzo mało tytułów oferujących wyraźną poprawę w jakości grafiki (remake Demon’s Souls i Ratchet & Clank: Rift Apart przodują pod tym względem), ale to początek nowej generacji. Najlepsze dopiero przed nami – nawet jeśli nie będzie to poziom dem technologicznych UE5, to warto wypatrywać na horyzoncie gier na silniku Epic Games. Powinny one pojawiać się w 2022 i 2023 roku.

Źródło: Epic Games, Digital Foundry, AMD, Quixel

Polecam sprawdzić: