Guerrilla repousse les limites  : des nuages haute définition dans Horizon Forbidden West: Burning Shores

Le monde d’Horizon est vaste et majestueux. Il regorge de paysages luxuriants surmontés d’un ciel sans fin. Lorsque l’équipe Guerrilla a commencé à créer ce monde, des développeurs spécialisés dans diverses disciplines se sont demandé comment rendre le monde aussi immersif que possible. Dans ce but, l’équipe en charge de l’atmosphère a décidé de remplir le ciel de nuages plus vrais que nature.

Dans Horizon Forbidden West, le processus de création de ces nuages avait déjà beaucoup évolué. Et dans l’extension Burning Shores, Aloy s’élancera à travers des cieux plus réalistes et plus époustouflants que jamais.

L’approche

“L’horizon évoque des étendues aussi vastes que l’océan, mais aussi la courbe que décrivent les nuages et le soleil jusqu’à rejoindre la terre à une distance incommensurable”, explique Andrew Schneider, artiste effets spéciaux principal chez Guerrilla. “Les développeurs de jeux en monde ouvert font donc face à un défi de taille. Comment donner au joueur l’impression que l’environnement dans lequel il évolue n’a pas de fin ?”

Se poser la question était une chose, décomposer le projet en tâches techniques en était une autre.

Au début des années 2010, les nuages des longs-métrages et films d’animation étaient créés à l’aide de techniques de rendu volumétrique. Dans les jeux vidéo, le temps de rendu avec des résultats haute définition et une fréquence d’images interactive était trop important. Les développeurs n’ignoraient pas, cependant, que cette technique avait le potentiel d’être révolutionnaire.

Puis, les innovations matérielles qui ont vu le jour ces dernières années ont changé la donne. Lors de l’avènement de la console PlayStation 4 en 2015, Andrew a noué un partenariat avec Nathan Bos, programmeur tech principal chez Guerrilla. Ensemble, ils ont développé le système de nuages volumétriques à haut rendement que l’on retrouve dans Horizon Zero Dawn. Ces formations nuageuses minutieusement détaillées traduisaient parfaitement l’optimisme et la beauté du monde dans lequel évoluait Aloy. Le système en question prenait en charge les changements qu’impliquait le passage du temps, mais aussi des animations particulièrement réalistes. Le joueur avait donc l’impression de se déplacer dans un environnement vivant.

Les bases sur lesquelles l’équipe s’appuierait pour Horizon Forbidden West étaient ainsi établies.

L’évolution

Dans les jeux vidéo, les nuages peuvent traduire une ambiance particulière. Tout comme la verdure, les eaux cristallines et les falaises escarpées, les nuages d’Horizon devaient susciter de l’émotion à travers le monde. Pour ce faire, les développeurs ne pouvaient pas se contenter de créer des filets blancs au-dessus de la tête d’Aloy. Les formations devaient être fluctuantes, variées et en haute définition.

“Nous nous sommes inspirés d’artistes luministes, comme Albert Bierstadt, un peintre du XIXe siècle. Ces peintres n’avaient pas leur pareil pour représenter les interactions entre les nuages et la terre ferme. Ils intégraient à leurs œuvres de nombreux détails pour créer une sensation d’espace et produisaient ainsi des paysages véritablement spectaculaires.

Passing Storm over the Sierra Nevadas, par Albert Bierstadt, 1870

“Pour recréer cet effet en 3D, nous avons dû développer un moyen de modéliser les nuages. Dans Horizon Zero Dawn, nous avions eu recours à plusieurs méthodes pour créer les formations nuageuses. Les voxels sont des blocs qui peuvent former des nuages 3D volumétriques. Nous avions également créé un simulateur de nuages et expérimenté avec le rendu de données “voxels” 3D en temps réel.”

“Mais, d’un point de vue technologique, il était trop tôt pour cette méthode”, explique Andrew. “Le matériel et les logiciels n’étaient pas encore assez avancés. Nous avons donc dû opter pour une méthode efficace, mais permettant d’obtenir des résultats haute définition. Celle-ci nécessitait cependant davantage de travail que la simulation.”

Nous avons donc décidé de peindre des couches de nuages fixes, plutôt que des formations individuelles. Il a cependant fallu améliorer ce processus, puisqu’il est possible de voler à dos de machine dans Horizon Forbidden West.

Pour le deuxième opus de la série, Andrew et Nathan ont donc amélioré la qualité de rendu du système de base utilisé dans Zero Dawn. Ils ont également fait en sorte que ce dernier prenne en charge un nouveau type de nuages brumeux de basse altitude à travers lesquels le joueur pourrait voler. Cela leur a permis de créer des atmosphères véritablement époustouflantes, comme une tempête avec un vortex et des effets de foudre. Les nuages étaient désormais un personnage à part entière et renforçaient la sensation de tension atmosphérique.

Un nouveau défi technique

Tout naturellement, l’étape suivante a consisté à améliorer encore davantage ce système pour Horizon Forbidden West: Burning Shores. Pour l’extension, l’équipe a optimisé l’expérience grâce à la technologie voxel et a procédé à diverses améliorations techniques à travers le monde.

“Le système de nuages que nous avons développé pour Horizon Zero Dawn et Horizon Forbidden West nous permettait de travailler rapidement, car les nuages n’étaient pas stockés comme des objets 3D. Il s’agissait en réalité de consignes de création de nuages 3D à partir d’informations 2D limitées. La console PlayStation 5 peut traiter des ensembles de données plus importants. Alors, après que nous avions fini de travailler sur Horizon Forbidden West, nous avons commencé à écrire un prototype de moteur de rendu de nuages voxel qui serait à la hauteur de nos exigences en termes de qualité. Celui-ci devait également permettre au joueur de voler à travers des formations nuageuses extrêmement détaillées.”

Il est particulièrement difficile de parvenir à un équilibre entre performances et qualité lorsque le joueur peut à la fois être au sol et dans les airs. Pour autant, le prototype a fonctionné. Nous avons obtenu des résultats dynamiques à haute et à basse altitude, non seulement grâce à de nombreuses heures de travail, mais également grâce à la puissance accrue de la console PlayStation 5.

Mais il ne suffisait pas de créer un unique nuage. Il fallait créer un paysage céleste entier.

Andrew a créé les “Frankencloudscapes” : d’imposantes formations de nuages permettant à un modélisateur de terrain de traiter le ciel comme un paysage à part entière. Les nuages sont ainsi devenus un élément d’arrière-plan, mais également un environnement à explorer.

Pour que ce système fonctionne à l’échelle de Burning Shores, une brigade de choc a été assemblée chez Guerrilla. Les membres de cette équipe avaient pour tâche de voler à travers les nuages afin d’évaluer les performances et la qualité de l’innovation. Andrew et Nathan se sont alors associés avec Hugh Mala, un programmeur tech principal senior.

Ils ont alors été confrontés à un obstacle purement technique : comment faire en sorte que de telles quantités de données voxel volumétriques soient prises en charge ?

“Hugh et moi avons décomposé le problème et nous nous sommes réparti les tâches. J’ai fait en sorte que nous puissions ajouter des détails à des données voxel basse précision pendant le rendu. Pendant ce temps, Hugh a fait son possible pour compresser les données afin qu’elles soient accessibles plus rapidement depuis la mémoire. Grâce à ces deux processus, le rendu de nuages voxel volumétriques était bien plus rapide.”

“Mais, cela ne suffisait toujours pas”, précise Andrew. “L’aspect le plus chronophage de ce processus était le calcul de la luminosité des nuages. Il s’agit d’une opération particulièrement compliquée. Pour contourner le problème, Nathan a conçu un procédé visant à réduire le temps de rendu jusqu’à obtenir une vitesse adaptée aux fréquences d’images élevées et standards.”

“Il s’est également avéré que, dans ce cas précis, l’optimisation nous permettait d’obtenir un meilleur résultat visuel. Nous avons pu projeter des ombres nuage par nuage sur des distances bien plus importantes, pour un réalisme accru. À ce stade, nous disposions donc d’une méthode nous permettant de rendre des nuages volumétriques depuis la terre ferme, mais aussi directement dans les airs, lorsque le joueur évolue au milieu de ces formations.”

Ensuite, l’équipe a dû s’attaquer à l’équilibrage. “L’équilibre entre la qualité et les performances est particulièrement délicat”, continue Andrew. “La qualité a généralement un impact sur le traitement. Alors, chaque fois que nous améliorons la qualité de nos nuages, nous devons faire en sorte que cela n’affecte pas plus les performances que le système déjà en place.”

Pour atteindre cet équilibre, le programmeur tech principal senior et ingénieur graphique James McLaren a aidé l’équipe à comprendre le comportement du code sur la console PlayStation en elle-même. Son expertise a permis aux développeurs de tirer le meilleur parti du matériel en optimisant le code pour la console PlayStation 5. “La contribution de James a été fondamentale au début du développement. C’est ce qui a permis à Guerrilla de repousser les limites pendant la production”, explique Andrew.

Grâce au travail de l’équipe, le joueur pourra donc s’élancer à travers des formations nuageuses aussi réalistes et variées que le paysage qu’il aura découvert sur la terre ferme. Et tout ça à dos d’Aile-d’hélion.

Ce qui attend le joueur dans Burning Shores

En se rendant sur la Côte embrasée, Aloy retrouvera des machines et des visages familiers. Elle découvrira également de nouvelles manières d’explorer le monde.

“Outre le gameplay principal, nous avions à cœur de rendre l’expérience aussi divertissante et réjouissante que possible. Les nuages ne font pas simplement partie d’un décor immersif. Il s’agit d’un paysage explorable à part entière. Au milieu de ces formations nuageuses, les joueurs pourront explorer des tunnels, des grottes et d’autres surprises qui ne manqueront pas de les amuser”, promet Andrew.

“Le mieux, c’est que l’expérience sera différente selon le moment où vous décidez d’essayer ces fonctionnalités. À mesure que la journée avance, la qualité et la direction de la lumière changent. Certaines caractéristiques apparaissent et disparaissent donc selon le moment de la journée, pour des périples toujours différents.

Et, je ne voudrais pas spoiler quoi que ce soit, mais j’espère que la foudre ne vous fait pas peur.”