HDR – High Dynamic Range v kostce

Nové technologie se na nás valí ze všech stran, autoři se je horečně snaží využívat a hráči jen sténají nad nesnesitelnými nároky moderních her. Jedním takovým technologickým milestonem by měl být očekávaný update The Lost Coast pro Half-Life 2, jenž jako první plnohodnotně využije HDR. Co taková zkratka znamená se dozvíte uvnitř článku.
HDR – High Dynamic Range v kostce

V úzké souvislosti s akčním hitem konce minulého roku Half-Life 2 se v současnosti mluví o speciální, volně šiřitelné, úrovni nazvané The Lost Coast. Jak jsme psali již dříve, The Lost Coast bude předvádět zbrusu novou technologii nesoucí název HDR, kterou Valve do svého Source enginu hodlá přidat. Ale co vlastně ta tajemná zkratka HDR ve skutečnosti znamená? Inu, zas tak tajemná není; znamená trojici slov High Dynamic Range (občas také High Dynamic Range Imagery a někde zase High Dynamic Range Rendering - každý podle svého gusta).

Na co je mi název. Chci vědět jak to funguje!

Je celkem jedno jak se tato relativně nová, v praxi dosud neozkoušená, technologie nazývá, jediné na čem záleží je její funkčnost, která je ve všech případech stejná. Dnešní systémy využívají barevnou škálu nabývající hodnot v uzavřeném intervalu od "0" (černá) do "1" (bílá). Laicky řečeno; žádná hodnota menší než nula či větší než jedna, není podporována, a tak se těžko setkáme s barvou tmavší než černá, či světlejší než bílá. Hráči jsou tak často ochuzeni o efekty, na které ve skutečnosti obyčejně narážejí. Představte si situaci, kdy několik hodin sedíte v zatemněné místnosti abyste pak vyšli ven, kde září odpolední slunko. Minimálně pár okamžiků budete oslepeni prudkým světlem a teprve až po chvíli si vaše oči zvyknou. A právě tento jev, na který v moderních hrách běžně nenarazíte (společnost Crytek jej dodatečně přidala do své 3D akce Far Cry pomocí patche 1.3), se snaží tvůrci simulovat zmíněnou technologií HDR. Jakým způsobem ji hodlají využít, o co se blíže jedná a jaký dopad bude HDR mít na hratelnost budoucích her si přiblížíme v následujících řádcích.


Ukázka jednotlivých stupňů osvícení, přičemž prostřední obrázek je nasvícen správně.

Použití HDR renderingu je obrovské a zahrnuje v sobě pestrou škálu funkcí a vychytávek, přičemž zdaleka ne všechny musí být použity v první vlně her, jež budou tuto technologii využívat. Dokonce mnoho speciálních efektů viděných v minulosti je někdy nesprávně škatulkováno jako plnohodnotné HDR. Doug Lombardi, producent Half-Life 2, k tomu říká: "Bloom efekt, tolik využívaný v dnešních aplikacích, je mylně zaměňován s High Dynamic Range renderingem." Například blooming efekt je jen maličkou částí z celku, kterému se říká HDR. Podle zahraničního webu bit-tech je tato mýlka jedním z důvodů proč na toto téma Doug Lombardi hovořil. Navíc se zmínil o některých prvotních funkcích HDR, které Valve hodlá v blízké době využít. Rozhodně tedy nejde o kompletní seznam všech kategorií HDR; s níže představenými se však setkáme v příštích projektech Valve Software.

 
Jediné co prozrazuje toho chlapíka je ten zaměřovač vedle něj. Jinak by si jeden myslel, že je skutečný.


Speciální funkce HDR

Blooming
Velice efektní technika používaná v současných titulech k umělému navození rychlosti pohybu (především v závodních hrách, např. NFS: Underground). V tomto případě jde o rozmazání světlých okrajů předmětů na scéně, čímž se dosáhne větší plastičnosti objektů a prostředí.

 

 

HDR Light Maps a Cube Maps
Tyto dvě funkce přidají celé scéně hloubku, to správné nasvícení a realistický poměr mezi světlem a tmou. Zatímco v současných hrách detaily v temném prostředí snadno zanikají, díky HDR si naplno vychutnáme vše, co designéři zamýšleli. Důkazem je ukázky z chrámové lodě v úrovni The Lost Coast, kdy světlo procházející okny dopadá na stěnu před nimi.

 

 

 

Lom světla
Efekt, který jsme zatím mohli obdivovat pouze ve skutečnosti například při návštěvě starobylých katedrál a chrámů, si díky technologii HDR budeme moci užít i ve hrách. Simulace lomu světla procházejícího skrz různobarevná skla, vodní hladinu apod. je zachycena na obrázcích níže.

 

 

 

 

HDR skybox
Obrovský rozdíl mezi HDR skyboxy (obloha, "namalované" pozadí apod.) a těmi obyčejnými je patrný ze srovnání níže. Pro Half-Life 2 bylo konkrétně vytvořeno 16, různě nasvícených variant skyboxů, které se pak obměňují plyně za chodu, aniž by to někdo mohl zaregistrovat. Jak je vidět, v HDR verzi je obloha kolem slunečního kotouče mnohem světlejší a okolní prostředí je jakoby zmatnělé, což dává celé scéně nevídanou hloubku.

 

 


A jak to bude dál?

Do budoucna se HDR zdá být jednou z reálných možností jak rapidně zlepšit vizuální prožitek z hraní. Ve prospěch tohoto tvrzení mluví nejen integrace HDR do Far Cry (Shader Model 3.0, takže si jej užijí pouze vlastníci nejmodernějších karet od Nvidie) a Half-Life 2 (Shader Model 2, jenž je podporován i ze strany kanadského výrobce ATI), ale i plná podpora v Unreal Engine 3.0, což je vzhledem k jeho kvalitám opravdu výhodná investice.

Zároveň je tento krok v podstatě nevratný, protože kdo by se po tomto evolučním kroku chtěl vracet ke starému druhu zobrazení, které již teď, soudě podle srovnávacích obrázků, vypadá velmi, velmi chudě ve srovnání s HDR zobrazením scény. To však může být pro někoho problém, zvláště když uvážíme, jaké hardwarové nároky budou na herní stroj kladeny. Prvotní spekulace vycházející přímo od Douga Lombardiho, vedoucího produkce The Lost Coast, uvažují procesor mezi 2 a 3Ghz, s podporou minimálně 1GB RAM, přičemž 2GB RAM prý budou optimální. Pokud se jedná grafickou kartu, můžeme vsázet i na dnešní generace karet od ATI a Nvidia (X800pro/GF 6800GT), avšak i zde platí jednoduché pravidlo "čím více, tím lépe".

HDR a Half-Life 2

Co se zakomponování HDR do Half-Life 2 týče, setkáme se s ním nejen v The Lost Coast ale i v původní hře ve formě volně šiřitelného update. Samozřejmostí je integrace v nadcházejícím datadisku Half-Life 2: Aftermath. Jediné co autory do značné míry omezuje je veliká náročnost HDR na fyzické místo na disku. V případě kompletního předělání Half-Life 2 bychom museli stahovat až 5 GB velký soubor, což je opravdu hodně, a za druhé by podle Valve některé pasáže kvůli HDR ztrácely na hratelnosti. The Lost Coast je v podstatě slepenec několika desítek odřezků, které zbyly po vývoji druhého dílu; tedy majestátní skály, pobřežní městečka, přístavy a samozřejmě písečná pobřeží. Dočkat bychom se měli někdy v létě, download proběhne již klasicky v podobě update přes herního klienta Steam.


Zdroj: Bit-tech, Steam