Guide de l'illumination globale

Comprendre l'illumination globale

L'illumination globale reproduit les interactions de la lumière avec les surfaces du monde réel, dans un environnement virtuel. Auparavant, les concepteurs de jeux illuminaient les objets avec une source d'éclairage directe. Si certaines ombres étaient projetées, l'effet n'était cependant pas très réaliste.

Grâce aux techniques d'illumination globale, il est possible d'utiliser un éclairage indirect qui disperse la lumière lorsque celle-ci rencontre une surface, créant ainsi des interactions nettement plus complexes et réalistes. Voilà pourquoi les jeux vidéo développés avec l'illumination globale proposent des environnements plus convaincants, qui semblent naturels et immersifs.

L'illumination globale peut faire toute la différence dans bien des situations, par exemple pour :

• réfléchir la lumière pénétrant dans une pièce par une fenêtre;
• ajouter des touches de lumière filtrant à travers le feuillage des arbres;
• refléter la lumière à la surface d'un lac.

Techniques d'illumination globale

Il existe de nombreuses techniques d'illumination globale. En voici quelques-unes :

• Radiosité. Cette technique consiste à diviser les surfaces en zones plus petites et à diffuser la lumière entre celles-ci afin de produire un dégradé lumineux plus progressif, réfléchi entre les objets de la scène.
• Photon mapping. Des photons sont lancés depuis une source lumineuse et enregistrés sur une map à mesure qu'ils se déplacent dans la scène. Cette technique génère des reflets réalistes, mais nécessite une grande puissance de traitement.
• Illumination globale précalculée. L'illumination globale est calculée à l'avance et conservée, généralement dans une lightmap, puis superposée aux textures du jeu lors du rendu en temps réel. Rapide lors du gameplay, cette méthode gère en revanche mal les objets en mouvement.
• Illumination globale dynamique. Cette technique est parfaite pour créer des environnements réalistes comportant des objets animés, grâce au calcul en temps réel de la lumière.

Différences entre l'illumination globale et le lancer de rayon

L'illumination globale et le lancer de rayon sont deux techniques d'éclairage réaliste qui présentent toutefois des différences  :

• Méthodologie. L'illumination globale utilise la radiosité et le photon mapping pour diffuser la lumière entre les surfaces, tandis que la seconde technique consiste à lancer des rayons depuis une caméra et à les suivre jusqu'aux sources lumineuses.
• Performances. L'illumination globale exige une puissance de traitement conséquente, en particulier pour le rendu en temps réel. La plupart des concepteurs lui préfèrent donc l'illumination globale précalculée. La technique du lancer de rayon demande aussi une importante puissance de traitement et est davantage utilisée pour la production d'images de synthèse au cinéma et à la télévision.

L'illumination globale confère plus de réalisme aux modèles en simulant l'éclairage indirect. Néanmoins, il est parfois impossible d'y recourir pour les jeux vidéo en temps réel en raison de la quantité de ressources nécessaires.

Le lancer de rayon produit également des scènes réalistes en simulant les reflets et les ombres subtiles. Bien que cette méthode ait toujours nécessité énormément de ressources, les dernières innovations permettent désormais de l'appliquer au rendu en temps réel.

Ces deux techniques semblent similaires parce qu'elles sont souvent combinées. Étant donné que le lancer de rayon sert généralement à calculer l'illumination globale, l'offre d'outils alliant les deux techniques devrait continuer de s'étoffer.

Cas d'usage dans la conception de jeux vidéo

L'illumination globale repousse les limites du possible en matière de conception de jeux vidéo. Elle s'avère utile pour :

• créer des environnements réalistes en ajoutant des sources lumineuses directes et indirectes;
• jouer sur la lumière ambiante de sorte que les personnages se fondent naturellement dans différents environnements;
• générer des sources lumineuses dynamiques en temps réel.

Les jeux modernes comme The Witcher 3 – La Chasse Sauvage, Red Dead Redemption 2 et Uncharted 4 illustrent parfaitement les univers virtuels éblouissants qu'il est possible de créer grâce à l'illumination globale. Pour autant, si cette technique permet de concevoir des jeux vidéo plus vrais que nature, elle nécessite énormément de ressources informatiques et donc du matériel suffisamment performant.

Découvrez la puissance de la lumière avec un outil qui facilite l'illumination globale : Adobe Substance 3D.

L'illumination globale donne vie au virtuel en créant une ambiance qui plonge instantanément les joueurs et les joueuses dans l'histoire grâce à un éclairage indirect soigné.

Malgré ses contraintes, l'illumination globale reste un formidable outil pour la conception de contenus 3D et de jeux vidéo. Jugez par vous-même des avantages de cette technique en l'appliquant à vos propres projets dans Adobe Substance 3D Stager.