Inside The Matrix Awakens: リアルタイム グラフィックスの未来のビジョン

Digital Foundry にとって、The Game Awards のハイライトは実際には賞そのものや大規模なトリプル A の発表ではなく、むしろ『マトリックスが目覚める: アンリアル エンジン 5 エクスペリエンス』のデビューでした。 CG トレーラーに挟まれているため、そのインパクトはイベント中は理解されなかったかもしれませんが、コンソールにダウンロードすると、これがリアルタイム レンダリングにおいて真に重要な瞬間であることは明らかです。 Epic Games と The Coalition を含む提携スタジオが達成したのは、これまでに見た中で最もインタラクティブな映画に近く、キャラクターの実現、環境レンダリング、照明品質、後処理において新たなレベルの忠実度を実現することです。 PlayStation 5 または Xbox シリーズ 本体をお持ちの場合、特に世代間の疲労の影響を感じている場合は、これを確認する義務があります。

ただし、このデモにおける Epic の目的は、明らかな視覚的なスペクタクルを超えて多岐にわたります。私たちは、この画期的なリリースの完全な重要性をより深く理解するために、同社の特別プロジェクト チームの主要メンバーに話を聞きました。その結果、このチームには、Star Wars を使用して Nvidia Turing の発売用にオリジナルの Reflections デモを作成したという、重大な経歴があることがわかりました。ハードウェア アクセラレーションによるレイ トレーシングをデモするフォースの覚醒アセット。これは、新しいコンソールがさらに多くの機能を備えていることを世界に示した驚くべきリアルタイム デモである Lumen in the Land of Nanite に取り組んだのと同じグループです。 Valley of the Ancient が続き、Nanite マイクロポリゴン システムとルーメンによるグローバル イルミネーションの強化によって実現される品質が強調され、PC で利用可能になりました。このチームはルーカスフィルムとも協力し、マンダロリアンのバーチャル セットの制作に使用される注目の LED ウォールを作成しました。この才能あるグループにとって、『マトリックス 覚醒』は、これまで見たことのないような大規模な規模でエピックのテクノロジーを検証する機会です。それをまとめて、新世代の主流ゲーム機に届けることです。

とにかく公開しましょう、公開しましょうね？特別プロジェクトのテクニカル ディレクターであるジェフ・ファリス氏は次のように述べています。 「開発者と顧客が実際に手を入れて、この技術が 100% 出荷可能であることを確認する責任を負うことを許可しましょう。そして、それが、はい、これを現実世界に導入できることを確認するために私たちが押し進めたことです」ハードウェア – このレベルのグラフィックスとこのレベルのインタラクティブ性は実現可能です。」

「私たちは、巨大な PC 上で実行されている、本物の PS5 ではないという YouTube コメントを見たくありませんでした」とアート ディレクター スーパーバイザーのジェローム プラトーは付け加えました。 「はい、Xbox Series S を含むすべての次世代コンソールに搭載されています。」

このコラボレーションがどのようにして起こったのかというストーリーは興味深いもので、ゲームと映画の両方のスペースでのレンダリングがどのように収束しつつあるのかを示しています。 Epic の CTO である Kim Libreri は、『マトリックス』三部作を含む主要なハリウッド映画に携わった非常に優れたキャリアを経て同社に入社し、ラナ ウォシャウスキーと連絡を取り続けました。これにより、Epic が IP と資産にアクセスできるようになりました。そしておそらくそれが、『マトリックス覚醒』が、コンピュータを介してトリニティに手を差し伸べられてネオが目覚めるという古典的なシーンを、ショットごとにリアルタイムでリメイクする方法を実現しているのかもしれない。これは確かに、象徴的なバレットタイム シーンがリアルタイムで再現される方法です。エピックはオリジナルのアセットにアクセスし、UE5 の Chaos 物理エンジンを使用して、コートのスローモーションの動きを正確にマッピングすることで、Neo 自身の解像度を実際に向上させました。これは、チームが MetaHuman キャラクター レンダリング システムに統合するために現在のキアヌ リーブスとキャリーアン モスをカスタム スキャンしたにもかかわらず、オリジナルのネオとトリニティを再現できた方法でもあります。

マトリックス巨大都市のコンセプト全体もエピックの目標に反映されました。以前の UE5 デモでは、無限の視野距離を持つ大規模なオープンワールドのアイデアがほのめかされていましたが、実際には実現されませんでした。 The Matrix Awakens の中核となるのは、手続き的に生成され、カスタマイズされた、非常に小規模な開発チームによって提供できるオープンワールドです。都市自体は現実世界の資産に基づいており (著作権の問題を回避するために調整および調整されています)、事実上、ニューヨーク、サンフランシスコ、シカゴが混在しています。このオープン ワールド、そして確かに『マトリックス 覚醒』の主人公である IO は、実際にはワーナー ブラザーズの IP の一部ではないため、アセットを含むデモのこのセグメント全体は、春のアンリアル エンジン 5 の完全版リリースとともに公開されます。開発者向けに独自のオープンワールドを構築する方法に関するチュートリアルも含まれます。

「コミュニティがこれで何をするのか本当に楽しみですよね?」ジェフ・ファリスは言います。 「つまり、エンジン自体の大きな目標の 1 つは、クリエイターを容易にすることです。何が問題で、どうすれば簡単にできるでしょうか? Lumen や Nanite のような技術を見てください。それらは本当に役に立ちますが、単にリリースするだけです。これをコミュニティに提供し、人々がそれを使ってやろうとしていることをできるようにするのは素晴らしいことです。」

Unreal Engine の中核となる哲学は、コア テクノロジーの民主化ですが、Epic の特別プロジェクト チーム自体を含む小規模なスタジオからより大規模なプロジェクトを可能にすることでもあります。 「小規模なチームなので、『フォートナイト』のようなアーティスト軍団はいません」とジェローム・プラトー氏は付け加えた。 「そこで、私たちは少人数のチームで大規模な都市を生成できること、そして最良のアプローチは手続き型システムであることを世界に証明したかったのです。つまり、私たちは Houdini を広範囲に使用していることを意味します。ここで私たちは世界向けのすべてのレシピを作成します。 」

Houdini は、手続き型生成に重点を置いた 3D ソフトウェア パッケージです。プラトーは『マトリックス 覚醒』の中で都市を見せ、道路の大きさや建物の高さなどの観点から環境を定義していることを明らかにしました。完了すると、実際の都市自体はエクスポートされませんが、わずか数メガバイトのデータからなる点群が生成され、Unreal にエクスポートされます。 Epic エンジンは、データを UE5 の「ワールド プロセッサ」ツールに取り込みます。ここでは、都市の輪郭、道路構造のグリッド、高速道路を追加できる幹線道路など、都市をさらに定義できます。都市が彫刻されるにつれて、1,000 万の異なるアセットから抽出された詳細情報でグリッドがボリュームで満たされます。すべてをストリーミングするのは悪夢のように聞こえるかもしれませんが、そこでワールド パーティション システムが活躍し、バックグラウンド ストリーミングを処理します。

デモの最後の部分では、自由に世界を探索できますが、高速移動によっていくつかの問題が発生しているように見えますが、プラットフォームおよびレンダリング エンジニアリングのディレクターである Michal Valient 氏が次のように説明しているように、これは進行中の開発作業の一部です。 「ボトルネック、滞りは、I/O ではありません。マシンの I/O は非常に良好です。データの初期化方法にはまだ解決すべき問題がいくつかあります。つまり、実際には、そうです。私たちがやるべき仕事。」

Lumen in the Land of Nanite のデモが初めて公開されて以来、PlayStation 5 の SSD の大容量帯域幅が Nanite システムを可能にしているという認識がありました。ただし、Nanite で使用される仮想テクスチャリング システムの重要な点は、帯域幅が実際に非常に軽量であることです。ストリーミングされる唯一の詳細は、任意の時点で画面上で必要とされるものだけです。 「これが従来のエンジンとの違いです…[Nanite では] 非常に緩やかです」と Michal Valient 氏は言います。 「動き回ると、フレームあたり 10MB 程度で推移します。これは、テクスチャのビットや Nanite データのビットをストリーミングするためです…必要に応じてテクスチャや小さなタイルをストリーミングします。レンダリングすると、Nanite は実際の小さなクラスターを選択します。 「特定のビューをレンダリングするために必要な三角形の数が必要です。そして、それだけをストリーミングするので、過度にストリーミングすることはありません。そのため、I/O とそのスループットだけに関しては、実際に非常に高速になります。」

[更新: 公開後、Epic はここで訂正を求めました。元の記事では、Michal Valient がデータ スループットが 10MB/秒、つまり 1 フレームあたり 10MB であると言ったと引用しています。 30fps では、1 秒あたり 300MB になります。]

以前の Unreal Engine 5 デモで示唆されたオープン ワールドの実現に加えて、Lumen リアルタイム グローバル イルミネーション システムも大幅に改善されました。以前は、限られたものではあるが印象的なソフトウェア実装を使用していましたが、Epic はシステムをハードウェア アクセラレーションのレイ トレーシング ソリューションに移行し、間接照明と拡散照明でのパフォーマンスとさらなる忠実度を提供しました。ハードウェア RT は、リアルな反射とエリア ライト シャドウへの扉も開きます。映画の撮影監督がシーンの照明を改善するために俳優の隣にライト カードを置くのと同じように、エピックは『マトリックス 覚醒』のキャラクターでこれを行っています。 「たとえば、トリニティが車に乗っているとき、座席が少し暗すぎるために光が反射しないことがわかっているときは、（画面外に）白いカードを追加するだけです。Lumen が白いカードを分析すると、次のことがわかります。その光は跳ね返って来るのです」とジェローム・プラトーは説明する。

Epic は、大量 AI システムにも誇りを持っています。デモ内には、追跡セットピースの直後にさまざまなテクノロジーを紹介するセクションがあり、それらのマイクロデモ セグメントの 1 つでは、AI エージェント (歩行者、車) が強調表示されているのがわかります。 「私たちはここで、新しい種類の高性能でスケーラブルな AI システムを作成しました」と Jeff Farris 氏は言います。 「ここのデモで見ているのは、歩き回る 35,000 人の群衆、40,000 台の駐車車両とともにシミュレートされた 18,000 台の車両です。そして、古典的な方法のような、キャラクターの周りの泡ではありませんよね? 私たちはそうしています」 」

これは、世界内に完全に永続的な集団が存在することを意味し、すべてのエンティティを個別に追跡できます。通常、従来のオープンワールド ゲームでは、すぐ近くのエリアから離れて戻ってくると、歩行者や交通状況がまったく異なります。ここではそうではありません。Epic の Mass AI システムはすべてを大規模に処理します。これに対する唯一の妥協点は、各エージェントの更新レートがプレーヤーからの距離に応じて変化することです。それでも、私たちの経験に基づくと、距離を置いても時間単位での妥協点を見つけるのは困難です。

『マトリックス 覚醒』がこのような密集した都市を処理できる主な理由の 1 つは、Nanite システムによって提供される詳細が限りなく「無料」に近いことです。このシステムに関する懸念の 1 つは、静的なジオメトリに限定される可能性があるが、トラフィックを含めることでより動的であることが示されることです。ただし、変形可能メッシュはまだ「やるべきこと」リストにあります。つまり、車両の衝突ダメージに対する解決策は最適とは言えず、パフォーマンスの低下を引き起こす可能性があります。基本的に、影響を受ける車両は標準のラスタライズされたオブジェクトになります。 「これは、硬いオブジェクトにのみ機能するナナイトの現在の制限の結果です。したがって、これは非常に賢い解決策でした。未来はナナイトになるでしょう、明らかに、それが私たちが向かっている場所です[しかし]現時点ではタイムスライスでは、私たちはまだそこに到達していません」とミハル・ヴァリアンは言います。

しかし、チームが強調したいのは、このシステムがどれほど動的であるか、そしてそれが開発者に与える機会である。 『Matrix Awakens』は、アセットを担当する 20 ～ 30 人、チーム全体のスタッフ メンバーが 50 ～ 70 人程度の比較的小規模なチームによって作成されました。プロジェクトの終わりに向けて、マーケティングなどのさらなる担当者が会話に加わったため、プロジェクトの Slack チャネルのメンバーは約 200 名に増加しました。ただし、デモの作成プロセス自体は大幅な最適化につながり、プロジェクトを最初から再起動した場合は、はるかに迅速に達成できるほどになりました。

ジェローム・プラトー氏は次のように説明します。「今では、私たちはずっと速くなります。電車に乗っているときに線路を建設しているのですが、時には電車を同時に建設していることもあります。」ミハル・ヴァリアン氏は、「私たちは列車を建設中です…そして列車は燃えています。」と付け加えた。

また、デモの最後では追跡銃撃戦システムがオープンワールド探索とは別個のものであるかのように見えますが、実際はそうではありません。 「強調しておきたいのは、インタラクティブなチェイス シーケンスには煙も鏡も存在しないということです。そのすべてがこの都市の中で起こります。すべてが同じマップ内、すべてが同じ都市内にあります。私たちはその中で線状の部分を作成し、撮影しました」同じ街だよ。」

「このプロセスは実際に興味深いものでした。なぜなら、[映画では]ニューヨークやサンフランシスコに行って、それから偵察に行って、『ああ、ここでシーンを撮影できる…そしてショットを撮影できる』という感じだからです」そこに行って、その後どこかに行ってしまいます。 「（オープンワールドでは）実際、映画クルーが街を撮影し始める方法にかなり近いです。コンテンツが大量にあるので、そのショットに適切なアングルを見つけるだけです。」

同様に、巨大なセットプレーを演出するための大きな要件はありません。銃撃戦のシーケンス中に車がひっくり返るのは、カオス物理システムによる押し込みをシミュレートするだけで実現されます。「それで終わりです」とミハル・ヴァリアン氏は言います。 「ええ、それらの反応はどれも台本に書かれていません」とジェフ・ファリスは付け加えた。 「タイヤを撃つと、物理学で少し刺激を与えるだけで、タイヤは通り抜けます。」

これが意味するのは、チェイス シーケンスの再生ごとに異なる物理的効果が生成され、唯一変わらないのは最後に橋が崩壊するということです。これは引き続き Chaos 物理エンジンを通じて処理されますが、オフラインで実行され、出力が記録され、再生されます。今日のトリプル A タイトルがほとんどの主要なセットプレーの瞬間に行う方法と同様です。

『Matrix Awakens』は、事実上 3 つの異なるデモを 1 つにまとめたものです。驚くべきキャラクター レンダリングのショーケース、ハイオクタンのセットピース、そしてオープンワールドのシミュレーションとレンダリングにおける野心的な成果です。しかし、おそらく最大の驚きは、これらすべてのシステムが 1 つのエンジン内に共存し、本質的にリンクしていることです。ただし、そうは言っても、これはデモであり、出荷用ゲームではありません。問題があり、パフォーマンス上の課題は明らかです。おそらく最も顕著な問題は、実際には創造的な決定です。カットシーンは 24fps でレンダリングされます。これは 60Hz に均等に分割されないリフレッシュ レートです。フレーム ペーシングが一貫していないため、120 Hz であってもジャダーが発生します。カメラ カット内のジャンプでは、最大 100 ミリ秒のフレーム時間のスパイクが見られる場合があります。ここで実際に起こっていることは、アクションがオープンワールド上で物理的に再配置され、重大なストリーミングの課題、つまりミクロレベルの「ファストトラベル」が発生するということです。一方、前述したように、高速移動や自動車事故によりフレームレートが低下します。それらを組み合わせると 20fps に下がります。この時点では、まだ概念実証の段階にあることを受け入れる必要があります。

パフォーマンスの課題は解像度にも影響します。ただし、Unreal Engine 5 の時間超解像度 (TSR) テクノロジーのおかげで、Xbox Series X および PS5 でのサブネイティブ レンダリングは、本質的に適切に 4K に見えます。ただし、1620p まで変化する初期のピクセル数は、Epic からのフィードバックを受けて修正する必要があります。コンテンツがレターボックス化されている場合、よくあることですが、境界線は単なる黒のオーバーレイではありません。Epic は GPU パワーを可視領域に集中させています。これは、実際にネイティブ 1066p ～ 1200p レンダリングを見ていることを意味します。

最も激しいアクションでは、1080p かそれ以下が有効になっているようで、TSR システムにかなりの負荷がかかります。エントリーレベルでは、Xbox Series S がこれを実現しているのを見るのは信じられないほどですが、いくつかの非常に分厚いアーティファクトはあるものの、かなり効果的にそれを実現しています。ここで、再構築ターゲットは 1080p ですが、レターボックス コンテンツのネイティブ レンダリング解像度の最大値は 1555×648 のようですが、一部のピクセル数は 533p より大幅に下回っています。ただし、TSR は変革をもたらし、全体的な画質を大幅に向上させ、Epic ではデモのエンジン ショーケース セクションで TSR のオンとオフを切り替えることができるという点を強調しておく必要があります。シリーズ S は機能が完全に揃っているように見えますが、解像度の削減に加えて、ディテールと RT の機能削減も影響しているようです。 [更新: すべてのシステムのネイティブ解像度のピクセル数を更新しました。]

しかし、私たちの観点から見ると、『マトリックス 覚醒』は、ゲームの未来がどのようなものであるかを示す真に注目に値するデモンストレーションであり、正直に言うと、私たちはそれを必要としています。 PlayStation 5 や Xbox シリーズ ハードウェアの新機能を探求するタイトルはいくつか見られましたが、今年は間違いなく世代間の年でした。解像度はより高く、ディテールはより豊かになり、フレームレートは向上し、ロード時間は大幅に短縮されています。しかし、『マトリックス 覚醒』で私たちが見ているのは、リアルタイム レンダリングと、より重要なことに、より合理化された制作の未来に対する真のビジョンです。マトリックス覚醒は Xbox ストアと PlayStation ストアから無料でダウンロードできます。言うまでもなく、それを体験することが絶対に不可欠です。