Thoughts about game lighting techniques in GDC2014

About

• I wrote some thoughts about game lighting techniques in GDC2014.

Memo

• Most games uses physically based shading (Cook-Torrance BRDF) with GGX as NDF.
  • Killzone Shadow Fall (NDF : GGX)
  • Ryse (NDF : GGX)
  • inFAMOUS Second Son (NDF : GGX)
  • The Order : 1886 (NDF : GGX)
  • Unity5 (NDF : Normalized Blinn-Phong)
  • Forza5 (NDF : Normalized Blinn-Phong)

• Tile based light culling by Computer Shader
  • Ryse (Tile based deferred shading)
  • inFAMOUS Second Son (Tile based deferred shading+. Light culling for diffuse and specular.)
  • The Order : 1886 (Forward+)

• Most game still uses punctual lights
  • Killzone Shadow Fall (O: Area lights)
  • Ryse (X: Punctual Lights)
  • The Order : 1886 (X: Punctual Lights)

• Most games uses Deferred Shading instead of Light Pre-pass (aka Deferred Lighting ).
  • Killzone : Shadow Fall
  • Ryse
  • inFAMOUS Second Son
  • Unity5
  • The Order : 1886 (X: Forward+)

• Indirect diffuse lighting is precomputed as light probes. Light probes are applied to characters and terrains. (Hemi-Sphere lighting is not used.)
  • Killzone Shadow Fall
  • Ryse (Deferred enviromental probes)
  • inFAMOUS Second Son (Tetrahedral grids, using Tetgen)
  • The Order : 1886
  • Asassin's Creed 4 (2.5D uniform light probes)
  • Unity5 ("Light Probe Interpolation Using Tetrahedral Tessellations@GDC2012")
  • The Last of Us

• Some game still uses precomputed lightmaps for terrains.
  • The Order : 1886 (H-basis, Baked by NVidia OptiX)
  • Killzone Shadow Fall
  • The Last of Us (Diffuse LightMap, Dominant Light Axis LightMap)
• Indirect specular lighting is precomputed as prefiltered localized environment cubemaps. (aka Localized CubeMaps, Reflection probes)
  • Killzone Shadow Fall (Prefiltered by AMD CubeMapGen)
  • inFAMOUS Second Son
  • The Order : 1886 (Prefiltered by ComputeShader)
  • Forza5
  • Unity5 (Reflection probes)

• Environment BRDF is also used.
  • Killzone Shadow Fall
  • Ryse (As 2D texture array)

• And "prefiltered environment cubemaps" is combined with local refleciton.
  • Killzone Shadow Fall
  • Ryse
  • inFAMOUS Secons Son
  • Assassin's Creed 4

In Japanese

• GDC2014 のグラフィックス関係の資料を読んでいて, ライティング関係で思ったことについてです.
• ゲーム向けに綺麗なグラフィックスにするための手法の定石を使っていることが多かった, と思いました.

• 物理ベースシェーディングの多用. 具体的にはスペキュラ BRDF はクックトランス. (NDF は GGX が多い)
• ライトプレパスからディファードシェーディングへの移行.
• コンピュートシェーダによるタイルベースなライトカリング.
• Punctual Light を使っているゲームがまだ多い(唯一の例外は Killzone Shadow Fall).
• ディフューズ間接光はライトプローブとして事前計算. (半球ライトは使わない)
• 事前計算したライトマップもまだ利用しているゲームもある.
• スペキュラ間接光は従来通り, 事前撮影したローカルな環境キューブマップをスペキュラ BRDF で事前フィルタリングしたものを利用. 但し, 撮影点については手置きで指定.
• 環境キューブマップの参照時に Environment BRDF を考慮している.
• 環境キューブマップとローカルリフレクションとの合わせ技.

• 参照したゲームタイトル
  • Killzone Shadow Fall
  • inFAMOUS Second Son
  • Ryse
  • The Order 1886
  • Assassin's Creed4 : Black Flag
  • Forza5
  • The Last of Us
  • Unity5 (ゲームエンジン)