3D-peliympäristön toteuttamisen työjärjestys ja optimointi

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkitaan ja käytännössä sovelletaan 3D-peliympäristöjen grafiikan optimointia ja peliympäristöjen luomiseen sopivaa työjärjestystä. Työn tavoitteena on esitellä lukijalle toimiva työjärjestys hyvin optimoitujen peliympäristöjen luomiseen. Opinnäytetyö koostuu teorian- ja käytännönosiosta. Luvun 2 teoriaosuudessa tutkitaan erilaisia optimointikeinoja kirjallisuuden ja muiden lähteiden pohjalta. Luvun 3 käytännön osiossa optimointi yhdistetään peliympäristöjen luomisessa käytettyyn työjärjestykseen.

Teoriaosuudessa käydään yleisellä tasolla läpi erilaisia optimointikeinoja ja suorituskyvyn mittauksen perusteita PC-peliympäristöjä luotaessa. Käsiteltäviin optimointikeinoihin kuuluvat mallien ja tekstuurien optimointi, näkyvyysoptimointi, niputtaminen, instansointi sekä valaistuksen optimointi. Tutkimisen jatkaminen on kuitenkin tärkeää optimointimenetelmien käytön jatkuvan muuttumisen ja nopean kehittymisen vuoksi. Tässä opinnäytetyössä ei ole myöskään lueteltu kaikkia mahdollisia optimointimenetelmiä, vaan keskitytty PC-pelien kehityksessä käytettyihin yleisimpiin tekniikoihin.

Käytännön osiossa seurataan alusta loppuun 3D PC-peliympäristön rakentumista erilaisten työvaiheiden kautta ja sitä, miten optimointi toteutuu eri työvaiheissa. Työjärjestys koostuu konseptoinnista, blokkauksesta, mallintamisesta, teksturoinnista, valaistuksesta ja kameran jälkiefektien käyttämisestä. Esitelty työjärjestys ei ole ainoa mahdollinen, vaan se saattaa vaihdella paljonkin esimerkiksi pelin laajuudesta ja tiimin koosta riippuen. Esitetty järjestys antaa kuitenkin hyvän kuvan tyypillisistä työvaiheista ympäristöjä luotaessa.

Hyvä optimointi ja työjärjestys auttavat graafikkoja luomaan monipuolisia ympäristöjä sekä vähentämään ongelmia ja hidasteita projektin aikana. Opinnäytetyön kautta on tavoitteena saada hyvä kokonaiskuva käytössä olevista optimointikeinoista ja niiden käytöstä peliympäristöjä luotaessa sekä toimia oppaana aihepiiristä kiinnostuneille 3D-graafikoille.

This thesis studies and tests the graphic optimizations and the creation workflow of 3D game environments. The thesis aims to present the reader with a good basic workflow for creating optimized game environments. The thesis is divided into two parts: theory and practice. The theory part in chapter 2 consist of collecting the research material on optimization methods. In the practice part in chapter 3, the optimization methods are combined with the game environment creation workflow.

In the theory section of the thesis, different kinds of optimisation methods and basics of performance measuring when creating PC game environments are covered. The optimization methods discussed in this chapter include the optimisation of models and textures, visibility culling, LODs, mipmaps, batching, instancing and the optimisation of lighting. The use and development of optimisation methods is in constant change so it is important to continue the research. All known optimisation methods could not be included in this thesis so the focus is on the most common techniques used in the development of PC-games.

In the practical section of the thesis, the creation and optimisation of a game environment is followed from the start to the finish. The workflow consists of concepting, blocking, modelling, texturing, lighting and the choosing of post effects. The presented workflow is not exclusive, workflows can vary depending on the scale of the game or development team size. However, the workflow presented here gives a good outline of the typical stages in game environment creation.

Good optimisation and workflow helps graphic artists to create diverse game environments and reduce problems and roadblocks during projects. The aim of this thesis is to create a comprehensive list of commonly used optimization methods and their use in the process of creating game environments as well as to work as a guide for 3D-graphics artist interested in this field.