3D-grafiikan optimointi mobiililaitteelle

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli kerätä tietoa ja esitellä, kuinka tärkeää 3D-mallien optimointi on pelimoottorissa käyttöä varten ja miten toteuttaa sitä. Työ keskittyy mobiililaitteille optimointiin ja käyttää esimerkkinä itse kehitettyä mobiilipeliä. Internetistä on haastavaa löytää yksittäistä, tiivistä tekstiä, joka keskittyisi kertomaan optimoinnista, joten 3D-grafiikan alkajille voi olla vaikeaa löytää aiheesta tietoa. Tämä teksti voi toivottavasti auttaa tässä pulmassa. Työ pohjautuu mobiilipeliin ja sen kehityksen aikana tehtyihin havaintoihin sekä internetin tietolähteisiin. Työssä selitetään 3D-mallinnuksen perusteet ja käsitteitä, jotta työtä voivat lukea myös 3D-mallinnuksen aloittelijat ja asiaan perehtymättömät. Työ sisältää useita tapoja optimoida malleja sekä tekstuureja, jotta niillä päästäisiin mahdollisimman hyvään suorituskykyyn. Optimoinnin käytännöt pätevät mobiilipelikehityksen lisäksi myös esim. konsolipelien ja fotorealistisen tyylisuunnan pelien kehittämiseen, sillä optimoidut mallit tuottavat tulosta alustasta huolimatta ja parempi suorituskyky on aina arvostettua. Asiaa käsitellään tekstin kautta ja havainnollistetaan kuvien avulla. Työssä esitellään mobiilipeli, jossa on käytetty esitettyjä optimointitapoja ja -perusteita. Työ päättyy testiin, jossa vertaillaan optimoitujen ja optimoimattomien mallien eroja suorituskykyyn ja pohditaan tuloksien eroja. Työssä testataan optimoidun ja optimoimattoman mallin eroja suorituskykyyn. Tämä näyttää lukijalle, miksi optimointi on tärkeä taito oppia 3D-graafikkona. Tuloksista voi nähdä huomattavan eron kahden eri skenen välillä, mutta lopputulokset voisivat olla paremmin kirjattuja; mm. prosessorin käyttöä ei tallennettu ja testaukset suoritettiin pöytätietokoneella eikä mobiililaitteella. Paremman ja kattavamman testauksen voisi suorittaa vielä useilla mobiililaitteilla, mutta tämän työn testistä voi silti nähdä eron optimoinnin eduista. Työ voisi sisältää myös muita tapoja optimoida sekä peliskeneä Unityssä, että etenkin tapoja optimoida 3D-mallinnusohjelman sisällä, kuten UV-kartan ja mallin saumojen optimointia. Toivon, että opinnäytetyö voi auttaa aloittelevia 3D-graafikoita pääsemään nopeammin alkuun ja välttämään tekemään tekemästä joitain virheitä, kuten liian suuriresoluutioisia malleja tai tekstuureja sekä vähentämään materiaalien käyttöä.

The goal of this Bachelor’s thesis was to collect information on optimizing 3D-models and to show how important it is in game engines, and how to go about doing it. The work focuses on optimization for mobile devices and uses a self-developed mobile game as an example. It is difficult to find a single, compact text on the internet that focuses solely on optimizing graphics, so it may be difficult for a beginner to find information on the subject. This text aims to partially address that issue. This work is based on a self-developed mobile game, and observations made and lessons learned during its development, as well as sources from the internet. The basics and some terminology of 3D graphics are explained in the text to make it readable for beginners and newcomers to 3D modelling. The work includes multiple ways to optimize models and textures to maximize their performance in a game. The principles of optimization apply not only to mobile game development, but also, for example, to developing console games or games with photorealistic art styles, because improved performance is always appreciated regardless of the target platform. The subjects are explained through text, paired with image examples. The work ends with an introduction of a self-developed mobile game and a test in which a scene inside the game is compared with an intentionally unoptimized version of the same scene. The results of this test are listed and analyzed, and conclusions are drawn of how beneficial optimization is. The work tests the performance impact of having optimized models versus unoptimized models in a scene in a video game. The results of this test show why optimization is an important skill to learn as a 3D artist. The results show a noticeable difference between the performance of two nearly identical-looking scenes inside the Unity game engine, although the test could have benefited from having more metrics measured such as CPU usage. The test could benefit from being tested on more devices, as it was performed on a desktop PC rather than a mobile device, however even in this limited test one can see the benefits of optimization. This thesis could also benefit from including other ways to optimize game engine scenes and 3D models, such as by optimizing UV maps or seam placements on models. Hopefully this thesis can help beginner 3D artists to get started faster and to avoid making certain mistakes shown here, such as making models or textures with too large resolutions, or minimizing the number of materials used.