Valaistus Unity 3D:ssä

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia valojen ominaisuuksia ja niiden käyttöä ja merkitystä pelivalaistuksessa sekä tutustua Unity 3D -pelimoottorin tarjoamiin valaistustyökaluihin indiepelin kehittäjän näkökulmasta.

Opinnäytetyössä käsiteltiin valon tärkeimmät ominaisuudet sekä erilaiset valo tyypit, joilla valaistus voidaan toteuttaa. Lisäksi tutustuttiin Unityn esirakennettuihin renderöintiputkiin ja vertailtiin niiden keskeisiä eroja valaistukseen liittyen. Lisäksi tutkittiin erilaisia valaistuksen optimointia edistäviä tekniikoita.

Työssä tarkasteltiin myös varjoja ja niiden ominaisuuksia ja tutkittiin, millaisia ongelmia varjoihin liittyy ja miten ne korjataan Unityssä. Opinnäytetyössä tutustuttiin myös siihen, mistä erilaiset valaistukseen liittyvät asetukset Unitystä löytyvät ja mitä asetukset sisältävät. Opinnäytetyöprosessissa tehtiin vaiheittainen esimerkkiympäristön valaistus, jossa hyödynnettiin opinnäytetyössä käsiteltyjä työkaluja ja valaistustekniikoita.

Valaistusta suunniteltaessa on oleellista määrittää valonlähteet ja tiedostaa valojen funktio pelissä. Myös kohdealustan ja sen rajoitteiden tunteminen on keskeistä jo valaistuksen suunnitteluvaiheessa. Valaistusta luotaessa on löydettävä tasapaino laadun ja optimoinnin välillä, ja monissa tilanteissa huomattiin, että valaistusta pystyttiin optimoimaan ilman että se vaikutti merkittävästi valojen ja varjojen laatuun. Valaistuksen kannalta oleellisimmiksi optimointitavoiksi osoittautuivat valokartoitus ja valoprobet, sillä niillä pystyttiin merkittävästi vähentämään piirtokutsujen määrää suoritusaikana. Opinnäytetyössä nähtiin, että on oleellista tehdä valaistuslaskelmia ennen suoritusaikaa aina kun se on mahdollista. Vertailtavista renderöintiputkista Universal Render Pipeline osoittautui sopivimmaksi indiepelin kehitystiimille, koska sillä on eniten kohdealustoja sekä indiepelitiimin tarpeiden kannalta keskeiset ominaisuudet. Sitä pystyy myös muokkaamaan C#-koodikielellä vastaamaan paremmin eri projektien tarpeita.

The purpose of this thesis was to study the properties of lights and their use and significance in game lighting, as well as to inspect the lighting tools provided by the Unity 3D game engine from the point of view of an indie game developer.

The main properties of light and the different light types, with which lighting can be implemented, are covered in this thesis. In addition, Unity's pre-built render pipelines are examined and their differences in terms of lighting are compared. Various techniques to improve lighting optimization are investigated. The thesis also examines shadows and their properties. A step-by-step lighting of an example environment was made, utilizing the tools and lighting techniques learned in the thesis process.

It was found to be essential to know the light sources and to be aware of the function of the lights in the game. Knowledge of the target platform and its limitations are also essential already at the design stage of lighting. When creating lighting, a balance must be found between quality and optimization. It was seen in the thesis process that calculations related to lighting should be computed before the runtime whenever possible.