Wie das Shipbreaker-Team auffällige Grafiken erzielte und Arbeitsabläufe beschleunigte

Blackbird Interactive: Eine Unity-Fallstudie

Wie erzeugt man herzzerreißende Aufregung in einem Sci-Fi-Spiel, in dem es keine Aliens oder Feinde gibt? Indem wir uns daran erinnern, dass im kalten, dunklen Raum die gesamte Umgebung der Antagonist ist. In Hardspace: Shipbreaker, Sie retten Raumschiffschrott, um Ihre Schulden bei Lynx Corporation zu begleichen. Aber Vorsicht – es besteht eine gute Chance, dass Sie eine Explosion auslösen und neu spawnen müssen, wodurch Ihre Schulden steigen. Blackbird Interactive (BBI) hat sich für Unity entschieden, um dieses futuristische und spannende Spiel voller detailreicher, immersiver Grafiken zum Leben zu erwecken.

BBI entwickelt ein einzigartiges, kompetenzbasiertes Spiel

Von der Konzeption des Spiels an wollte das Studio Hardspace: Shipbreaker, das die Spieler mit seiner naturgetreuen Vision vom Leben im Weltraum begeistert. Das Spiel musste auch physikalisch korrektes Verhalten und Kollisionen von Objekten ohne Schwerkraft aufweisen.

Dies stellte erhebliche Herausforderungen dar, wie die Erstellung von Baking-Qualität-Grafiken für vollständig dynamische Umgebungen, die Integration und Effizienz von Prozessen und die ständige Suche nach besseren Möglichkeiten für die Entwicklung und Zusammenarbeit. Seit dem Start des Projekts vor mehr als vier Jahren hat das BBI-Team zahlreiche technische Barrieren durchbrochen, unzählige künstlerische Techniken innoviert und viele „Oh-Wow“-Momente auf dem Weg zu einem der aufregendsten Weltraumspiele seit Äonen geteilt.

Die Ergebnisse

• Schnelles Grey-Boxing mit ProBuilder und Cinemachine für ein überzeugendes Konzept
• Schnellere Workflows mit praktisch sofortigem Roundtripping für 3D digitale Assets im FBX-Format
• Explosive Echtzeit-Partikeleffekte dank VFX Graph mit Tausenden von einzigartigen Objekten, hoher Detailtreue und ohne Leistungsverzögerungen
• Stärkere Einbindung von Grafikern in Prozesse „unter der Haube“ mit geschachtelten Prefabs
• Beispiellose Flächen- und Volumeneffekte mit der High Definition Render Pipeline (HDRP) von Unity

Spieler in die Geschichte einbeziehen

Von Anfang an wollte das BBI-Team, dass die Spieler – „Cutters“ genannt – die Herausforderungen und die Einsamkeit des Weltraums voll und ganz spüren und unter Druck stehen, sich die Fähigkeiten anzueignen, die nötig sind, um trotz harter Quoten erfolgreich zu sein. Aber das ist kein Superheldenspiel. Wenn sich Spieler in der reichhaltigen visuellen Umgebung bewegen und arbeiten, erschaffen sie jeweils ihre eigene Geschichte.

„Das ist ein großer Teil der immersiven Erfahrung für uns“, sagt Trey Smith, Hardspace: Der Spielleiter von Shipbreaker. „Man spielt wie man selbst und wird Teil der Geschichte. Wir haben die Hände zum Beispiel so gestaltet, dass sie sich wie Ihre Hände anfühlen und nicht wie zufällige Bot-Hände. Äußerst realistische Animationen und Effekte waren ebenfalls entscheidend, da sie einen ins Gameplay erstarren ließen und man mehr in das Geschehen investierte.“

Das Ergebnis ist eine der dynamischsten, reichhaltigsten Gameplay-Umgebungen, die man sich vorstellen kann. Beim Manövrieren und Schneiden entfacht der Strom in den hochgeladenen Umgebungen Funken und Feuer. Es gibt realistische Werkzeuge zum Manipulieren, Zeichen zum Lesen, Fangbänder zum Anbringen, enge Räume zum Navigieren, tiefe Schatten und fliegende Partikel, an die man sich anpassen kann, und vieles mehr. Alles in einer schwerkraftfreien, trüben Umgebung. Und weil die Reise jedes Spielers einzigartig ist, entfalten sich großartige individuelle Geschichten.

Verwurzelt in Kunst und Weltraum

Das Zusammenfügen dieses verschärften Dramas hängt von tief realisierten Grafiken ab, und das Studio war bereit für die Herausforderung, weil es im Kern visuell getrieben ist. „Unsere Gründer sind alle Art Directors und Space Geeks, aber wir wissen auch, dass Gameplay das A und O ist. Deshalb möchten wir, dass die Menschen sowohl in unsere einzigartige, malerische Umgebung hineingezogen werden als auch darin spielen“, so Art Director Chris Williams. „Und Unity hilft uns, diese beiden Schlüsselelemente nahtlos zu kombinieren.“

Praktisch alle im Team hatten laut Hardspace mit Unity gearbeitet: Richard Harrison, technischer Leiter von Shipbreaker, sagte: „Es ist eine Triple-A-Engine, aber Unity ist auch für Entwickler gedacht, die etwas auf den Weg bringen und diesen Konzeptnachweis wirklich schnell erreichen möchten.“ Dies war besonders wichtig, da das Team bei der Geburt des Spiels (während eines internen Game Jams) klein war und erhebliche künstlerische Herausforderungen gelöst werden mussten.

Kernwerkzeuge zur Spieleentwicklung in Unity

BBI verwendet ProBuilder, um festzustellen, wie die Vielzahl von Schiffen und anderen 3D-Modellen richtig manipuliert, getestet und hergestellt werden kann. „ProBuilder ermöglicht es unseren Designern, Schiffslayouts und Gameplay-Requisiten zu prototypisieren. Da Objektdimensionen und andere Metriken in unserem Spiel extrem wichtig sind, können wir grobe Blockouts schnell iterieren, um eine Objektgröße festzulegen, bevor wir Art nach dem endgültigen Mesh fragen“, sagt Elliot Hudson, Associate Creative Director bei BBI. „Es hilft unseren Grafikern wirklich, eine effiziente Grey-Box-Pipeline aufzubauen.“

Für die Erstellung vieler der äußerst detaillierten und realistischen Animationen nutzte BBI Timeline. Wenn ein Spieler beispielsweise seinen Arbeitstag beginnt, steht Timeline hinter dem Einschalten aller Lichter in der Hangarbucht und dem Zünden der Schiffsstromquelle. „Als unser Animationsdesigner Timeline zum ersten Mal verwendete, war er begeistert und erkannte sofort, dass er den Realismus des Spiels mit coolen Details wie diesen verbessern konnte“, sagt Harrison.

Sie nutzten auch die fortschrittlichen Kamerawerkzeuge von Cinemachine für wichtige Designphasen. „Unsere Entwickler konnten mit Cinemachine schnell Proof-of-Concept-Segmente erstellen, die die Atmosphäre und den Tonfall unserer Bemühungen erfassten. Die Möglichkeit, eine Timeline zu verschieben und die Kamera in der Ansicht zu sehen, war besonders nützlich“, sagt Trey Smith, Game Director bei BBI.

Verbesserung der eigenen Tools

Im Laufe des Projekts entwickelte BBI auch eine Reihe von Unity Tools. Ein Großteil ihrer Core-Shader-Technologie wurde beispielsweise für das Spiel handcodiert, die Entwickler gehen jedoch davon aus, dass Shader Graph stärker genutzt werden soll, um die Möglichkeiten der High Definition Render Pipeline (HDRP) von Unity zu nutzen.

„Früher haben wir das ganze Schiff neu UV gemacht, aber dann haben wir angefangen, mehr Dinge wie Eigenschaftsblöcke zu nutzen, die es uns ermöglichen, Eigenschaften von Materialien im Handumdrehen dynamisch zu ändern. Darüber hinaus verwenden wir in Unity einen clever zusammengestellten Shader, der das HDRP Backend nutzt. Karl Kent, unser Grafiktechnik-Assistent, hat sie entwickelt, um mit der HDRP zusammenzuarbeiten“, sagt Harrison.

Das Projektionstool Huckepacks von BBI zu verschiedenen Aspekten von Unity, einschließlich HDRP, um die Dynamik zu erhöhen, wenn die Schiffe zur Laufzeit lackiert werden. Sie verwenden auch ein benutzerdefiniertes Projektions-Decal-System, um coole Warnungen in den Schiffen zu erzeugen, wie z. B. Gefahrenschilder an den Schottwänden, um noch mehr Spannung zu erzeugen.

Animationen für zusätzlichen Realismus hinzufügen

Harrison zufolge gibt es auf den Schiffen nicht viele Animationen, nur ein paar hier und da, z. B. die Griffe zum Öffnen der Türen und die Türen selbst. „Viele unserer Animationen sind in Texturanimationen integriert, Dinge, die man bei der Arbeit sieht, wie die Beleuchtung auf den Computerbildschirmen. Der MaterialPropertyBlock, mit dem wir Dinge in Echtzeit ändern können, war super hilfreich.“

Die komplexeste physische Animation, die sie in Angriff nahmen, war für den Einzelcharakter: den Cutter. „Wir ließen unseren Animator den Charakter aufbauen und das Ganze dynamisch durch Mecanim animieren. Es ist vollständig zustandsgesteuert und parametergesteuert. Dabei wird die Spielergeschwindigkeit berücksichtigt – wohin man sich bewegt und wie man driftet.“

Natürlich ist es ein First-Person-Spiel, sodass die Spieler nur ihre Hände und Beine sowie von Zeit zu Zeit Spiegelungen und Schatten sehen können. „Es ist ein ziemlich kraftvoller Moment, wenn man zum ersten Mal merkt, dass man beim Abdriften nach links die Beine nach rechts hinter sich lässt. Wir haben das Gefühl, dass es Ihrem Charakter ein Gefühl von Gewicht und Präsenz verleiht – es gibt Ihnen das „Gefühl“, sich in einer Null-G-Umgebung zu befinden“, fügt Harrison hinzu.

Da viele der 3D Elemente des Spiels außerhalb von Unity erstellt werden, war ein schnelles Round-Tripping zu und von 3D Modellierungssoftware wie Maya besonders wichtig, um sich wiederholende Prozesse zu vereinfachen und zu beschleunigen. Williams sagt: „In manchen Nicht-Unity Umgebungen kann die Konvertierung eines FBX-Modells einen halben Tag dauern, aber in Unity ist das fast sofort möglich.“ BBI hat einen benutzerdefinierten, in den Unity Workflow integrierten Editor entwickelt, mit dem seine Grafiker mit der rechten Maustaste auf ein Asset klicken und es sofort in ein GameObject verwandeln können.

Eine weitere Funktion, die die Produktivität der Grafiker erheblich steigerte, waren verschachtelte Prefabs. Dadurch können sie ein Schiff als Prefab bauen, das aus vielen kleineren Prefabs besteht, die wiederum aus mehreren kleineren Prefabs bestehen. Wenn sie also eine Eigenschaft ändern möchten, müssen sie die Modifikation nur einmal vornehmen, und das wird im gesamten Modell reflektiert. In puncto Workflow können ihre Grafiker so „unter die Haube“ kommen und Komponenten selbst zusammenbauen, ohne etwas programmieren zu müssen oder sich auf einen Programmierer verlassen zu müssen. Williams sagte: „Endlich konnten wir mit dieser praktischen Funktion ein modulares Schiffssystem erstellen. Ohne geschachtelte Prefabs wären wir nicht dort, wo wir heute stehen.“

Damit das Team immer mit den neuesten Versionen der Funktionen von Unity synchronisiert ist, verlässt es sich auf regelmäßige Updates über den Package Manager. „Wir verwenden viele integrierte Pakete, also ist es großartig, wenn es eine neue Version gibt, auf die wir gewartet haben. Der Package Manager war eine wichtige Erweiterung unseres Workflows“, sagt Harrison.

Partikel ganzheitlich hinzufügen

Es überrascht nicht, dass BBI David Perdigon, ihren hochtalentierten Grafiker für visuelle Effekte, nutzte, um sie zu erstellen und zu kontrollieren. Und als Visual Effect Graph (VFX Graph) verfügbar wurde, übernahmen sie es sofort, fanden es einfach zu bedienen und zu optimieren, und erkannten, dass es im Vergleich zu älteren Tools wie Flipbook oder Shuriken-Partikelsystem weitaus mehr digitale Eingaben verarbeiten kann.

Es ist zwar aufregend, einem Spiel auffällige Pyrotechnik hinzuzufügen, aber sie verursachen fast immer Leistungseinbußen, was für das Studio ein Durchbruch war. Als sie jedoch Partikel mit VFX Graph implementierten, stellte BBI fest, dass sie eine größere Anzahl von Partikeln effizient verwalten und häufiger atemberaubendere Effekte beinhalten konnten.

VFX Graph integriert Partikel reibungslos in den Post-Processing-Stack und die Beleuchtung. „Als wir auf VFX Graph umgestiegen sind, gab es eine große Leistungssteigerung, und jetzt haben Partikel das Gefühl, dass sie tatsächlich in die Welt integriert sind, anstatt sich neben der Geometrie zu befinden“, sagt Harrison. Außerdem nutzen sie Bloom und andere Farbausgleichstools von Unity, um den visuellen Wow-Faktor des Spiels zu erhöhen.

Beleuchtung jeder Umgebung

Die High-Definition Render Pipeline (HDRP) war ein Schlüssel zur Erzeugung von glaubwürdigem und großartigem Light and Shadows im Weltraum. Eine Hangar-Bay-Szene kann beispielsweise vier oder fünf Schatten werfende Lichter haben, und die Entwickler mussten dieses Pralllicht ausbalancieren und auf bewegten, gerichteten Sound ausrichten. „Mit HDRP ist alles so reaktionsschnell und es war sofort verständlich“, sagt Williams.

HDRP verhalf ihnen auch zu einer äußerst überzeugenden Flächenbeleuchtung in den verlassenen Schiffsinnenräumen, was die Spannung noch verstärkte. Beispielsweise nutzte das Team volumetrische Beleuchtung, um einen „Drecksluft“-Effekt zu erzeugen, wenn ein Cutter ein Schiff unter Druck setzt, Nebel erzeugt und Partikel treibt. Dadurch wird ein Scheinwerferstrahl so lebendig wie ein Suchscheinwerfer am Nachthimmel. Vor der HDRP hatte BBI versucht, diese Art von volumetrischen Effekten mit Tools von Drittanbietern nachzuahmen, fand sie jedoch teuer und begrenzend. „Die Stärke der HDRP von Unity liegt in einem systematischen Ansatz für das gesamte Beleuchtungsmodell selbst und passt wunderbar zu unseren Anforderungen.“

Mit Unity in die Zukunft

Bei BBI wählen sie ihre Spieleentwicklungsplattformen sorgfältig aus und fragen sich, welche Technologie und Tools für das Projekt am besten geeignet sind. Anschließend führen sie umfassende technische, Design- und Grafikbewertungen durch. „Ich denke, es spricht Bände, dass wir Unity für Hardspace gewählt haben: Shipbreaker direkt nachdem wir unser erstes Spiel fertiggestellt haben – Homeworld: Wüsten von Kharak. Und jetzt, da Hardspace live ist, können wir definitiv sagen, dass unsere ersten Einschätzungen richtig waren – Unity war absolut die richtige Wahl, um unsere künstlerischen, technischen und geschäftlichen Anforderungen zu erfüllen“, schließt Harrison. Es genügt zu sagen, dass sie damit beschäftigt sind, Unity aufs Maximum zu treiben, um neue Funktionen und Spielinhalte für die Vollversion zu entwickeln – und die Ergebnisse werden sicherlich die Legion von Cutters freuen, die ihre eigenen Geschichten in diesem wunderschön umgesetzten „blauen Hals“ Spiel schreiben.