Génération procédurale : Dessine-moi des pixels !

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Vous avez dit génération procédurale ?

La génération procédurale consiste en la création du contenu numérique de manière automatisée tout en répondant à un ensemble de règles définies par des algorithmes. Il peut s’agir d’images, de niveaux vidéoludique, de dialogues ou encore de musiques.

Fréquemment utilisé dans le jeu vidéo, il trouve également une application croissante dans le domaine du cinéma et de la modélisation 3D.

 

minecraftMinecraft (2011) est l’un des exemples le plus notable concernant la génération procédurale.

La génération procédurale s’est majoritairement fait connaitre du grand public par l’intermédiaire des jeux vidéo, notamment avec des titres comme Minecraft,
Starbound ou encore l’ambitieux Star Citizen.

Mais les prémices de la génération procédurale remontent à la fin du 19e siècle dans un tout autre domaine, le textile.
Édouard GAND, alors technicien au textile d’Amiens, conçoit un appareil permettant l’improvisation de motifs sur des tissus, il nomma cette machine « l’improvisateur de tissus ».
Cet appareil est actuellement conservé au Musée des arts et métiers de Paris.

 

Dans le jeu vidéo, la génération procédurale fut initialement utilisé pour générer des paysages et des niveaux. Rogue, sorti en 1980 est l’un des tout premiers jeux à avoir utilisé cette technologie.

Il faudra cependant attendre les années 2000 pour que cette méthode de conception marque réellement l’esprit du grand public avec notamment la licence Diablo ou encore
Minecraft et terrarria.

 

starboundStarbound (2016) utilise la génération procédurale pour la majorité de ses décores, incluant en plus de l’environnement les animaux, les végétaux et certaines quêtes.

 

De nombreux jeux ont tenté lors de cette dernière décennie d’utiliser la génération procédurale afin d’offrir aux joueurs une expérience non redondante voire unique.
Cela va de la génération du paysage comme le fait Rogue, Minecraft ou encore Terraria jusqu’à la génération de quêtes tel que Starbound et No Man’s Sky tout en passant par le son produit par un crissement de pneu dans des jeux de course automobile.

Cependant le nombre de contraintes conséquentes dans un jeu implique des limitations techniques aux gammes designers.
Le rendu en temps réel impose en effet d’avoir une génération en temps réel, fluide qui n’impacte pas les performances du jeu et qui ne soit pas incohérent.

Minecraft un bon exemple de ses contraintes.

Il arrive en effet qu’avec certains appareils aux performances modestes, certaines parties du décore ne se génèrent pas ou trop tardivement, brisant ainsi l’immersion dans le jeu.

Des problèmes de cohérence sont également à relever dans No Man’s Sky avec des animaux générés procéduralement disposant d’un comportement absurde ou d’une morphologie incohérente et grotesque (vous n’aimez ni les moustiques ni les araignées ? préparez-vous à un croisement des deux, de la taille d’un hippopotame et nageant paisiblement sous l’eau).

 

Glitch_No_Man's_SkyLa génération procédurale dans No Man’s Sky (2016) amène parfois à des situations aussi improbables que délirantes.

Ces incohérences et bug sont dus aux contraintes données par aux algorthytmes lors de la génération.
Pour exemple, il peut s’agir de contraintes de position dans un espace donné, de taille, de temps, de conditions météorologique et topologique etc…

Dans un univers complexe et réaliste, le nombre de contraintes devient rapidement très élevé, et la génération s’avère une tache complexe et consommatrice de ressources.
Afin de ne pas avoir à générer de multiples éléments en même temps, certains jeux procèdent à la génération de l’environnement lors de l’écran de chargement ou de transition.

C’est le cas encore une fois de No Man’s Sky pour lequel la création d’une nouvelle partie entrainera un écran de chargement pouvant dépasser les 5 minutes.

                                            Une erreur de génération dans No Man’s Sky

Minecraft, Terraria et Starbound utilisent un procédé similaire mais toutefois plus rapide en ne générant que l’environnement proche du point d’apparition du joueur, cette méthode offre en général de bons compromis mais est vulnérable aux baisses de performance des appareils ne disposant pas de ressources importantes.

 

Cette technique est également exploité directement au niveau de la modélisation 3D et plus particulièrement du texturing avec des logiciels comme Substance Designer qui permettent la création de textures en définissant des contraintes par l’intermédiaire d’un système de nodes.

 

substance-designer-user-interfaceSubstance Designer (2017) tend à devenir une référence incontournable pour le texturing procédurale.

Bien que parfois peu convaincante, la génération procédurale a encore beaucoup à nous offrir dans le futur, que ce soit en terme de cohérence, mais également de gameplay, avec des quêtes générés entièrement de manière procédurale.

Cette technique nous permet déjà de nous émerveiller devant les paysages saisissant que nous offrent des jeux comme Starbounds, Star Citizen, Diablo ou encore Minecraft.

Il est également probable que cette technique se retrouve dans d’autres domaines d’application comme l’aéronautique avec les plans de vols, ou plus proche du quotidien, le comportement de nos appareils connectés afin d’apporter une expérience personnalisé à l’utilisateur.

 

Sources :

https://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9n%C3%A9ration_proc%C3%A9durale

https://en.wikipedia.org/wiki/Procedural_texture

https://artsetmetiers.fr/

https://www.neogaf.com

http://bit.ly/2qNUjMs

 

Images :

https://www.gameskinny.com/b8u00/6-of-the-most-awkward-looking-creatures-in-no-mans-sky

https://steamcommunity.com/sharedfiles/filedetails/?id=823605732

http://www.entertainmentbuddha.com/blog/wp-content/uploads/2017/04/rsz_minecraft-wallpaper-hd-0.jpg

http://bit.ly/2Exgrg1

https://www.allegorithmic.com/products/substance-designer

 

 

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