Технологический процесс создания игровых персонажей

Разработка игрового персонажа в компьютерной игре требует боль­ших усилий, и внимания. При создании графического контента для лю­бой компьютерной игры основное внимание отводится созданию персо­нажей, и соответственно требования к ним всегда самые высокие. Ос­новная сложность создания заключается в правильном совмещении тре­бований к графическому контенту, с возможностями разработчиков. По­этому можно придти к выводу, что основной задачей при создании пер­сонажа является создание самой детальной модели, при минимальных за­тратах ресурсов. Создание игрового персонажа делится на несколько по­следовательных взаимозависимых этапов. Правильная организация тех­нологического процесса позволит сократить сроки разработки за счет со­кращения времени исправления ошибок и выбора наиболее подходящего программного обеспечения.

Этапы создания игрового персонажа

Основными этапами технологического процесса создания игрового персонажа являются:

• Создание высокополигональной модели персонажа.
• Создание низкополигональной модели персонажа.
• Текстурирование персонажа.

Первое, что нужно учитывать при создании игровых моделей, это их максимальное соответствие реальности, а для персонажей, это требова­ние имеет максимальный приоритет, так как любой игровой персонаж должен вызывать у игрока соответствующие эмоции, заранее запланиро­ванные и определённые разработчиками. При этом персонаж должен со­ответствовать всем физическим характеристикам присущим любому че­ловеку. Такими характеристиками являются пропорции человеческого тела и мышечная система человека.

Использование мышечной системы человека в игровом персонаже обусловлено созданием рельефа человеческой фигуры. Именно мышцы формируют так называемые силовые линии, которые создают основные черты лица, например морщины лица.

С технической точки зрения основными требованиями к игровому персонажу являются следующие параметры:

• топология сетки персонажа;
• детализация отдельных частей тела;
• распределение полигонизации персонажа.

Наиболее важным из перечисленных пунктов является правильная топология сетки, которая в свою очередь формирует общее направление и расположение полигонов, формирующих определённые части тела.

С учётом современных технологий значение текстурирования при создании игрового персонажа очень выросло, так как именно текстура формирует мнение игрока о проекте. Правильное использование новей­ших разработок в области текстурирования могут усилить эффект дета­лизации игрового персонажа в десятки раз.

Рассмотрим основные виды текстур, использующиеся в игровой ин­дустрии.

• Diffuse map.
• Normal map.
• Specular map.
• Ambient occlusion map.

Большинство этих карт генерируется из правильно сформированных моделей. Получить их другими способами практически невозможно, по­этому во избежание проблем при текстурировании следует изначально правильно отработать технологический процесс создания игровой моде­ли. Для получения карт Normal map, ambient occlusion необходимо соз­дание высокополигональной, и полностью соответствующей ей низко­полигональной модели персонажа.

Таким образом, можно сделать вывод, что процесс моделирования персонажа не ограничивается только созданием низкополигональной модели.

1. Высокополигональная модель персонажа

Высокополигональной моделью персонажа называется модель, соз­данная по заданному эскизу и полностью ему соответствующая. Отли­чительной особенностью высокополигональной модели является её вы­сокая степень детализации. Высокополигональная модель создаётся для последующего создания необходимых текстурных карт.

Сложности создания такой модели заключается в том, что не каждый графический редактор может предложить пользователю интерактивную работу с большими массивами полигонов. Не маловажным условием яв­ляется то, что для генерирования карт модели должны полностью соот­ветствовать форме. Поэтому для упрощения создания конечной модели нужно запустить технологический процесс в обратном направлении, а именно сначала создать высокополигональную модель, а затем, по ее ключевым вершинам смоделировать низкополигональную. Таким обра­зом, не будет нарушено ни одно условие текстурирования, и процесс создания модели значительно упростится.

2. Ретопология

Процесс создания низкополигональной модели по ключевым точкам низкополигональной называется ретопологией.

В процессе создания конечной низкополигональной модели персона­жа важно соблюдение правил топологии сетки, как и на всех этапах мо­делирования персонажа.

Основная сложность ретопологии заключается в правильной расста­новке силовых линий. Нужно так же учитывать, что при создании низ­кополигональной модели перед художником стоит задача создания точ­ной копии высокополигональной модели, но с гораздо меньшим полиго­нальным бюджетом.

Текстурирование

Текстурированием называется процесс создания текстурных карт, и последующее наложение их на трёхмерные объекты

Известно существование нескольких способов текстурирования игро­вых объектов, каждый из которых имеет свои плюсы, и минусы. Самым распространённым является создание растровой карты в любом двух­мерном графическом редакторе. Такой способ имеет множество недос­татков. Основными являются затрата большого количества времени и ресурсов на создание текстуры, возможность добиться максимально ка­чественного результата.

Выходом из проблемы является способ текстурирования поверх уже существующей модели. Этот способ гарантирует быстрое и качествен­ное создание текстуры, так как позволяет экономить большое количест­во времени, и даёт полное представление о готовности игровой модели на всех этапах текстурирования.

Существует несколько графических редакторов, позволяющих вы­полнять такие действия, а именно: Z-brush, Mari, BodyPainter. Самым распространённым из вышеперечисленных является Z-brush. Самым но­вым, и высокотехнологичным является Mari. Эти графические пакеты отвечают всем новейшим стандартам, и соответствуют требованиям, по­ставленным перед ними, а именно, простота в использовании, интерак­тивность при работе с ресурсоёмкими объектами.

Таким образом, можно сделать вывод, что время затраченное на тек-стурирование, а так же качество выполненной работы в основном зави­сит от способа текстурирования. При текстурирование первыми созда­ются карты, которые возможно сгенерировать. При создании игрового персонажа такими являются normal map и ambient occlusion.

1.  Normal map

Normal map (карта нормалей), карта которая в зависимости от вы­бранного цвета в цветовой палитре RGB изменяет угол между полиго­ном и нормалью освещения

Существует несколько способов генерирования карт нормалей. При создании игровых персонажей практически всегда используется только один метод. Метод переноса детализации высокополигональной модели на текстурную развёртку низкополигональной модели.

Генерирование карты normal map требует выполнения некоторых ус­ловий, некоторыми из них являются: наличие высокополигональной мо­дели персонажа, наличие низкополигональной модели персонажа, по­строенной по ключевым точкам высокополигональной, при этом полно­стью ей соответствующей. Таким образом низкополигональная модель получает необходимую детализацию что существенно улучшает качест­во полученной модели.

2.  Ambient occlusion

Ambient occlusion— модель затенения, используемая в трёхмерной графике и позволяющая добавить реалистичности изображению за счёт вычисления интенсивности света, доходящего до точки поверхности. В отличие от локальных методов, как например затенение по Фонгу, ambient occlusion является глобальным методом, то есть значение ярко­сти каждой точки объекта зависит от других объектов сцены. Это доста­точно отдалённо напоминает глобальное освещение. Ambient occlusion чаще всего вычисляется путём построения лучей, исходящих из точки поверхности во всех направлениях, с последующей их проверкой на пе­ресечение с другими объектами. Лучи, достигнувшие фона или «неба», увеличивают яркость поверхности, в то время как лучи, пересекающие другие объекты, не добавляют яркости. Точки, окружённые большим количеством геометрических объектов, отрисовываются как более тём­ные, а точки с малым количеством геометрии в видимой полусфере — светлыми. Карта ambient occlusion в процессе создания игрового персо­нажа не используется в чистом виде. Она генерируется для последующе­го упрощения создания диффузной карты персонажа.

3.  Specular

Specular -это карта, которая показывает степень отражения материа­ла, из которого сделан объект. В игровой индустрии карты specular сильно распространены, так как эта карта формирует впечатление игро­ка о материале. Положительной стороной этой карты является то, что она сильно упрощает работу при создании текстур, снижая нагрузку ка­чества диффузной карты.

4. Diffuse map

Diffuse map — это растровая карта цвета: карта, с помощью которой формируется цветовая поддержка модели, а так же подчёркивается весь рельеф любого элемента игрового объекта. Является основополагающей для всего текстурирования, так как именно она задаёт внешний облик персонажа. Модель отвечает за форму персонажа, карта цвета отвечает за то как он выглядит. Текстура цвета является одной из немногих тек­стур, создаваемых вручную, в связи с чем ей уделяется основное внима­ние при текстурировании объекта, и затрачивается наибольшее время на её создание.

Выводы

Разработка технического процесса представленного в этой работе, от­чётливо показала, на большое количество заранее не определимых сложностей, поэтому первым и наиболее значимым выводом является необходимость в разработке техпроцесса до начала создания конечного продукта. Не маловажным аспектом при разработке является, уверен­ность в качественном результате работы. Грамотно разработанный тех­нологический процесс может полностью гарантировать отличное вы­полнение работы, а так же определить затраты ресурсов.

Таким образом, из выполненной работы можно сделать следующие выводы:

Необходимость в создании техпроцесса до начала создания конечного продукта.

Оптимизация труда, и определение временных затрат. Отсечение заранее неоправданных путей создания игрового персонажа. Представление целостной картины процесса создания конечного продукта.