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《古墓奇兵:崛起》開發日誌:製雪技術與 Houdini 模擬器

Trusty | 2015-10-26 00:17:59 | 巴幣 534 | 人氣 11426



  建立一個逼真且可信的世界是我們在《古墓奇兵:崛起(Rise of the Tomb Raider)》中努力實現的主要目標之一,其中與環境的對抗總是牽涉到「女人 Vs. 荒野」的部分。

  在《古墓奇兵:崛起》中有個環境就是危險的雪山。要使蘿拉與周遭互動看似真實且可信,是創造這種類型的環境眾多挑戰之一。而我們的解決方案就是創造一個模擬互動的雪,使蘿拉走過積雪的地方都會產生足跡。

   我們尋找了許多不同的方法來解決這個難題,例如視差繪製貼圖(Parallax Decal Mapping)和傳統 2D / 3D 粒子系統(Particle Systems)等方式,但這些都沒有我們的需要。在經過多次的實驗後,我們創造了反覆變化地形系統(Iteration the Deformable Terrain System)。


  這個系統能讓設計師自訂可變化的地形區域,使人、動物和其他物體能與周遭環境進行互動。這項技術是透過高度的動態生成和法線貼圖(Normal Map)來實現在最高點與平滑的表面間移動,以形成高峰和谷底的地形。

  在整個開發過程中,我們也遇到了些許「障礙」。其中最大的難題就是地形頂點的密度,網格遍佈得過於疏或密,都會可能使地形變化失敗。我們首先使用手動的方式調整網格至最佳密度,但很快地使這大空間造成了性能和記憶體的問題,而且這個方法難以製作層面上的循環,我們最終採用的解決方案是動態密鋪(Dynamic Tessellation)。動態密鋪會自動補強鏡頭範圍內的網格密度,這提供了有效的解決方法並保持在我們預計的性能和記憶體中,同時也能隨著設計師的自由地製作層面上的循環。


  另一個難題就是蘿拉周圍的環境從未影響到她。蘿拉可能在世界中移動自如,而根本不知道她是否與環境互動。我們透過動態調整她對於深度變化的移動速率和動畫基礎。蘿拉現在經過厚厚的積雪會有減慢和費力的感覺,就立足在個真實世界般。

  我們的最後一到難題是玩家會跑來跑去,最後一切都將被夷為平地。雖然現實,但不美觀。我們的解決方法是加入重置定時器,能讓地形的變化隨著時間過去而自然地「填補」。

  呵,在這整個發展過程中有個小趣事,我們曾展開商討要使用動態捕捉讓蘿拉做出雪天使的動作。遺憾的是,我們沒有成功地使用在遊戲中!



  另一項在《古墓奇兵:崛起》中有趣的挑戰即為於衝擊性的時刻加入一層額外的視覺效果。我們希望這些視覺效果不僅有利於加強那一刻的真實感,而且還提供了超乎遊戲的品質。我們選擇創造蘿拉遇上雪崩的那一刻。

  這一刻需要以即時運算進行,這就表示無法以預染的過場動畫表示。我們只需要利用我們引擎上的所有功能來修改世界、使蘿拉的服裝即時更新,無需如同電影般昂貴且耗時的編輯。

  我們在早期的概念階段,我們在遊戲的粒子系統中嘗試過幾種操縱網格的組合,但都沒有幫助。我們努力在預定的範圍內同時達成逼真的移動、互動和視覺效果。我們使用傳統技術是無法達到預期的結果,所以我們望向以電影化的技術來解決。我們的目標:採用流體動力學整合實際的環境來模擬真實的雪崩。

  而這個新方向同時也帶來了全新的挑戰要解決。我們如何建立?我們如何整合?我們該如何處理人物、幾何層次、鏡頭和燈光?該怎麼針對性能優化?

  我們的首要任務就是調查如何重現雪崩的實際環境。我們調查了許多關於精靈基礎翻書動畫(Sprite Based Flipbook Animations)、3D 紋理和 Bink 動畫回播,最後我們選擇使用 Bink 動畫,這是我們的引擎可以使用且能非常有效地管理記憶體的方式。我們不知道會消耗多少成本在解碼和繪製上,故在經過分析後,我們的結論是解碼和繪製平均每幀需小於 1 ms,這是個非常可行的解決方法。

  接著我們也研究了一些業內的標準軟體套件來模擬我們的雪崩。我們決定使用 Side Effects Houdini,Houdini 是個功能齊全的 3D 軟件,專門用於視覺效果。它有流暢且靈活的視覺手稿流程,這使我們能夠輕鬆打造外觀和感覺的效果。關於雪崩,我們利用粒子的混合和模擬火燒的定制著色器來實現了最終的結果。

  一旦我們有了可行的再生裝置和視覺外觀,我們就需要建立個有效並循環的作業流程。我們最大的擔憂就是幾何體的變化量、燈光和鏡頭在整個過程中的接受度,這部分我們希望能盡量避免。為了協助減緩這個問題,我們在各個部分設置停留期間,使其不再改變。我們仍大量使用 FBX 和 Alembic 格式,以幫助內容輸出到 Houdini。

  我們接下來進行光源與渲染的最終排列。隨著《古墓奇兵:崛起》中使用到的基於物理渲染(Physically Based Rendering)興起,這變得相當容易。我們能夠在 Houdini 中利用我們現有的 HDR(高動態範圍,High Dynamic Range)環境貼圖和光源訊息來複製出我們在遊戲中的燈光條件。Houdini 具有能將我們的所有內容渲染成圖層的能力,並且能針對需要的部分進行色彩校正。


  在遊戲中使用合成圖層更是具挑戰性的。傳統的技術為元素分層相互往上堆疊。不過若要修改任何一個幾何體,往往需要重新渲染圖層以保持一致。因為知道有反覆的圖層,所以我們希望盡可能避免重複作業的可能。為此,我們研究了景深合成(Depth Compositing),景深合成是指每個渲染圖像都包含多個樣本的景深信息,能讓分層的圖像不會殘存。

  我們深度探討與整合景深合成的想法後,認為對於開發進度太過昂貴且費時。我們知道這限制了我們構建鏡頭的方式,會造成極少的部分回去使用傳統技術。我們避免了與具半透明雪崩互動的動態對象,例如人物、布料和樹葉。

  除了雪崩j外,在遊戲中的其他幾個方面也有使用這種技術,以幫助增加額外的刺激感和視覺樂趣。

  《古墓奇兵:崛起》將於 2015 年 11 月 10 日在 Xbox One / Xbox 360 上先行推出,PS4 / PC 版則預定於 2016 年發售。


原文由《古墓奇兵:崛起》技術藝術總監 Mike Oliver 撰寫

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創作回應

密桃雞
那是因為PS3開發環境比較特殊,才會有360比較優的錯覺
PS3是一定比360好的
為何PS3優化比較差就是我第一點提出的原因
360理論上就是一台電腦
當然360優化是最好的了,電腦轉電腦而已
PS3還要特別的工具
提一下PS4就沒PS3的問題了,因為PS4和電腦無分別
2015-10-28 17:13:36
YuuZu
PS沒有最後一戰哦
2015-10-29 12:12:20
Promise
360玩過最後一戰幾次,對我來說不算好玩也不算難玩...是金會員送的,不然我不會浪費錢去買
2015-10-29 12:47:44
gr
這套軟體原本是做粒子特效模擬的 相當強大的一套軟體 Houdini 以前只能應用在動畫上
沒想到現在已經厲害到可以跟遊戲引擎互相契合了 看來這軟體會越來越多人用 不錯[e17]
2015-10-29 14:59:21
皇民
大家都說等PS4版...
PS4版真的會有什麼新內容嗎?
或是畫面更棒?
如果一模一樣不就白等了
我兩台主機都有
2015-11-03 17:02:14
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