首先要攝影測量建模。為什麼要用photoscan?要回答這個問題,我們先來回顧一下傳統的美術生産流水線。
早期的遊戲渲染管道通常隻支持一次漫反射,缺乏材質和燈光的完整概念,這意味着遊戲的畫面效果完全取決于美術資源的質量。
藝術為了做出一幅美麗的畫面,會用肌理在材質的紋理、反光、光影上表現出盡可能多的細節,這就是藝術通常所說的手繪肌理過程。
如果美術基礎足夠紮實,做出來的産品圖片往往效果不錯。國内遊戲行業發展初期,很多廠商都是以擅長制作高質量的手繪遊戲美術素材起家的,比如完美《西山居》等等。随着時代的發展,這種做法逐漸被淘汰,隻在一些低預算的手遊和端遊中使用。
手繪遊戲角色
這種方法的過程相對簡單。藝術完成後,模型和地圖被導入到引擎中,不需要額外的設置。制作周期也很短,通常需要3-7天才能完成一個藝術資産的制作。
随着實時渲染流水線的發展,法線貼圖的概念被引入到遊戲中。
描述簡單法線貼圖的概念,即通過貼圖和烘焙制作高細節模型的法線貼圖,然後粘貼在低細節模型的法線貼圖通道上,使其表面具有高細節模型的光影渲染效果,在隻增加少量性能消耗的情況下,大幅提升畫面表現力,從而優化動畫和遊戲的渲染效果。
這個工藝在業内也被稱為下一代工藝。法線貼圖在上一個主機時代,也就是PS3和xbox360時代已經被廣泛使用。
雖然法線貼圖的應用極大地豐富了模型的細節表現力,但是在遊戲的渲染管道中,并不能準确還原物體的材質屬性。隻有通過美工的經驗,才能畫出高光圖來模拟物體對光源的反射效果。
這暴露了兩個問題:
1.通過經驗繪制的地圖沒有統一的驗收标準,效果隻能靠制作者的審美和藝術水平來估計,而美工的能力和經驗參差不齊,會導緻産品質量不可控;
2.高質量的法線貼圖需要通過制作具有極高細節的模型來獲得,而制作高細節的模型需要花費大量的時間。原本3-7天的工作量增加到0.3-3個月,遊戲美術資産的制作周期大大延長,遊戲的開發成本也成倍增加。随着遊戲體量的增長,這個成本即使是大廠商也無法接受。
當行業進入PS4時代,基于物理渲染的流水線開始流行,業内也稱為PBR。PBR渲染管道主要解決了真實光照環境下物體的材質紋理問題,再次大大提高了遊戲畫面的逼真度。當然也促進了美術資源的制作水準和遊戲的開發成本。當物體的紋理可以通過預設的參數相對準确地恢複時,隻剩下一個問題,如果快速獲得高質量的法線貼圖,或者更直接地說,如何快速獲得高質量的高細節模型。
這時,攝影測量技術進入了開發者的視線。
光度建模,或簡稱為照片建模,并不是什麼新鮮事。在影視行業和工業中已經使用多年。簡單來說,照片建模就是對一個物體(最好是360度的圓)拍攝多張照片,通過算法重建3D模型的細節。目前各大圖形軟件廠商都有自己的照片建模工具,如capturingreality、Photoscan、Autodesk 123D等。
國内也有很多廠商提供這方面的服務。如果隻是想接觸一下門檻很低的情況,拍一圈照片,導入軟件,點擊生成,等十分鐘看結果,拿手機測試。
雖然理論上任何設備拍的照片都可以。當然,在實際操作中,像素越高,重建效果越好。手機拍攝的照片生成的模型隻有粗略的輪廓,缺乏精确的細節,無法用于工業生産。
要得到高質量的模型,除了拍攝設備的超高分辨率外,還要控制好鏡頭的位置和焦距,避免變焦、抖動和景深。控制拍攝環境,避免大量高光、陰影、透明物體、黑色物體;控制拍攝時間,最好同時拍攝一組同一物體的素材照片;控制被攝物體的狀态,盡量保持靜止,這樣才能得到符合産品要求的模型。于是相機矩陣這個東西出現了。
通過搭建相機矩陣,可以固定鏡頭位置、拍攝角度、距離、時間,同時可以變換拍攝背景環境,配合鏡頭偏振光濾鏡,可以最大限度減少反射幹擾,從而獲得穩定的照片素材。
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