Полигональное моделирование и захват движения для компьютерных игр: интервью с Эриком Чадвиком

Эрик Чадвик (Eric Chadwick) родился в 1967 году в калифорнийском городке Мо-десто (Modesto), где появился на свет Джордж Лукас (George Lucas) и где был снят его фильм American Graffiti. В детстве Эрик постоянно что-то рисовал, лепил из глины, создавал дороги и города из песка, делал игрушечные самолеты из картона и собирал пластмассовые модели. Он очень любил рисовать, поэтому записался на курсы рисования в школе, где неплохо себя показал. После окончания школы Эрик некоторое время все никак не мог решить, чем же заниматься дальше. Вскоре он поступил в Rod Island School of Design, где основной специализацией выбрал иллюстрацию (главным образом потому, что это позволяло посещать занятия на других факультетах и при этом все равно успешно сдавать зачеты). Школа открыла Эрику мир интересного, а также помогла в развитии творческих способностей и навыков рисования.

Эрик пришел в Mondo Media вскоре после меня, когда Mondo, в основном, занималась созданием различных демонстрационных версий программных продуктов для компаний, работающих в сфере высоких технологий. Мы вместе работали над различными видеоклипами, а также над проектом Mechadeus— игрой в хоккей и улучшением анимационной заставки игры Mechwarrior 3. Я всегда считал его талантливым и способным художником, обладающим редким даром организовать и задокументировать собственный проект.

Что заставило Вас заняться трехмерной графикой?

Я был в восторге от визуальных эффектов в таких фильмах, как Тгоп и The Last Star fighter, после просмотра которых мне захотелось узнать, как они создаются. Кроме того, заинтересовала технология, используемая при создании эффектных летающих логотипов на тогдашнем телевидении.

Как Вы научились трехмерному моделированию и анимации?

(смеется): На работе! Когда в 1991 году я пришел в Mondo Media, у меня уже был некоторый опыт работы с Photoshop, но на трехмерную графику этот опыт не распространялся. Я неоднократно просил дать мне такую возможность, и, наконец, начальник посадил меня перед старой версией 3D Studio для DOS (думаю, что это была версия 1.0) и предложил создать точную копию дистанционного управления для потенциального заказа. Я думаю, что это был не реальный проект, а всего лишь зада ние, которое мне специально назначили, дабы я успокоился. Тем не менее, этот случай дал толчок для дальнейшего продвижения в этой области.

Какие программы трехмерного моделирования Вы используете и почему?

В дни PowerAnimator я использовал Alias, но, начав серьезную работу с трехмерной графикой, перешел на 3D Studio и применяю ее до сих пор. Этот пакет программного обеспечения облюбовала команда разработчиков трехмерной графики компании Mondo, а позже он стал фактическим стандартом для игровой промышленности, поэтому мой выбор был заранее предопределен. Я пробовал работать с другими программами, но, быть может, оказался слишком ленив, чтобы изучить какую-то из них.

Как Вы попали в компанию Whatif Production и чем занимаетесь в настоящее время ?

Я увидел сетевое объявление о вакансии главного художника, просмотрел работы компании, и они мне понравились. Некоторое время было потрачено на создание хорошего демонстрационного ролика и составление впечатляющего резюме, что помогло удачно пройти собеседование. Вот, в целом, и все. Как потом оказалось, получить эту работу мне в большей мере помог именно демонстрационный ролик.

Я единственный художник в Whatif, и моя работа состоит в том, чтобы оживить создаваемые проекты с помощью хорошей графики. Я создаю трехмерные сцены и персонажей для интерактивных демонстрационных роликов реального времени, которые отображают наши достижения в сфере компьютерной графики.

Над какими проектами Вы работали последние годы?

Я работал в качестве художника над такими играми, как Starfleet Command II, Interstate 76, Rebel Assault II, The Daedalus Encounter и Critical Path. Руководил разработкой Need For Speed: Motor City, созданием вступительной заставки для Mechwar-rior 3 и игрового окружение для игры Blade Runner компании Westwood. Кроме того, я принимал непосредственное участие в разработке графических объектов для двух игр, которые, к сожалению, так и не вышли на рынок — Spectacular Hockey '99 и Aladdin and the Fate of Agrabah.

Какие модели или анимация были для Вас самыми интересными, а какие — самыми трудными и почему?

Если бы мне пришлось выбрать только один проект, над которым было бы интереснее всего работать, то им стал бы Aladdin. Благодаря ему я сделал первые шаги в создании трехмерной графики в реальном времени и научился стольким вещам, что после окончания проекта и думать не мог ни о чем, кроме трехмерной компьютерной графики. Самым тяжелым, наверное, было создание игры Hockey '99, поскольку сам я от спорта весьма далек, а работа была довольно изнурительной, ведь приходилось захватывать и обрабатывать огромное количество реальных движений. Создание моделей низкого разрешения стало настоящей мукой, а движения захватывались на холодном ледяном катке. Я доволен выполненной нами частью работы, но, в итоге, издатель не смог выпустить игру на рынок из-за каких-то своих проблем.

В чем полигональные модели отличаются от объектов высокого разрешения?

По моему мнению, главная особенность полигональных моделей состоит в том, что при их создании нужно быть чрезвычайно внимательным и точным. Внимательность

необходима по той причине, что творения художника часто предназначены для самого различного применения; в отличие от фиксированных точек обзора в фильме, у дизайнера практически нет средств управления моделью со стороны ее обзора сторонним наблюдателем. Кроме того, модель визуализируется в режиме реальном времени на компьютере пользователя, поэтому она должна быть как можно проще, но при этом не терять вложенные в нее творческие концепции. Дабы удостовериться, что модель подходит под ограничения целевых аппаратных средств, крайне необходима художественная точность ее исполнения. Тщательно разработанные модели загружаются и визуализируются куда быстрее, чем модели, созданные "на скорую руку".

Что Вы можете порекомендовать людям, занимающимся полигональным моделированием ?

Как можно лучше изучите основные строительные блоки моделирования — вершины, грани и нормали. Даже теперь, когда новейшие технологии позволяют использовать большее количество многоугольников, знание основ не утратило своей актуальности. Учитесь у настоящих профессионалов — в Internet можно найти массу хороших учебных материалов, к примеру, у Бея Рейта (Bay Raitt) есть превосходный Web-узел по адресу: http: //cube.phlatt .net/home/spiraloid/tutorial/index.html. Также стоит посетить и Web-узлы производителей программного обеспечения для создания трехмерной графики, где найдется много интересной информации. На Web-узеле Шейна Кодла (Shane Caudle), известного художника, занимающегося созданием трехмерной графики в реальном времени, представлено много примеров эффектных визуальных работ (http: //www. planetshane . com).

Изучите технические требования к моделям — максимальное количество многоугольников, бюджет текстур, а также тип применяемых полигонов (четырехугольники или треугольники). При анимировании каркасов следует удостовериться в том, что точки соединений были проработаны с достаточным уровнем детализации. При моделировании персонажа для анимации нужно создать, по крайней мере, три реберные петли (edge loop) в каждом сочленении, поэтому рекомендуется знать о реберных петлях и их использовании как можно больше. Эти сведения пригодятся при создании эффектов деформации кожи. Более подробная информация по этой теме представлена на Web-узле:

http://cube.phlatt.net/home/spiraloid/tutorial/modeling.html.

При моделировании движений игроков в хоккее применялся метод захвата движений. Каковы его преимущества и недостатки по сравнению с ручной анимацией?

Захват движения прекрасно подходит для высокоточного моделирования человеческих движений, особенно когда речь идет о спортивных играх или других ситуациях, где перемещение персонажей должно быть максимально похожим на реальные движения. Я слышал о попытках захвата движений животных, но особых успехов в этом добиться не удалось. Животные часто кусаются и царапают цифровые датчики. Кроме того, без профессионального дрессировщика от них очень трудно добиться нужного поведения.

Эффективность захвата движений в значительной мере зависит от способностей актеров и опыта режиссеров. Актеры должны иметь немало выносливости для проведения нескольких попыток (особенно это касается захвата спортивных движений), а также должны понимать требования и ограничения конечного продукта. Например, в играх на основе захвата движения часто создают цикл для того, чтобы корот кая последовательность движений применялась бесконечно долго. Актеры должны контролировать свои начальные и конечные движения (чтобы можно было извлечь красивый, плавный фрагмент для цикла) и при этом стремиться выглядеть естественными. При захвате движений для игры в хоккей нам удалось достичь этого довольно легко, поскольку актеры умели стоять на коньках, и небольшое скольжение ног по поверхности льда было вполне приемлемым.

Ручная анимация обычно необходима для создания всех остальных персонажей игры, кроме человека. Например, персонажи мультфильмов, ограниченные естественными человеческими движениями, смотрятся не очень хорошо; они должны сжиматься, растягиваться, изгибаться — в общем, вести себя, как объекты хорошей ручной анимации. Ручная анимация может применяться и с другими элементам игры, такими как пропеллеры, автомобили, взрывы, объекты окружающей среды и т.д.

Еще один хороший Web-узел, который стоит посетить, расположен по адресу:

http://www.gamasutra.com/features/20000119/kines_01.htm. На нем представлено много полезной информации о захвате движений.

Какие системы и процессы использовались для захвата движений при создании хоккейной игры ?

Нам удалось воспользоваться устройством захвата движения компании Industrial Light and Magic, приборы которой славятся точностью детализации. Хотя мы не имели опыта работы с оцифровкой катания на льду, обе фирмы решили попробовать. Специалисты из ILM имели желание проверить свое оборудование в сложных условиях и таким образом подготовиться к съемкам фильма The Mummy ("Мумия"), запланированным на более поздний срок. Конечно, мы были очень рады возможности поработать с такой солидной командой.

В ILM применяли оптическую систему отслеживания с шестью камерами и отражающими белыми сферами, которые крепились к суставам актеров. У нас были некоторые проблемы с оптической системой сбора данных, наиболее неприятной из которых стало то, что ледяная стружка вносила помехи в сигналы датчиков, из-за чего терялось много важных данных. Здесь нам на помощь пришли парни из ILM, которые сделали все возможное, чтобы восстановить естественность перемещений. Тем не менее, некоторые движения пришлось моделировать полностью вручную.

Я не могу припомнить, какой именно промежуточный формат ACSII использовался для извлечения данных из систем SGI и их передачи на компьютер, но, в конечном счете, данные импортировались в 3ds max с помощью дополнительного модуля Biped компании Character Studio. С Biped также было не все гладко, что привело к дополнительным трудностям. Например, мы калибровали позиции маркеров в Biped в одном кадре анимации, но позже обнаружилось, что маркеры, смещаясь при анимации, приводят к неточной трансляции данных. Ряд сложностей вызвало хранение данных анимации в Biped. Например, движение руки происходит за счет перемещения кисти, поэтому при попытке анимирования только верхней части руки ее нижняя часть также смещается. Это иногда усложняло создание плавных движений, поскольку в каждом кадре приходилось добавлять ключевые кадры с целью устранения избыточных движений. Как бы там ни было, модуль Biped действительно облегчил создание циклов движений с помощью редактора Motion Flow.

Добавление вручную ключевых кадров анимации после захвата движений иногда было нелегким занятием, так как захваченные движения и ключевые кадры имели тенденцию накладываться друг на друга, и в этих случаях мы зачастую просто удаляли захваченные движения из фрагмента конечности, а затем заново создавали движения вручную.

Что Вы можете посоветовать тем, кто хочет включить захваченные движения в свои проекты ?

Приобретите в сервисном бюро по захвату движений некоторые образцы данных захвата, а затем введите их в используемую программу и начните работу с моделями. Попытайтесь получить какое-нибудь экстремальное движение, например, прыжок, сальто или дергающихся, словно на ниточке, марионеток. Эти виды движений помогут проверить параметры поверхностного слоя игровых персонажей, а также исследовать особенности трансляции движений, например, скольжения по льду. При этом крайне важно выявить все возможные проблемы и затруднения.

Что касается оборудования, то здесь необходимо хорошо подготовиться к сеансу захвата движений. Создайте схемы всех движений, определите для каждого из них имя, требуемый тип перехода, кто будет выполнять движения, насколько продолжительными они должны быть, будут ли актеры работать с какими-нибудь объектами и декорациями. Чем лучше спланировано каждое движение, тем лучшим окажется результат. Если есть возможность поработать с актерами заранее, то стоит провести репетицию без оборудования захвата движений: актеры смогут привыкнуть к процессу и лучше понять, чем им предстоит заниматься. Разберитесь с тем, кто будет руководить актерами, отвечать за технические моменты и заниматься документированием отработанных движений. Также нужно подобрать обслуживающий персонал для актеров и создания, изменения и ремонта декораций.

Тщательно измерьте длину и толщину конечностей актеров, позиции датчиков и любые физические параметры актеров, необходимые для создания скелета, с помощью которого захваченные движения можно точно совместить с цифровым персонажем. Сфотографируйте актеров в костюмах для захвата движений и обязательно снимите их движения на видеопленку, что наверняка пригодится в будущем. Каждое движение стоит заснять, по крайней мере, с двух различных углов. Не забудьте назначить человека, который будет маркировать отснятый материал для дальнейшей идентификации дублей и имен файлов каждого эпизода. Подобная классификация необходима при исправлении ошибок данных или решения каких-либо других проблем. Зачастую сервисное бюро по захвату движений изначально предоставляет всю необходимую информацию.

Но самое главное, что хотелось бы посоветовать, — работайте только со специалистами, которые знают толк в своем деле. Тщательно проверьте их резюме и рекомендации, предоставляемые тем бюро захвата движений, с которым вы думаете сотрудничать. Пробуйте найти компанию, уже занимавшуюся захватом движений для проектов, подобных вашему — это устранит неизбежные проблемы, связанные с новизной технологии и отсутствием опыта. Возьмите у компании тестовые данные и тщательно проверьте их на совместимость с применяемыми системами анимации. Затем настройте системы так, чтобы они полностью соответствовали этим данным, или же каком-то образом измените тип вывода данных.

Что Вы посоветуете людям, которые хотели бы работать в компании, выпускающей компьютерные игры?

Мечтайте, ребята, мечтайте! (Смеется.) Ладно, это была шутка. Здесь есть доля везения, но в первую очередь осознайте, что это очень тяжелая работа. Если вам захотелось стать дизайнером трехмерной графики, изучите одну из стандартных программ трехмерного моделирования, создайте какой-нибудь демонстрационный ролик, от которого бы захватывало дух, а затем покажите этот шедевр на собеседовании. Будьте общительным и научитесь работать в команде. Многие люди, которых я знаю, начинали практикантами, работали без оплаты, проводили долгие часы за компьютером, изучая используемый в компании инструментарий, после чего получали полноценную работу. В принципе, в художественный отдел компании можно попасть с любой занимаемой в ней должности, если вы достаточно увлечены своим делом и внутренняя структура компании позволяет подобные переходы. Мне приходилось наблюдать, как люди, отвечающие за финансовые вопросы, становились сценаристами комедий, секретарши в приемной — художниками, а продюсеры — специалистами по звуковым эффектам.

Есть ли у Вас "заветный проект ", который бы хотелось реализовать ?

Знаете, я работаю над таким проектом прямо сейчас! В течение последних 5 лет я мечтал поработать над созданием впечатляющего трехмерного графического проекта в реальном времени. Прошлым летом мне удалось найти компанию в штате Массачусетс (Massachusetts) (так далеко от родной Калифорнии), работающую именно над тем, что меня интересует. На данный момент я могу сообщить, что мы создаем межплатформенное мультимедийное графическое ядро, а также планируем разработку некоторых других проектов. Сферой нашей деятельности серьезно заинтересовались некоторые крупные компании, поэтому я думаю, что до конца 2002 года вы сможете увидеть результат наших стараний. Хотя кто-то воспримет это как рекламу, но разрабатываемый нами проект, вполне возможно, изменит в ближайшем будущем многие подходы к созданию трехмерной графики. Эта увлекательная тема — бесконечна, однако всему свое время.

Чем бы Вы хотели заниматься через пять лет?

Тем же, чем занимаюсь сейчас — превосходить самого себя, создавая самую лучшую трехмерную графику в режиме реального масштаба времени. Еще я хотел бы иметь много денег и быть в чудесной форме, но с этим еще разберемся.

Я благодарю Эрика за то, что он поделился с нами своими идеями и бесценным опытом. Web-узел Эрика расположен по адресу: www. DigitalArtMonkey. com.

Интервью с художниками, разрабатывающими трехмерную графику для компьютерных игр и Web-приложений || Оглавление || Наложение текстур в полигональном моделировании: интервью с Лейлой Нурани