首先要摄影测量建模。为什么要用photoscan?要回答这个问题,我们先来回顾一下传统的美术生产流水线。
早期的游戏渲染管道通常只支持一次漫反射,缺乏材质和灯光的完整概念,这意味着游戏的画面效果完全取决于美术资源的质量。
艺术为了做出一幅美丽的画面,会用肌理在材质的纹理、反光、光影上表现出尽可能多的细节,这就是艺术通常所说的手绘肌理过程。
如果美术基础足够扎实,做出来的产品图片往往效果不错。国内游戏行业发展初期,很多厂商都是以擅长制作高质量的手绘游戏美术素材起家的,比如完美《西山居》等等。随着时代的发展,这种做法逐渐被淘汰,只在一些低预算的手游和端游中使用。
手绘游戏角色
这种方法的过程相对简单。艺术完成后,模型和地图被导入到引擎中,不需要额外的设置。制作周期也很短,通常需要3-7天才能完成一个艺术资产的制作。
随着实时渲染流水线的发展,法线贴图的概念被引入到游戏中。
描述简单法线贴图的概念,即通过贴图和烘焙制作高细节模型的法线贴图,然后粘贴在低细节模型的法线贴图通道上,使其表面具有高细节模型的光影渲染效果,在只增加少量性能消耗的情况下,大幅提升画面表现力,从而优化动画和游戏的渲染效果。
这个工艺在业内也被称为下一代工艺。法线贴图在上一个主机时代,也就是PS3和xbox360时代已经被广泛使用。
虽然法线贴图的应用极大地丰富了模型的细节表现力,但是在游戏的渲染管道中,并不能准确还原物体的材质属性。只有通过美工的经验,才能画出高光图来模拟物体对光源的反射效果。
这暴露了两个问题:
1.通过经验绘制的地图没有统一的验收标准,效果只能靠制作者的审美和艺术水平来估计,而美工的能力和经验参差不齐,会导致产品质量不可控;
2.高质量的法线贴图需要通过制作具有极高细节的模型来获得,而制作高细节的模型需要花费大量的时间。原本3-7天的工作量增加到0.3-3个月,游戏美术资产的制作周期大大延长,游戏的开发成本也成倍增加。随着游戏体量的增长,这个成本即使是大厂商也无法接受。
当行业进入PS4时代,基于物理渲染的流水线开始流行,业内也称为PBR。PBR渲染管道主要解决了真实光照环境下物体的材质纹理问题,再次大大提高了游戏画面的逼真度。当然也促进了美术资源的制作水准和游戏的开发成本。当物体的纹理可以通过预设的参数相对准确地恢复时,只剩下一个问题,如果快速获得高质量的法线贴图,或者更直接地说,如何快速获得高质量的高细节模型。
这时,摄影测量技术进入了开发者的视线。
光度建模,或简称为照片建模,并不是什么新鲜事。在影视行业和工业中已经使用多年。简单来说,照片建模就是对一个物体(最好是360度的圆)拍摄多张照片,通过算法重建3D模型的细节。目前各大图形软件厂商都有自己的照片建模工具,如capturingreality、Photoscan、Autodesk 123D等。
国内也有很多厂商提供这方面的服务。如果只是想接触一下门槛很低的情况,拍一圈照片,导入软件,点击生成,等十分钟看结果,拿手机测试。
虽然理论上任何设备拍的照片都可以。当然,在实际操作中,像素越高,重建效果越好。手机拍摄的照片生成的模型只有粗略的轮廓,缺乏精确的细节,无法用于工业生产。
要得到高质量的模型,除了拍摄设备的超高分辨率外,还要控制好镜头的位置和焦距,避免变焦、抖动和景深。控制拍摄环境,避免大量高光、阴影、透明物体、黑色物体;控制拍摄时间,最好同时拍摄一组同一物体的素材照片;控制被摄物体的状态,尽量保持静止,这样才能得到符合产品要求的模型。于是相机矩阵这个东西出现了。
通过搭建相机矩阵,可以固定镜头位置、拍摄角度、距离、时间,同时可以变换拍摄背景环境,配合镜头偏振光滤镜,可以最大限度减少反射干扰,从而获得稳定的照片素材。
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