Za zákulisí vývoje počítačových her 3. | Kapitola 2
Seznam kapitol
Po předchozích článcích zabývajících se vývojem her tu máme další, ve kterém se zaměříme tvorbu vizuální podoby hry. Jako hnací motor veškeré grafiky si pro náš projekt vybereme průměrně výkonný 3D engine podporující většinu moderních funkcí, na který zároveň není potřeba vyloupit banku, popřípadě rozprodat polovinu párových orgánů našeho týmu.
Jako ostatní věci i animace modelů může být různá. Od jednoduchého animovaní, kdy se objekt posune z bodu A do bodu B za určitý čas, přes shape animaci, která není nic jiného než souhrnný popis, kde jsou všechny vertexy umístěny v prostoru v každém framu animace.
Poslední a nejsložitější možnost jak animovat herní objekty, je skeletonová animace používaná hlavně při animování charakterů. Té předchází tvorba kostry, podle které se bude objekt animovat. Pak přichází na řadu skinování modelu na kostru, tím se určí které kosti budou ovlivňovat jednotlivé vertexy. Pro ušetření výpočetního výkonu, se většinou omezuje možnost ovlivňovaní jednoho vertexu na dvě, nebo tři kosti. Jakmile je objekt naskinován, přichází na řadu animace kostry. Ta probíhá "ručně" rotací jednotlivých kostí a ukládáním jejich pozic v čase, nebo použitím modernější metody pomocí Motion capture(snímání pohybu reálného člověka), kterou dostaneme souhrn dat o poloze jednotlivých kostí v každém framu. Systémů Motion capture zkráceně mocap je dnes celá řada. Optické, s pasivními nebo aktivními značkami, mechanické, magnetické a mnohé další. Bohužel i tato metoda má zatím svoje mouchy a to především v tom, že získaná data se musí dále ručně "čistit" popřípadě celou kostru dorovnávat. Kolik času nakonec ztratíme vlastním čištěním dat, záleží na typu a kvalitě použitého systému a v neposlední řadě na správném nastavení.
Tvorba a nasvícení scén
Když už máme hotové jednotlivé objekty, směle se můžeme pustit do tvorby scén. Na první pohled by se mohlo zdát, že to “nejhorší“ už máme za sebou, ale tvoření scén z jednotlivých objektů, popřípadě celých úrovní, je velmi tvrdý oříšek a spojuje se tady hned několik problémů. Dobré rozvržení herního prostředí, umožňující provádět všechny scénářem požadované akce, je práce na plný úvazek.
Pokud je v týmu zkušený level designér, máme napůl vyhráno - postará se o tvorbu terénu, zasazení jednotlivých objektů a zároveň hlída logické uspořádání celé scény. My se s chutí se můžeme pustit do estetické stránky věci. První co musíme udělat, je celou scénu nasvítit. K tomu účelu můžeme použít různé druhy světelných zdrojů:
- directional light - směrové světlo,u něhož se nastavuje pouze orientace a používá se především jako slunce
- point light - bodové světlo svítící do všech stran, u něj má smysl nastavovat jenom jeho pozici
- spot light - jak už název napovídá, jedná se o kuželovité světlo, u kterého se nastavuje pozice, orientace a další parametry
- ambient light – jedná se o světlo prostředí, které osvětluje všechny viditelné objekty
Když mluvíme o světlech, nesmíme zapomenout na stíny, ty lze zapnout u všech druhů světel (kromě světla ambientního). Kvalitním nasvícením scéna prokoukne o sto procent, ale stále to ještě není ono.
Grafické efekty, shadery a částicové systémy
Aby byl herní svět ještě přitažlivější, je nutné ho naplnit spoustou efektů. V dnešní době, už by nikoho nenadchla lokace exteriéru se skálou, stojící u malého jezírka,vypadající jako skvrna u které se “bojí “ pár trsů trávy. Pro mnohem lepší výsledek, než bylo popsáno o řádek výš, nasadíme těžký kalibr jménem Pixel a Vertex shadery. Na začátek by bylo dobré vysvětlit, co to vlastně ty shadery jsou. Zjednodušeně řečeno se jedná o prográmky, které se přímo zpracovávají na grafické kartě, vertex shader nejčastěji provádí transformace, nebo pohyb u všech vertexu a pixel shader se stará o barvu pixelu. Například pro vylepšení vodní hladiny, využijeme normál mapu a kombinaci obou shaderu. Vertex shader pro transformaci vektoru světla plus generování vlnění(funkci sinus) a pixel shader pro výpočet výsledné barvy pixelu, ze získaného vektoru světla a načtené normály z normál mapy. Když přidáme ještě reflexe okolí, rázem máme z nevzhledné skvrny, téměř reálně vypadající jezírko.
Dalších úžasných efektů se dosahuje pomocí částicových systémů, proto je také potkáváme na každém kroku. Je libo reálně vypadající oheň, kouř, nebo naopak monstrózní magické kouzlo? Proč ne, ve většině enginů jsou již částicové systémy implementovány. Fungují na principu toku částic, které proudí ze zdroje zvaného emitor a jsou dále ovlivňovány různými silami, jako je gravitace, vítr atd. Emitorem může být, jak základní sada primitivních modelů , tak i námi vymodelovaný objekt. Jakmile si vybereme emitor, přichází na řadu nastavení částic. U nich můžeme určit směr, jakým budou proudit, rychlost, velikost , dobu jejich života, samozřejmě jejich vzhled a spoustu dalších parametrů. Vzhledem se pochopitelně myslí, jakou texturou bude částice reprezentována. No a když se podaří všechny výše zmíněné parametry správně vyladit, vznikne efekt, který by se jinou technikou jen těžko realizoval.
Na závěr ještě musíme připomenout používaní celoobrazovkových efektů, jako jsou např. motion blur, nebo čím dál častěji viděný efekt bloom, které výsledný vizuální dojem ještě podpoří(pokud se používají v rozumné míře).
Grafické optimalizace a závěr
Bohužel i v dnešní době, kdy jsou na trhu karty s přívlastkem trhače asfaltu se bez optimalizací grafických dat neobejdeme. Textury ukládáme v komprimovaném formátu - např. dds. Snažíme se o jejich co nejnižší rozlišení, nejlépe s rozměry v druhé mocnině(256*256, 512*512, atd.). Pro modely používáme systém LODu, který neznamená nic jiného než to, že v určité vzdálenosti se náš krásný model změní v model s mnohem menším počtem polygonů. Dále pak pomocí různých druhů far plane nastavujeme vzdálenosti, do ktreré se animují postavy, vykreslují stíny, modely atd. Nesmíme však zapomenout, že tvorba herní 3D grafiky je o jednom velkém kompromisu mezi nádhernou grafikou plnou efektů a výpočetním výkonem dnešních systémů.
A takhle vypadá finální scéna se všemi efekty
Na samotný konec našeho letmého nahlédnutí do práce grafiků je důležité si připomenout, že ani sebekrásnější grafika, neznamená kvalitní herní zážitek. Existují spousty her, které mají enormní úspěch a přitom nabízí jenom primitivní nebo hodně jednoduchou grafiku.
