一道浅浅的山脊 —— 游戏3D造型艺术的工业化进程

2018-08-10

  “技术的发展将导致一个必然的结果,即人类作为个体,将变得没有价值”,这是赫拉利在《未来简史》中的结论。坦白说,这本书在前几年虽然很热门,但我并没有看完,对于大多数还在各行各业贡献着价值的人来说,这种黑洞洞的未来图景都是不愿意相信和接受的。

然而不得不承认,技术对3D游戏角色造型艺术——巧了,我也是做这个的——产生的冲击,在这五年尤为明显,其结果似乎正指向赫拉利的"未来"。当然,我并不认为这一趋势是不可打断的,毕竟技术一定有其瓶颈,毕竟还会受物理定律的制约,然而如今的变化已经足够让人产生遐想,足够值得讨论,于是就有了这篇东西。
  
需要说明的是,我在这篇东西中的视野是被框定的,即只局限在主流3D角色的制作流程的变化上,虽然会有一些形而上的联想和类比,但基于如此狭窄的领域究竟有多大的代表性,是很存疑的。且我毕竟不是一个专业学者,没有精力去做大规模的调研,也真的没有那个能力。如果这篇并不怎么严肃的东西,能让一部分人产生严肃的思考,我就谢天谢地了。
游戏美术最美好的时代我试图考证出第一个用于商业项目中的3D游戏角色,发现实在有困难,但有几个时间节点可以参考。

1988年 Softimage 发布第一款同时拥有建模、动画和渲染模块的 3D 软件 Creative Environment 1.0,也就是后来的 Softimage 系列软件的前身。

1993年世嘉使用 Softimage DS 完成了第一款 3D 格斗游戏《VR战士》,之后 Softimage 也对索尼的 Playstation 平台提供技术支持;

1994年 Alias 与 Wavefront 合并,两者之前都是任天堂的合作伙伴,Alias 旗下的 Alias Studio 系列即为著名的 3D 软件 MAYA 的前身。可以推断1995年的《超级马里奥64》使用的便是 Alias 的技术;1996年,业界毒瘤 Autodesk 发布 3D Studio Max 1.0。

至此,3D 游戏的三柱石成型,3D 游戏有了技术上的保障。而此前的诸如《德军总部》《DOOM》等,都是使用二维点阵的伪 3D,角色的制作流程上和传统的 2D 游戏并无太大区别,因此不做讨论。


曾经的三柱石

3D 角色有两个最重要的参数,多边形数量 Polygon(以三角面计)和贴图尺寸 Texture Size。

前者为三维空间中构成一个体所需的最小单位三角面的数量,如一个正立方体的 Polygon 数为12,,无论这个这个立方体在空间中的尺寸是大是小,所占的资源是一致的。后者为蒙在一个三维物体上的皮,即贴图展开在二维平面上的尺寸,单位为像素,为2的幂次方,如64*64、128*128等。
  
由于硬件的限制,93年到99年的游戏角色面数一般在1000以内,贴图尺寸为128或256。那么在这个条件下做角色是种什么感觉呢,其实有点像塞尚后印象主义,把现实中复杂物体抽象成简单的几何体,用尽量少的面数去表达。
  
效果嘛,可以参考初代《VR战士》和初代《古墓丽影》。很遗憾那个时代我还在流连于街机厅,混迹于包机房,没能体验过那种制作,但设想一下应该是很有趣的工作体验。

早期的3D游戏角色很有现代艺术的神韵

2000年,随着 PS2 发售,主机平台跨入128位时代,游戏角色也跨入下一个数量级:以千计的多边形数量和512到1024的贴图尺寸。

指标的提升反应在游戏中的变化是跨时代的,其中不得不提一下游戏角色上的里程碑:《鬼武者》的明智佐马介,第一次使用了真人演员作为模本,在模型和贴图上做到了足够的还原,贴图也使用的照片素材投射。尺寸的提升让贴图能够表达细节、材质、高光和更丰富的颜色变化,让制作者真正可以“绘制”而非“填充”。

《鬼武者》的实机角色效果已经有了质的提升。

21世纪初的美术有极强的手绘能力。我曾经参与过《最终幻想10/10-2》的重制,发现当年的制作者在小像素下的贴图绘制能力非常高超,甚至很多角色的特效是单独绘制再用程序替换某几个像素点来实现的,一个大型角色有十几处贴图特效,着实叹为观止。

到了2004年左右,游戏引擎开始支持法线贴图(Normal mapping),为 3D 游戏美术的一个重要里程碑。至于第一款使用的法线贴图的游戏,现在也不太可考了。仅仅凭肉眼判断,2001年的《光环》没有使用法线贴图的,而2004年的《光环2》是有的,2006年的《战争机器》对法线贴图的使用已经相当纯熟。

这里之所以不提日本游戏,是因为此时的日本业界基本还沉溺在手绘的快乐中无法自拔。

在2006年,《战争机器》的画面表现是很突出的

为什么法线贴图如此重要?它可以把高精度模型的受光照信息作为贴图“烘焙”(bake)到低精度模型上,即一个100万面的模型的信息可以转录到一个只占2个面的平面,占用的资源仅仅是2个面加上一张贴图,虽然细节的丰富度会受贴图尺度的制约,但比起一个100万面的模型依然节省多了。

再加上反应对光线反射强度的高光贴图 Specular Map,游戏对于材质材质和细节的表达更上了一个台阶,让艺术家在造型阶段几乎可以把面数这道不可逾越的红线抛诸脑后,尽情的挥洒数位笔,就算低模阶段的“减面地狱”等着我们也无所谓,现在雕得爽就行。

国内的培训机构通常把使用颜色贴图,法线贴图和高光贴图的游戏称为“次世代游戏",而把只使用颜色贴图的称为“手绘游戏”。这种对日本舶来品的粗暴化用,我是嗤之以鼻的,毕竟次世代指的更多是硬件,而且是还未或者刚刚定型的硬件,但不可否认这确实是一个重要的时间节点。

法线贴图可以为模型增加细节,而不增加多边形

2004年4月,Pixologic 发布了 ZBrush 2.0,为角色身体特别是头部的高模提供了优质的解决方案,将“雕刻”这一概念引入到模型制作中,以至于其成为了一个角色美术必须使用的软件。

它的出现让游戏美术有了艺术家的感觉,一个极其粗劣的模型甚至一个立方体在自己的的刀刻斧凿变成一个栩栩如生的角色,也许是某个现实中的演员,或是一个幻想中凶恶的野兽,再如同给白模上色般为其绘制皮肤纹理等细节。

虽然过程当中也有很多程式化的、枯燥的环节,制作低模、调整布线、分展UV、烘焙贴图等等,但当最后的结果呈现在眼前,尤其是它经过绑定、再由动画师制作过动画、最终呈现在游戏中时,那种满足感难以言表,有时候甚至会觉得活着就是为了这一刻。我想可能很多职业都不一定能有这样的体会。

ZBrush 4R8,“雕”模型

事情发展到这一步,基本是顺风顺水的,技术的发展为人类提供了更有力量的、更多样化的工具,让人类的创作和表达空间变得越来越大,硬性的制约越来越少。

但这也许会成为大部分游戏美术最美好的时期。

3D扫描技术的冲击  

2010年左右,原本用于地质勘探、逆向工程的3D扫描技术开始民用化,即可以将现实中的物体通过仪器扫描成数字模型。

最开始的民用扫描仪器的精度很低,也不够稳定,完全不足以用在生产中,扫描一个人头可能鼻子直接扫没了。随着设备越来越成熟,它的精度逐步提高,BUG 越来越少,输出越来越稳定,甚至可以扫描出高精度的贴图。其输出的模型质量已经足以用在产品中,还具备有传统手工雕刻没有的优势:质量稳定和高效,剩下的只需要由人工去修正少量的错误。

相比于雇佣一个美术花数周时间去雕刻一个角色,请一个合适的演员甚至是一个路人来扫描一下,输出一个模型只要几分钟,大不了多扫几次,既省成本又省时间。最早受冲击的就是体育游戏,因为角色本来就是现实中的运动员,之前本来也要请他们拍摄照片素材,现在顺带再扫描一下,制作成本直接省了一大块。

《实况足球2016》的球员扫描

当然我必须强调,一个优秀的,经验丰富的角色美术,通过手工雕刻的模型,哪怕就是雕刻现实中某个人,质量也是高于扫描模型的。

因为扫描模型只能做到机械的精准,也许这个演员当时心情不太好,或者很紧张,那扫描出来的模型就是沮丧的、僵硬的。而人可以去创作,去体会,可以做的比他看起来更像他,说的玄虚点就是赋予角色以灵魂,这些机器做不到,代码做不到。

但是这样的美术又能有几人?可能十不出一,甚至百不出一,而现在游戏要求的是工业化的生产,需要的就是稳定的输出,一个项目留一两个最优秀的人制作最重要的角色,剩下的去修扫描模型,这就是最经济的做法。

扫描的兴起直接产生了一门新的分工,专门卖扫描模型和提供扫描服务的公司。比较成功的像是 TEN24、Quixel MEGASCANS,前者主要做角色,后者执着于场景和物件扫描,都参与现在很多游戏和电影的制作。



上面两张是 TEN24 官网上的宣传图,前一张是扫描的效果,后一张是扫描的设备,一个170台相机组成的阵列,不同角度同时拍摄,避免演员呼吸产生的抖动影响精度,也不放过每一个细节,除了鞋底。不得不承认,现在能做到这个质量的美术真的不多,更不用说它只用一瞬,而我们要花一两个月。


这张是 Quixel MEGASCANS 画廊里的图,使用的都是扫描素材,当然布景,灯光和渲染应该还是人工做的,但其中的美术资源完全省去了人力。

扫描在流程上非常的自由,扫描得到的数据可以再人为地加工,按照需要修改脸型,五官微调,添加细节,插毛发等都非常方便,如果玩家觉得有的游戏角色和演员不太一样,那多半是制作时刻意做了调整,当然不乏改偏了的例子。

内行人虽然能看出来用没用扫描,用了多少,但不少厂商似乎对于这个给游戏画面带来巨大提升的技术讳莫如深,甚至会有意隐藏扫描特征,就像暗箱发明的时候,画家们只是悄悄地用,用完了都得藏起来,同行看出来了也不捅破。可能他们都觉得,这样太过工业化,太不“艺术”了,毕竟我们都是“Artist”。

至于像《如龙》里的女优,一方面或许是因为扫描精度不高,另一方面应该是后期调整不够,所以似像似不像,很微妙。顺便一说,日本对扫描研究的最精深,运用最熟练的似乎是某黄油厂。

波多野结衣脸部扫描

人与技术,技术与人  

到2013年,Quixel 和 Substance 不约而同地都在尝试一件事,将贴图的制作简单化,算法化。

他们都试图研究每种材质的物理参数,测试材质的属性,定义一个标准的材质库,并且根据模型的空间位置、表面凹凸添加细节,让细节出现在物理上最合理的位置,而人需要做的就是把模型分好块,然后把材质丢上去,输出贴图。虽然这在现在还做不到,毕竟算法还有不合理之处,还需要人工调整,但这是软件厂商希望的效果,他们还在不断迭代产品,使它越来越智能。这套流程经过五年的发展也成为了主流,现在也几乎没有公司在做大型游戏时,还靠手工绘制、调试贴图了。

Substance公司产品参与的部分游戏项目

CLO Virtual Fashion 旗下 Marvelous Designer 原本的定位是服装设计软件,然而其优秀且快速的即时布料解算却受到游戏业的青睐。它解决了曾经在角色制作中的一大门槛 —— 布料和衣褶雕刻。

如今游戏业成了这家公司的主要经营领域,他们的产品迭代很快,也越来越优秀。虽然这软件用起来依然有一定的难度,需要使用者掌握服装打版方面的知识,但比起手雕衣褶,用 Marvelous Designer 做到同等质量,还是简单太多了。

CLO官方的宣传资料,转型很成功。

现在受到 3D 扫描技术冲击比较大的,可能主要是写实角色的模型制作。幻想类的生物、怪物还是得依赖美术的个人能力,手绘类也还好,但这些真的也不安全。这些还能提高效率的部分也正是资本瞄着的突破口,这部分还没能省下来的人力成本,正是企业效益增长的空间。现在这部分人力没有被工具替代,只因为利益还不够大。

如果明天哪家公司公布一个软件,能够根据一些照片素材,几根曲线,一些材质,一些参数生成一个带简单绑定的 3D 怪物模型,我并不会太惊奇,因为现在是算法可以模仿莫扎特作曲的时代。P 站的那个 3D 角色生成器(编注:VRoid Studio)就是个例子,虽然现在还极其粗陋,但如果 P 站开窍了,把它迭代成一个日系 3D 游戏角色的解决方案,又能抢掉不少人的饭碗。

P站这个软件现在只是闹着玩,但很有迭代潜力,但是……

作为一名游戏美术,也是一个玩家身处这样一个时代,感受这种变化,究竟是怎样一种感觉呢?

一方面游戏的画面质量越来越高,制作更智能化,成本更少,厂商能更多地投入到美术以外的领域,美术质量更容易控制。而另一方面,美术制作中代码的成分越来越高,人的主观成分越来越低,或者说越来越分化。能发挥主观因素的人比如设计者、定义者和最优秀的制作者,将越来越强,越来不可代替;而平庸的人将沦为技术的奴隶,变得可有可无,且难有翻身机会,因为日常工作给他们提供的成长空间将越来越少,除非肯私下里花大量的时间去提升……

曾经不是这样的,曾经,美术人员的成长曲线很平滑。而现在,因为技术的演进,它变得越来越陡峭,画画的人在某个节点没能更进一步,便再难翻身。

比较可怕的一点是,从“技术是人类器官的延伸”到“人成为技术的附庸”之间,并没有一条明确的分界线,它像是一道很平缓的山脊,并不能说清楚哪里是最高点,哪里开始下坡,而当人发现自己在走下坡时,往往是回不了头的。这个时代也许需要时刻警醒,才能不被工具异化。

之前和一位同事聊天,我说:“最近在研究一个新功能。”

“什么功能?一键生成模型?”

笑了一会,发现并不好笑。

所以,游戏在未来会很重要  

我并不认为这些技术多么邪恶。虽然类似的事情在历史上反复的上演,一百多年前,摄影术流行之后,艺术圈的精英说它“引诱低劣的民众去凝视自己平凡的相貌”。

如果我身处那个时代,从小刻苦练就了一手荷尔拜因那样精准的线条,却因为摄影术失了业,我也会恶毒地诅咒这项发明,但事实是它推动了社会的发展,产生了更多的分工,是功德无量的。然而这些技术确实在迫使从业者两极分化,“凡有的,还要加倍给他叫他多余;没有的,连他所有的也要夺过来”—— 马太效应正在加速发挥着作用。

技术变革兴起之前入行的人,经受了足够的历练,曾经让他们无比痛苦的,只要没被彻底摧垮,便会使他们今后更加保值。现在新入行的人呢,他们可能只有两种策略:要么做到技术演员做不到的事,我称为“超越者”,为事物赋予灵魂,做到高于“精确”的“精彩”;要么做“驾驭者”去控制技术,让技术因你而发展,去发现和解决技术的问题,而非等待技术解决问题。前者更需要天赋,后者要下死力气,相比从前都更困难。

无论如何,曾经我们很推崇的艺术技术七三开的骑墙派已经很难再吃得开了,如今墙变成了刀锋,再骑上去的结果应该不会好。

我现在也是一个新技术的拥抱者和悲观论的反对者。“技术发展会毁灭我们的文明”,这种言论从来不新奇,但从工业革命到互联网时代,他们一次也没对过。

但万一这次对了呢?如果赫拉利的“未来”真的成为现实,对于那些没能爬上金字塔尖的人意味着什么呢?文明社会或许不至于让他们饿死,社会生产力的提升甚至可能让他们的生活很富足,然而他们将很难感受到存在的意义,将不被社会需要,至少不那么迫切了。这无疑是很痛苦的。如果做不到超脱,那么“在原本难以找到意义的地方想象出意义”这项技能将变得尤为重要。

所以在那样的未来,游戏一定会很重要。

via:VGtime

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