游戏设计漫谈之运动类游戏
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游戏设计漫谈之运动类游戏. 耿卫东 陈为. 运动类游戏中的运动模拟. 概述 图形 / 建模 动画 未来的技术. 概述. 研究成果 足球 – (NFL Gameday) 棒球 – (MLB) 篮球 – (NBA Shootout) 曲棍球 – (NHL Faceoff) 以及 校园足球 – (NCAA Gamebreaker) 校园篮球 – (NCAA Final Four). 概述. 平台 – PS2 32 MB 主存 4 MB 显存 CD/DVD 存储量 ( 至多 4.7 GB) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
游戏设计漫谈之运动类游戏游戏设计漫谈之运动类游戏
耿卫东 陈为
运动类游戏中的运动模拟运动类游戏中的运动模拟概述图形 / 建模动画未来的技术
概述概述研究成果
◦足球 – (NFL Gameday)◦棒球 – (MLB)◦篮球 – (NBA Shootout)◦曲棍球 – (NHL Faceoff)以及◦校园足球 – (NCAA Gamebreaker)◦校园篮球 – (NCAA Final Four)
概述概述平台 – PS232 MB 主存4 MB 显存CD/DVD 存储量 ( 至多 4.7 GB)“Emotion Engine” — 300 MHz 128 bit
RISC 处理器FPU 协处理器向量单元协处理器浮点运算性能达到 6.2 GFLOPS
概述概述图形合成绘制效率： 75 M 多边形 / 秒实际吞吐量在 6 M 至 9 M 多边形 / 秒 .
目标是 60 Hz640 x 448 x 32 bit 显示NTSC 视频渐近式扫描 – 480p
图形 图形 / / 建模建模
层次细节控制层次细节控制通常有 3 到 4 个 LOD 模型最精细的模型层次约包含 4000 –
6000 个 多边形最粗糙的模型层次约包含 500 – 1000
个 多边形
细节层次细节层次 4000 个多边形 1500 个多边形 750 个多边形
身体类型身体类型主体模型依据某一特定类型运动的运
动员的平均身体状况建立
对模型微小改变以代表运动员的身体差异◦健美的运动员◦大肚子的运动员
身体类型身体类型 正常型 肥胖型 苗条型
光照光照使用最多 4 个光源光源类型 :
◦环境光◦方向光
光源位置 :◦静态◦动态 – 视口 / 相机 相关
骨架 骨架 / / 贴皮贴皮层次骨架 – 至多 23 根骨头利用一种特殊的骨头 (roll bones) 来
分布扭曲形态模型的几何与骨架自然接合 (soft
bond)每个顶点至多与四根骨头相关
骨架 骨架 / / 蒙皮法蒙皮法
几何变形几何变形用形状融合或形状过渡的方法制作动
画效果主要用在头和手上用至多 25 个目标状态来表达不同的表
情用至多 53 个目标状态来定义头的形状
表情动画表情动画
阴影阴影主要使用投影阴影阴影模型使用低分辩率
◦200 至 300 个多边形◦利用多通道绘制及等距抖动技术实现软影
效果最后将阴影纹理绘制到场景中
反射反射对于场景中特定的表面使用反射
◦篮球场◦曲棍球的冰
被反射的运动员等物体需绘制两次◦第一个 pass 绘制表面以上部分◦第二个 pass 绘制表面以下的部分 ( 将模型沿 Y 轴翻转 )
通过 alpha 混合绘制实现表面的反射效果
反射反射绘制运动员等物体及其
沿反射表面的反射到场景中
在开启 alpha 混合的状态下绘制场地表面
骨架缩放骨架缩放 骨架缩放是用来表现运动员的身高与体重的最好方法 全局缩放
◦ 缩放操作仅对根节点使用◦ 对一致缩放表现良好◦ 对非一致缩放表现很差◦ 效率高
局部缩放◦ 缩放操作对每一块骨头分别使用◦ 对一致缩放或非一致缩放都表现良好◦ 由于要与额外的变换矩阵相乘，效率较低
一致缩放一致缩放普通模型 全局 & 局部 缩放
非一致缩放非一致缩放全局缩放 局部缩放
可变形几何可变形几何运动员模型由各种“组件”拼接而成每一个组件是一个可控的多边形集合各个组件的大小不一，小的如手腕、
大的如接球手的护胸都可以作为一个组件
可变形几何可变形几何
着色系统着色系统基于硬件的着色器
◦ Flat shading◦ Gouraud shading
基于软件的着色器◦ 高光
闪亮的头盔 皮肤上的汗
◦ 环境映照 有光泽的头盔 篮板 窗户
纹理管理纹理管理队纹理
◦ 每一队至多有 4 组纹理 主场、客场、预备主场、预备客场
◦ 贴花纹理 运动员名字 (alpha字母集 ) 运动员编号 (数字字体集 ) 纹身
种族管理◦ 用至少 5 种皮肤色调来模拟所有情况
各人的面部纹理 Mipmaps
◦ 至少 4 级 (尺寸相关 ) 纹理的尺寸是 2 的幂次
数字扫描技术数字扫描技术Inspeck 三维扫描技术高分辨率扫描
◦头部扫描出 70K + 多边形◦鞋、手套、 …
全身扫描
场景管理场景管理平均 10K – 15K 个多边形分层次绘制
◦首先绘制地面◦ 绘制后面的层次时将深度缓存关闭
Alpha排序◦ 需绘制的最后一层◦ 由后到前排序 ( 画家算法 )
剔除技术◦ 二叉树 (BSP)排序◦基于区域
光照预计算光照预计算对场景进行静态的光照预计算依据一天中不同时段以及不同环境对
场景进行调整◦白天、傍晚、晚上、雨天 ...
面阴影存储到顶点颜色中将尖锐的边阴影保存在纹理中
人群动画人群动画动画纹理
◦高质量图像◦内存消耗量大◦关键帧数量少
离线绘制低分辨率的三维模型◦较高的图像质量◦低内存消耗◦大量的关键帧
层次动画
物体动画物体动画有关节的物体
◦篮板动画纹理
◦广告牌◦旗◦流水
粒子系统粒子系统泥土乌云烟花脚印
动画动画
生产线生产线逻辑流程图建立初始姿势集运动捕捉脚本运动捕捉数据转换后处理
逻辑流程图逻辑流程图Fielder Standing
Set with BallFielder Standing Set with
Ball LoopThrowBall
ThrowBall
NormalThrow
FlipThrow
In pivotThrow
Fielder Standing NormalThrow
Fielder Standing FlipThrow
Fielder Standing In PivotThrow
No
Yes
No
Yes
Goto FielderStanding Set w/o
Ball
Goto FielderStanding Set w/o
Ball
Goto FielderStanding Set w/o
Ball
3 QuarterThrow
Fielder Standing 3Quarter Throw
Goto FielderStanding Set w/o
Ball
Side ArmThrow
Fielder Standing SideArm Throw
Goto FielderStanding Set w/o
Ball
ReversePivot
Fielder Standing ReversePivot Throw
Goto FielderStanding Set w/o
Ball
LongThrow
Fielder Standing LongThrow
Goto FielderStanding Set w/o
Ball
Underhand Toss
Fielder StandingUnderhand Toss Throw
Goto FielderStanding Set w/o
Ball
设置姿势设置姿势
运动捕捉运动捕捉
插值插值球面线性样条 (Hermite, Catmull-Rom,
Bezier…)多级混合 ( 二叉树 )与连续混合淡入淡出
多级混合多级混合外部高
外部低
内部高
内部低
多级混合多级混合
连续混合连续混合
平移模式平移模式绝对偏移
◦ 动画中每一关键帧都是第一个关键帧的绝对偏移绝对循环
◦ 与“绝对”相同但用于固定的循环动画相对偏移
◦ 动画中每一关键帧都是前一个关键帧的相对偏移相对循环
◦ 与“相对偏移”相同但适用于循环动画
未来的场景绘制技术未来的场景绘制技术像素着色器顶点着色器自身阴影体阴影改进的光照模型全局光照动态皮肤变形更高分辨率的模型及场景