為大型體育游戲制作多媒體內(nèi)容往往會(huì)遭遇一系列復(fù)雜的挑戰(zhàn),。其中最關(guān)鍵的是滿足粉絲們寄予的厚望。從足球到賽車,，愛好者們始終希望體育游戲的內(nèi)容盡可能與當(dāng)前賽季的運(yùn)動(dòng)員,、裝備和贊助商保持同步。

令人驚嘆的是，負(fù)責(zé)為這些系列作品提供高質(zhì)量支持內(nèi)容的工作室往往在截止日期前幾周才能獲得他們需要的信息,。

當(dāng)REALTIME在Codemasters最近委托的項(xiàng)目中,，為新游戲《F1? 2021》的“剎車點(diǎn)”故事模式創(chuàng)作內(nèi)容時(shí)，他們就遇到了這一挑戰(zhàn)：在短短數(shù)周內(nèi)制作2.5小時(shí)的過場(chǎng)動(dòng)畫,。此時(shí)新賽季即將開始,，參考資料也只是到手不久。

虛幻引擎的高效工作流程

創(chuàng)意工作室REALTIME曾為汽車行業(yè)制作擬真沉浸式汽車配置器,，對(duì)制作逼真CG車輛的方法略知一二,。

因此，該團(tuán)隊(duì)被選中,，為賽車游戲《F1 2021》的“剎車點(diǎn)”故事模式制作5個(gè)不同版本的35分鐘過場(chǎng)動(dòng)畫,。每個(gè)版本都將展示具有不同品牌、顏色和制服的不同車隊(duì),，供玩家選擇,。

“我們需要靈活地進(jìn)行構(gòu)建，并準(zhǔn)備好了在項(xiàng)目最后階段對(duì)資產(chǎn)的外觀做出根本性改變,?！盧EALTIME項(xiàng)目總監(jiān)Ian Jones說，“畢竟,，這些過場(chǎng)動(dòng)畫是要表現(xiàn)幾個(gè)月后才開始的F1賽季,。直到交付前兩個(gè)月，我們甚至連賽車和制服的樣子都不知道——這一切都是最高機(jī)密,！”

作品中大約三分之二是由CG主角推進(jìn)的角色劇情,，三分之一是汽車競(jìng)速和碰撞等賽道動(dòng)作。

2020年3月,，Jones開始了項(xiàng)目的前期制作,，直到2021年5月才交付。他回憶說：“隨著故事腳本敲定,，創(chuàng)作流程確實(shí)加快了,，我也是在這個(gè)時(shí)候才專職參與這個(gè)項(xiàng)目的?！?/p>

競(jìng)速游戲開發(fā)商Codemasters提供了每個(gè)角色的基本信息,，包括角色的特征以及他們期望的角色形象，所以他們的第一個(gè)任務(wù)便是分派角色,。REALTIME分派了關(guān)鍵人物的角色,，并聘請(qǐng)了一位實(shí)景真人導(dǎo)演來進(jìn)行實(shí)際拍攝，而Jones則專注于項(xiàng)目的技術(shù)方面,。

在為期四天半的拍攝順利完成后,，Jones必須根據(jù)拍攝到的畫面重新制作草樣并進(jìn)行預(yù)演,。團(tuán)隊(duì)通過將數(shù)據(jù)加載到代理角色中制定構(gòu)圖，然后更新所有攝像機(jī)并在3D中創(chuàng)建剪輯,。這一切成為了他人參與的起點(diǎn)：角色站位合適,，攝像機(jī)正確，剪輯也已備好,。此時(shí),，團(tuán)隊(duì)只需在3ds Max和Premiere中工作。

這些場(chǎng)景被移交給動(dòng)畫師,，在他們開始修正和清理的同時(shí),，REALTIME會(huì)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到虛幻引擎中。Jones解釋說：“我們?cè)谝嬷性O(shè)置了帶有骨架網(wǎng)格體的角色,，它們用于接收動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù),，然后連同體型和臉型數(shù)據(jù)一起交給動(dòng)畫師使用?！?/p>

一開始,，建模師會(huì)使用傳統(tǒng)管線，即在3ds Max和Z-Brush中完成整個(gè)項(xiàng)目的建模,，然后將整個(gè)構(gòu)圖作為一個(gè)大場(chǎng)景導(dǎo)入到虛幻引擎中,。Jones說：“他們很快就意識(shí)到，使用虛幻引擎?zhèn)鞑?chǎng)景和設(shè)置布景要快得多,?！?/p>

最后，建模師在3ds Max中構(gòu)建了場(chǎng)景的框架,，然后使用虛幻引擎設(shè)置所有布景,，在各種場(chǎng)景中放置桌椅和雨傘等道具。Jones說：“對(duì)他們來說,，虛幻引擎是一個(gè)非常有用的工具?！?/p>

團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn),，使用游戲引擎能夠高效地制作角色模板?！疤摶靡娴慕Y(jié)構(gòu)及其基于游戲的設(shè)計(jì)意味著,，我們可以構(gòu)建一個(gè)角色庫(kù)，讓所有角色共享同一個(gè)骨架網(wǎng)格體,?！盝ones說，“我們可以選擇一個(gè)角色放入場(chǎng)景中,，在他身上加載表演,。這簡(jiǎn)化了虛幻引擎的使用過程,，降低了場(chǎng)景開發(fā)的難度?！?/p>

這也意味著,，一旦完成首個(gè)版本的賽車車隊(duì)，團(tuán)隊(duì)就可以相對(duì)容易地替換其中的內(nèi)容,。

“在UE4中創(chuàng)建并發(fā)布所有可替換資產(chǎn)后,，我們只需要點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)，就能切換某個(gè)角色的所屬車隊(duì),，并保留相同的角色動(dòng)畫,。”Jones說,，“唯一的困難是,，當(dāng)車隊(duì)的車庫(kù)背景從明亮的白色切換到深灰色或黑色時(shí)，我們必須大幅提升場(chǎng)景亮度,，使角色身上的光照恢復(fù)正常,，但效果同樣是實(shí)時(shí)產(chǎn)生的?！?/p>

表演捕捉和實(shí)時(shí)渲染

雖然對(duì)REALTIME來說,，項(xiàng)目中的很多過程已是駕輕就熟，但從規(guī)模上說,，制作30分鐘以上的過場(chǎng)動(dòng)畫仍是一個(gè)巨大的變化,。

“如果沒有虛幻引擎，僅場(chǎng)景開發(fā),、照明,、角色制作和渲染的工作量就不是我們能夠完成的?！盝ones說：“我們絕對(duì)來不及處理這么多的渲染,。”

在距離交付期六周時(shí),，團(tuán)隊(duì)必須完成第一個(gè)版本,，然后在交付時(shí)完成另外四個(gè)版本——每個(gè)版本都有35分鐘。Jones認(rèn)為,，使用除實(shí)時(shí)渲染外的其他任何方式都無法完成制作,。“在過去的幾周里,，我們確實(shí)渲染了2.5小時(shí)的額外鏡頭,。”他說,。

“這也意味著在渲染中,，我們無需操作,，也避免了復(fù)雜的合成過程。如果使用CPU渲染,，我們就必須分層渲染,，然后做大量的合成工作。那樣的話,，我們就不得不偷工減料了,。而在UE4中，我們可以將整個(gè)場(chǎng)景渲染成通道,?！?/p>

項(xiàng)目的另一個(gè)關(guān)鍵需求是，盡可能生成最高質(zhì)量的表演捕捉數(shù)據(jù),。Jones解釋說：“我們向Codemasters宣傳的是：做最杰出的表演,，捕捉最出色的動(dòng)作?！?/p>

團(tuán)隊(duì)知道自己應(yīng)該請(qǐng)別人來完成身體動(dòng)作捕捉和面部動(dòng)作捕捉,，他們必須能夠同時(shí)完成這一切。團(tuán)隊(duì)還知道世界領(lǐng)先的面部表演捕捉公司DI4D有一個(gè)頭戴式攝像機(jī)（HMC）系統(tǒng),，團(tuán)隊(duì)聯(lián)系了他們,，看看他們是否能參與進(jìn)來。

“幸運(yùn)的是,，他們正想測(cè)試一個(gè)新的系統(tǒng)——PURE4D,，這是我們的完美合作機(jī)會(huì)?！盝ones說,。

演員不用坐在椅子上模仿之前表演的動(dòng)作，而是能夠一次完成整個(gè)表演,?！拔覀兪褂昧薉I4D HMC，這個(gè)頭盔可以貼合頭部,，減少動(dòng)作,，頭部前方有一個(gè)懸臂，上面有兩個(gè)攝像頭和一盞燈,。”Jones說,，“這兩個(gè)攝像頭都是醫(yī)用級(jí)高分辨率數(shù)碼攝像頭,。通常穿上動(dòng)作捕捉套裝后，身體各個(gè)部位會(huì)附有用來描述動(dòng)作的標(biāo)記點(diǎn),，但這些攝像頭可以捕捉到皮膚毛孔,?！?/p>

這些攝像頭會(huì)輸出未壓縮的2K原始文件。系統(tǒng)使用兩個(gè)攝像頭之間所有的點(diǎn)對(duì)人臉進(jìn)行三角剖分,，并以60幀/秒的速度完成掃描,。

“從前，他們的系統(tǒng)輸出一個(gè)點(diǎn)緩存,，這很適合預(yù)渲染的數(shù)據(jù),，但對(duì)虛幻引擎來說有點(diǎn)大?！盝ones解釋說,，“DI4D有一項(xiàng)新技術(shù)，他們希望和我們一起測(cè)試,。這是一項(xiàng)混合技術(shù)——將掃描數(shù)據(jù)和面部識(shí)別結(jié)合起來,，驅(qū)動(dòng)變形目標(biāo)?！?/p>

這個(gè)基于變形目標(biāo)的系統(tǒng)與虛幻引擎兼容,，不必將巨大的Alembic緩存文件從3ds Max導(dǎo)入到虛幻引擎中。團(tuán)隊(duì)能夠在虛幻引擎中通過導(dǎo)入動(dòng)畫數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)和組合任意數(shù)量的混合形狀（也稱為變形目標(biāo)）,，獲得各幀所需的表情,。Jones說：“這種從Alembic到鍵控混合形狀的根本轉(zhuǎn)變使整個(gè)過程更易于管理，而整個(gè)虛幻引擎管線也因此暢通,?！?/p>

快速靈活的工作流程

2021年F1賽季的關(guān)鍵信息直到項(xiàng)目發(fā)布前的最后幾個(gè)月才會(huì)公布。REALTIME一直料想,，在這最后幾個(gè)月將會(huì)面臨壓力,，因?yàn)樗麄儚囊婚_始就知道，還需要提供更多版本的場(chǎng)景,。與他們的許多其他項(xiàng)目不同,，他們無法在項(xiàng)目早期鎖定設(shè)計(jì)或視覺效果。

對(duì)團(tuán)隊(duì)來說重要的是,，在最后時(shí)刻能夠靈活地轉(zhuǎn)換為正確的資產(chǎn),。所有比賽動(dòng)作都是使用混合動(dòng)力的通用賽車制作的，因?yàn)橹钡浇桓肚跋λ麄儾胖雷罱K賽車會(huì)是什么樣子,。

Jones回憶說：“Codemasters盡力為我們推測(cè)了制服的樣式,，但直到2021年3月制造商公布賽車和品牌時(shí)，我們才知道確切結(jié)果,。在那之前,，我們無法做出完全準(zhǔn)確的版本。這意味著我們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目上花了10個(gè)月后才能獲得最終參考資料,?！?/p>

實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的速度和靈活性對(duì)按時(shí)完成任務(wù)至關(guān)重要,。“UE4工具集就是為了完成這種工作而設(shè)計(jì)的,，”Jones說,，“有了資產(chǎn)庫(kù)和資產(chǎn)池，我們可以深入挖掘,，放置角色,，為角色加載動(dòng)畫，并獲得實(shí)時(shí)反饋,，這非常有幫助,。事實(shí)上，我們可以在UE4中創(chuàng)建項(xiàng)目,，用它來開發(fā)場(chǎng)景和照明,，并獲得即時(shí)反饋，讓工作得以完成,?！?/p>

團(tuán)隊(duì)廣泛地使用了Sequencer。他們使用Python對(duì)每個(gè)鏡頭進(jìn)行了設(shè)置,。Python用于與ShotGrid通信,，以獲取構(gòu)建各個(gè)序列所需的信息，并檢查使用中的最新動(dòng)畫,。所有的鏡頭都使用虛幻引擎Deadline插件的早期版本渲染,。“我們也大量使用了光線追蹤,，因?yàn)檫@些賽車都具有光澤,，我們希望確保環(huán)境真實(shí)?！盝ones說,。

從基于組件的角色組裝（包括制服替換），到賽車的組裝,，再到人群的創(chuàng)建和管理,，團(tuán)隊(duì)使用藍(lán)圖可視化腳本系統(tǒng)完成了所有這些工作。Jones說：“我們團(tuán)隊(duì)中的程序員并不多,，這意味著,，如果能讓美術(shù)師按照藍(lán)圖中定義的通用規(guī)則設(shè)置每個(gè)角色，將對(duì)我們產(chǎn)生巨大的幫助,?！?/p>

例如，藍(lán)圖為團(tuán)隊(duì)提供了一種預(yù)先設(shè)置角色的方法，這樣負(fù)責(zé)鏡頭的美術(shù)師就可以按需調(diào)換服裝和制服,，而不必?fù)?dān)心物品被遺漏或錯(cuò)放。

“在項(xiàng)目后期,，當(dāng)需要快速完成各種制服的渲染時(shí),，這將特別有用?！盝ones說,，“此外，當(dāng)項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí),，UE4的毛發(fā)和Groom系統(tǒng)還處于實(shí)驗(yàn)階段,，幸好，隨著項(xiàng)目的推進(jìn),，這個(gè)系統(tǒng)也不斷成熟,，如果沒有它，我們無法想象如何完成這個(gè)項(xiàng)目,?！?/p>

在Weta Digital制作的這部短片中可以看到，虛幻引擎的毛發(fā)和皮毛系統(tǒng)已取得長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)步,，可用于生產(chǎn),。

永無止境

REALTIME一直以其高質(zhì)量渲染為榮。團(tuán)隊(duì)最初使用虛幻引擎是為了創(chuàng)造某款游戲的標(biāo)志性視覺效果,。例如,，他們?yōu)镽ARE完成的許多工作都需要與這家游戲開發(fā)商的游戲無縫對(duì)接，所以選擇虛幻引擎更多是為了匹配客戶的解決方案,。

“在《F1 2021》這個(gè)重要的過場(chǎng)動(dòng)畫項(xiàng)目中,，我們首次使用UE4取代了CPU渲染。我們之所以這樣決定,，是因?yàn)閁E4現(xiàn)在支持毛發(fā)制作和光線追蹤,，且生成的圖像質(zhì)量極高?！盝ones說,，“盡管這只是一款游戲，但Codemasters對(duì)其畫面質(zhì)量的要求是永無止境的,?！?/p>

本文轉(zhuǎn)自虛幻引擎官網(wǎng)~