Исторически сложилось так, что игровые анимации экспортируются и считываются только как значения положения и поворота костей, но в последнее время был разработан новый метод анализа данных об импульсе, скорости и соответствующих позах. Он предусматривает автоматический и визуально безупречный переход между движениями посредством динамического выбора наиболее подходящего участка мокапа из большого банка данных во время выполнения программы. С момента своего появления в играх от компании Ubisoft технология motion matching («подбора движений») стала, пожалуй, самой интересной технологической новинкой в анимации видеоигр. За последние несколько лет она получила широкое распространение в спортивных играх и экшенах, что позволило аниматорам лучше понять ее сильные и слабые стороны, а также возможности по подбору движений в игре.
Подбор движений широко используется в играх EA Sports. (Публикуется с разрешения компании Electronic Arts.)
Но сначала несколько слов предостережения. Motion matching, при всех его визуальных преимуществах, – очень сложная в управлении система, особенно если речь идет об игровых персонажах в играх с интенсивным геймплеем, где точное время отклика настраивается с точностью до кадра. Она наиболее эффективна в играх с замедленным темпом, где реалистичность имеет первостепенное значение, или для NPC (неигровых персонажей), движения которых меньше зависят от балансировки и настройки кадров. Важно отметить, что этот метод вовсе не универсальное решение для реализации реалистичных движений во всей игре; лучше всего он работает для обходных движений, хотя даже в этом случае требуется много работы по доводке.
Кроме того, подбор движений (уже!) быстро заменяется методом машинного обучения, который также использует аналогичные ссылки на большие базы данных движений, но при этом обучает персонажей двигаться, а не просто ищет подходящий кадр для воспроизведения во время выполнения. К счастью для аниматоров, список кадров при этом идентичен. Новый подход просто перекладывает нагрузку на вычисления в реальном времени, а не на хранение большого количества данных захвата движений, что эффективнее использует память.
Планирование мокап-съемки для motion matching
Согласно распространенному заблуждению, система motion matching уменьшает объем работ на более поздних этапах, поскольку можно якобы снимать длинные дубли импровизированных движений, а затем просто забрасывать их в «черный ящик» системы подбора движений, и система сама все поймет; но это вовсе не так. Если, как это бывает во всех высокохудожественных проектах, вы захотите заняться художественной постановкой и корректировкой захваченных движений на стадии обработки, то вам придется составить план захвата разных действий, чтобы выбирать и редактировать отдельные дубли для добавления в систему, а это уменьшает вариативность движений, которые система будет использовать для каждого действия.
Если набор данных содержит множество версий одного и того же движения, то будет сложно определить, какую версию нужно отредактировать, а после редактирования система может выбрать для использования и другую версию, к очевидному неудовольствию аниматора. Что еще хуже, система может выбрать начало одной версии и конец другой (одного и того же движения), что приводит к некрасивому смешению между ними и смазыванию движения. Для борьбы с этим даже при съемке длинных дублей важно выделять и изолировать отдельные фрагменты, которые и будут экспортированы в набор данных.
Несмотря на соблазн снять много движений за один длинный дубль, настоятельно рекомендуется разделить движения для просмотра и пересъемки, чтобы не снимать повторно всю последовательность, если какое-то движение не получилось. Такое разбиение поможет и сохранить энергию в день съемки, ведь все похожие движения будут сгруппированы вместе, из-за чего не нужно будет останавливаться и заново объяснять их актеру.
При съемке различных изменений направления движения актер будет отдавать предпочтение той ноге, с которой ему удобнее всего работать, и/или той, которая лучше всего соответствует действию. Например, при повороте на 90 градусов вправо во время ходьбы естественно ступить на землю и оттолкнуться левой ногой. Но чтобы получить более полный набор движений, рекомендуется также отрабатывать движения и другой ногой. Конечно, многие движения можно отзеркалить, но следует помнить, что многие действия, выполняемые из позы ожидания или заканчивающиеся позой ожидания, отзеркалить нельзя в тех случаях, когда поза ожидания несимметрична (например, персонаж хромает или держит меч в одной руке).
Список съемок для системы motion matching
Ниже приведен неполный список действий, которые рекомендуется захватить для базового движения по земле в игре от третьего лица, включая стрейф. Не все из них строго необходимы, но чем больше движений вы введете в систему подбора движений, тем лучше будут результаты, поскольку будет охвачено больше возможных вариантов. Кадры сгруппированы по схожим движениям. Каждый набор движений сопровождается схемой, или «картой танца», которая поможет объяснить движение исполнителю. Не каждый исполнитель, даже с большим опытом работы в области захвата движений, может запоминать точные технические инструкции и следовать им, поэтому, если в своем проекте вы решите заняться захватом движений, подумайте о том, чтобы включить в рабочий процесс некоторые указания, ориентированные на систему motion matching.
Система наименований
Для наглядности в примерах ниже используются следующие обозначения:
fw – forward (вперед)
bw – backward (назад)
lt – left (влево)
rt – right (вправо)
fr – front-right (вперед и вправо)
fl – front-left (вперед и влево)
br – back-right (назад и вправо)
bl – back-left (назад и влево)
to – переход
045–180 – угол поворота в градусах
Стандартные движения и поза ожидания
Стандартные базовые движения, с которых следует начинать. Их стоит определить как можно раньше, так как на их основе будут строиться остальные движения, и они позволят актеру войти в образ до того, как возникнут технические сложности.
Направленные старты и остановки
В то время как актер должен повернуться лицом к направлению движения, убедитесь, что он стартует и останавливается в направлении «вперед» (в идеале – лицом к стене, которую вы определили как «передняя»). Такая парная съемка стартов и остановок позволит включить все соответствующие движения ускорения и замедления; расстояние, на которое должен пройти актер, определяется как размерами сцены, так и тем, насколько быстро ему удается достичь постоянной скорости на протяжении нескольких шагов. Направленные остановки особенно полезны для NPC, которые должны останавливаться на месте, повернувшись лицом в нужном направлении.
Повороты по оси
Этот набор охватывает все резкие повороты вправо (при условии, что они будут зеркально отображены влево) во время движения. Опять же, важно включить достаточное количество шагов до и после каждого действия, чтобы охватить все ускорения и замедления. В этом наборе движений нужно предусмотреть как благоприятные, так и неблагоприятные варианты ног, если вы хотите охватить все возможности и обеспечить наиболее плавное движение при обходе объектов.
Смена направлений во время стрейфа
Все изменения направления во время стрейфа можно захватить с помощью перемещений в разных направлениях к центральной точке и обратно с сохранением ориентации вперед. Для каждого направления нужно захватить как минимум три последовательных этапа (например, ходьба вперед, ходьба назад, ходьба вперед), так как первый этап начинается с позы ожидания, и потому не дает правильного перехода. Для создания цикла для каждого направления нужно захватить достаточное количество постоянных (без ускорения или замедления) движений – минимум три этапа.
Квадраты и ромбы стрейфа
Эти квадраты и ромбы хорошо охватывают все 90-градусные повороты по оси при движении «стрейфом». Не забудьте захватить еще одну «базу» (по бейсбольной терминологии) после возвращения к начальной точке, потому что во время самого старта направление не меняется.
Старты и остановки стрейфа
Набор стартов и остановок для стрейфа в определенном направлении. Аналогично смене движения по указанным направлениям, только актер должен полностью остановиться и сделать паузу перед сменой направления.
Поворот на месте
Базовый поворот на месте, как в обычных системах движения, основанных на состоянии. Проследите за тем, чтобы актер полностью остановился, прежде чем повернуться назад, попросив его сделать паузу. Следует отметить, что системы подбора движений могут не поддерживать параметрическое смешивание (когда, например, промежуточные углы, такие как угол в 120 градусов, можно получить благодаря смешиванию углов в 90 и 135 градусов), поэтому могут потребоваться дополнительные съемки для других углов.
Смены позиции
По сути, это движения в один короткий или длинный шаг, благодаря которым NPC достигают нужной точки. Что касается игровых персонажей, то этот набор движений может быть спутан с уже захваченным набором направленных стартов и остановок, поэтому его лучше оставить только для NPC с предсказуемым результатом движения.
Повороты по кругу
Этот набор охватывает движения с наклоном вбок во время поворотов под разными углами. Начинать нужно с короткого движения вперед перед поворотом, чтобы захватить начало наклона, после чего поворот продолжается, чтобы движений хватило для создания цикла.
«Змейка» (snaking)
Это движение подобно поворотам по кругу тем, что захватывает смещение центра тяжести при изменении направления движения слева направо и наоборот.
Хаотичные (wild) дубли
Если в день съемки у вас останется время, то можно поиграть с хаотичными (wild) дублями, чтобы после проверить, насколько точно ваша система воспроизводит реальные движения актера. Долгие дубли импровизированных движений дадут более естественный результат, если во время дубля советовать актеру более вольно выполнять движения, похожие на те, что будет выполнять игровой персонаж. Не рекомендуется вводить хаотичные дубли в полную систему помимо первоначального импорта для тестирования, так как они, скорее всего, будут дублировать другие движения, захваченные индивидуально.
(Публикуется с разрешения Sony Interactive Entertainment.)