3D攝影技術(shù)特效在游戲視覺中的應(yīng)用探析

檀曉翔

摘 要：本文首先闡述了當(dāng)前3D游戲產(chǎn)品在游戲視覺特效中的傳統(tǒng)視覺表現(xiàn)方式，其次介紹了3D攝影技術(shù)“子彈時(shí)間”特效的應(yīng)用表現(xiàn)形式，最后分析了3D攝影技術(shù)“子彈時(shí)間”特效在三維游戲產(chǎn)品中，其游戲場(chǎng)景視覺特效設(shè)計(jì)的應(yīng)用創(chuàng)新的可行性。

關(guān)鍵詞：3D攝影;子彈時(shí)間;游戲視覺

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)精神文化生活的需求逐漸提升。游戲就是一種精神娛樂方式，人們通過體驗(yàn)不同類型的游戲，可以在短時(shí)間內(nèi)擺脫朝九晚五的社會(huì)工作，脫離家庭壓力，去感受其他的生活，在這種短暫的脫離中，他們的精神和身體都獲得了不同程度的放松，為了下一次重回現(xiàn)實(shí)而補(bǔ)充能量，這就是游戲作為娛樂的最大意義。在游戲中，這種脫離現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)主要是由游戲場(chǎng)景視覺來引導(dǎo)產(chǎn)生的，視覺引導(dǎo)可以讓人們扮演現(xiàn)實(shí)中不可能扮演的角色，感受現(xiàn)實(shí)中不可能接觸的世界。但是多年來，隨著游戲類型風(fēng)格的成熟，傳統(tǒng)的游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)方式逐步穩(wěn)固下來，視覺的表達(dá)方式也基本相同，因此，人們?cè)隗w驗(yàn)一款游戲之后，希望去體驗(yàn)另一款游戲，來獲得不同的沉浸感受，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)視覺呈現(xiàn)方式大同小異。因此，將3D攝影技術(shù)引入三維游戲產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的視覺呈現(xiàn)特效，是本文探討的一種可行方案。

1 當(dāng)前不同類型游戲產(chǎn)品的視覺設(shè)計(jì)狀況

當(dāng)前，游戲產(chǎn)品并沒有統(tǒng)一的分類方法，通常我們按照游戲方式、游戲內(nèi)容、游戲載體、游戲平臺(tái)、游戲地區(qū)、玩家人數(shù)等方面進(jìn)行劃分。比如，通過行動(dòng)力完成關(guān)卡的，叫作動(dòng)作游戲;游戲中角色公平地對(duì)戰(zhàn)，互相攻擊，直到將另一方擊敗，此類為格斗游戲;以第一人稱視角為游戲體驗(yàn)方式，廣泛應(yīng)用于射擊體驗(yàn)的游戲題材;采用第三人稱視角，以故事為核心，有探險(xiǎn)、探索元素為冒險(xiǎn)游戲。此外還有FTG、STG、SLG、RTS、RTT、RPG等其他類型。

不同類型的游戲產(chǎn)品擬定的用戶視角雖然不同，但是同一個(gè)視角類型的游戲視覺體驗(yàn)基本相同。視覺方式基本遵循了客觀世界人類實(shí)際的觀看事物的基本方式，在視覺呈現(xiàn)的感受上沒有太多創(chuàng)新。打破傳統(tǒng)，勇于創(chuàng)新，引入一種超乎尋常的嶄新視覺方式，成為增強(qiáng)游戲產(chǎn)品視覺體驗(yàn)的關(guān)鍵。

2 3D攝影技術(shù)“子彈時(shí)間”特效的應(yīng)用表現(xiàn)形式

一種使用在電影、電視廣告或舞臺(tái)特效中，用計(jì)算機(jī)輔助的攝影技術(shù)來模擬視頻變速特效，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的慢鏡頭、時(shí)間靜止等效果的技術(shù)，近年來被廣泛研究和應(yīng)用。這種技術(shù)早些年在好萊塢華納兄弟電影公司出品的電影《黑客帝國(guó)》中被大量使用而名聲大噪，其中經(jīng)典的場(chǎng)景視覺片段是影片中男主角Neo仰身躲過子彈的慢動(dòng)作鏡頭，“子彈時(shí)間”也因此得名。這是典型的3D攝影技術(shù)的藝術(shù)表現(xiàn)形式。

子彈時(shí)間的視覺攝影方式起初是由一定數(shù)量圍繞被拍攝內(nèi)容的真實(shí)靜止的照相機(jī)（而非攝影機(jī)）實(shí)現(xiàn)的。這些排列的照相機(jī)被設(shè)置成同時(shí)或者按照特定順序觸發(fā)快門，此后再將各個(gè)照相機(jī)拍攝的序列幀照片按照一定邏輯組合起來，就可以讓物體靜止的視角旋轉(zhuǎn)起來，創(chuàng)造了一種動(dòng)態(tài)效果或者超級(jí)慢鏡頭效果，打破了我們對(duì)視覺方式的傳統(tǒng)認(rèn)知，帶來了富有創(chuàng)意的嶄新視覺體驗(yàn)。

3 3D攝影技術(shù)應(yīng)用于游戲產(chǎn)品的可行性

根據(jù)實(shí)踐分析，3D攝影技術(shù)“子彈時(shí)間”的拍攝方法通常有相機(jī)陣列式、單相機(jī)拍攝式、場(chǎng)景靜止式、CG虛擬攝像機(jī)動(dòng)畫原理、多機(jī)位重復(fù)拍攝式五種方式。從時(shí)間效率和成本角度來分析，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中最常用的攝影方式是相機(jī)陣列式;而虛擬環(huán)境中通常采用CG虛擬攝像機(jī)動(dòng)畫原理方式。

三維游戲產(chǎn)品基于游戲引擎開發(fā)，其中游戲場(chǎng)景和角色都是在虛擬的游戲引擎內(nèi)交互和呈現(xiàn)視覺效果。游戲玩家的游戲視角就是由游戲引擎中架設(shè)的虛擬攝像機(jī)按照相機(jī)設(shè)定的鏡頭參數(shù)和獲取的角度畫面，實(shí)時(shí)渲染生成并呈現(xiàn)的內(nèi)容。游戲場(chǎng)景的虛擬環(huán)境可采用CG虛擬攝像機(jī)動(dòng)畫原理方式，還原3D攝影技術(shù)。

首先，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，搭建一套相機(jī)陣列式的矩陣系統(tǒng)。通常我們基于拍攝內(nèi)容和形式的考慮，會(huì)選擇半開放或者封閉空間進(jìn)行軌道搭建，軌道類型可根據(jù)內(nèi)容呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)效果設(shè)計(jì)，可以是圓環(huán)形的整圈系統(tǒng)、半圓弧的半圈系統(tǒng)、螺旋形的多圈系統(tǒng)，甚至可以是多重組合的復(fù)合系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，需要根據(jù)拍攝半徑，考慮分段卷彎拼接，便于攜帶組裝等因素，通常采用不銹鋼方管卷彎工藝，采用萬向夾固定相機(jī)并調(diào)節(jié)相機(jī)角度。相機(jī)焦距和角度等需要嚴(yán)格調(diào)節(jié)，不然畫面會(huì)有跳躍感，導(dǎo)致拍攝失敗。在虛擬游戲環(huán)境中，應(yīng)用游戲三維設(shè)計(jì)軟件的繪制工具，繪制相同空間尺寸的多義線段，以此作為虛擬攝像機(jī)架設(shè)的3D攝影矩陣系統(tǒng)的框架，模擬圓環(huán)形的整圈系統(tǒng)、半圓弧的半圈系統(tǒng)、螺旋形的多圈系統(tǒng)、多重組合的復(fù)合系統(tǒng)，通過劃分線的段數(shù)來分配虛擬攝像機(jī)的機(jī)位角度及數(shù)量，行之有效。

其次，現(xiàn)實(shí)環(huán)境中搭建的相機(jī)陣列式的矩陣系統(tǒng)中，相機(jī)選型通常需要綜合比較性能、價(jià)格、軟件支持等諸多因素，相機(jī)類型也呈現(xiàn)多樣化，有Gopro運(yùn)動(dòng)相機(jī)、單反相機(jī)、卡片式相機(jī)、IP攝像頭、手機(jī)等等。相機(jī)性能質(zhì)量差異大，鏡頭參數(shù)特征不盡相同。在三維設(shè)計(jì)軟件中可以靈活設(shè)置虛擬相機(jī)的類型和屬性參數(shù)，達(dá)到任意理想的鏡頭效果，拍攝質(zhì)量完全取決于計(jì)算機(jī)的渲染設(shè)置，不受真實(shí)鏡頭物理屬性條件的制約，甚至可以附加各種鏡頭特效。

再次，現(xiàn)實(shí)環(huán)境中搭建的相機(jī)陣列式的矩陣系統(tǒng)需要照明系統(tǒng)的配合，拍攝效果很大程度上取決于照明的合理布局。在游戲三維設(shè)計(jì)軟件中，利用強(qiáng)大的燈光系統(tǒng)以及游戲引擎中的光照設(shè)定，可以隨意設(shè)定，獲取穩(wěn)定的照明。

最后，現(xiàn)實(shí)環(huán)境中搭建的相機(jī)陣列式的矩陣系統(tǒng)，需要與之相匹配的硬件控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)?？刂凭仃囅到y(tǒng)的拍攝，通常通過觸發(fā)器觸發(fā)相機(jī)。觸發(fā)器采取級(jí)聯(lián)觸發(fā)，單個(gè)觸發(fā)控制器可控制N臺(tái)相機(jī)，通過電纜連接相機(jī)和控制器?？刂破魍綍r(shí)間可達(dá)us級(jí)別，系統(tǒng)同步時(shí)間受制于單反相機(jī)機(jī)械快門抖動(dòng)，在連續(xù)光照下可以做到1～2ms，單個(gè)控制器還可觸發(fā)一路閃光燈，閃光燈同步時(shí)間約為0.01秒，相機(jī)通過軟件系統(tǒng)進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)從1到N，照片通過USB接口直接讀入電腦，并按照編號(hào)進(jìn)行照片組織和合成處理。在游戲設(shè)計(jì)開發(fā)工具中，軟件工程師可以通過編寫腳本代碼，控制、獲取、制定虛擬攝像機(jī)的拍攝結(jié)果，并實(shí)現(xiàn)在游戲引擎中的實(shí)時(shí)渲染與合成，創(chuàng)造多種變化，在特定環(huán)節(jié)或關(guān)卡中呈現(xiàn)給游戲玩家，使游戲玩家獲得富有創(chuàng)意的嶄新視覺效果體驗(yàn)。

4 結(jié)語

在游戲視覺中，通過在游戲引擎中架設(shè)一定數(shù)量的虛擬攝像機(jī)，3D攝影技術(shù)特效可以充分模擬相機(jī)陣列和多機(jī)位重復(fù)拍攝方式和系統(tǒng)控制技術(shù)。將“子彈時(shí)間”特效3D攝影技術(shù)原理應(yīng)用于游戲場(chǎng)景畫面實(shí)時(shí)渲染環(huán)節(jié)，可創(chuàng)造富有創(chuàng)意的嶄新視覺體驗(yàn)，優(yōu)化三維游戲場(chǎng)景的視覺設(shè)計(jì)。

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