原文作者:Jake Simpson
译者: 向海
Email:
[email protected] 第4部份: 模型和动画
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细节级别
角色建模和动画 你
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角色模型在屏幕上看起来如何样,怎样容易创建它们,纹理,以及动画对于现代游戏试图完成
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`消除不可信`原因来说至关重要
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角色模型系统逐渐变得复杂起来, 包括较高
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多边形数量模型, 和让模型在屏幕上移动
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更好方式
如今你需要
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个骨骼模型系统
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有骨架和网格细节层次
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单个顶点骨架
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评估
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骨架动画忽略
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以及比赛中停留
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角度忽略
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而这些甚至还没有开始涉及
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些你能做
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很好
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事情
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像动画混合
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骨架反向运动学(IK)
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和单个骨架限制
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以及相片真实感
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纹理
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这个清单还能够继续列下去
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但是真
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在用专业行话说了所有这些以后
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我们在这里真正谈论
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是什么呢?让我们看看
让我们定义
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个基于网格
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系统和
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个骨骼动画系统作为开始
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在基于网格
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系统
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对于每
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个动画幀
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你要定义模型网格
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每个点在世界中
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位置
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举例来说
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你有
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个包含200 个多边形
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手
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模型
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有 300 个顶点(注意
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在顶点和多边形的间通常并不是3个对1个
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关系
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大量多边形时常共享顶点 – 使用条形和扇形
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你能大幅减少顶点数量)
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如果动画有 10 幀
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那么你就需要在内存中有300个顶点位置
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数据
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总共有300 x 10 = 3000 顶点
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每个顶点由x
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y
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z和颜色/alpha信息组成
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你能看见这个增长起来是多么
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快
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Quake I
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II和 III 都使用了这种系统
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这种系统确实有动态变形网格
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能力
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比如使裙子摆动
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或者让头发飘动
相比的下
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在骨骼动画系统
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网格是由骨架组成
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骨骼( 骨架是你运动
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对象)
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网格顶点和骨架本身相关
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所以它们在模型中
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位置都是相对于骨架
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而不是网格代表每个顶点在世界中
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位置
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因此
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如果你移动骨架
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组成多边形
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顶点
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位置也相应改变
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这意谓着你只必须使骨骼运动
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典型情况大约有 50 个左右
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骨架—很明显极大地节省了内存
骨骼动画附加
好处 骨骼动画
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另
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个优点是能够根据影响顶点
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些骨架来分别“估价” 每个顶点
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例如
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双臂
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骨架运动
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肩
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脖子而且甚至躯干都能在肩中影响网格
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当你移动躯干
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时候
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网格就活像
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个角色
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样移动
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总
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效果是3D角色能够实现
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动画更加流畅和可信
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且需要更少
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内存
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每个人都赢了
当然这里
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缺点是
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如果你想要使有机
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东西运动且很好
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比如说头发
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或者披肩
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为了让它看起来自然
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你最后不得不在里面放置数量惊人
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骨架
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这会抬高
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些处理时间
基于骨骼
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系统能带给你
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![](/icons/2462yi.gif)
些其他事情是‘忽略\'特定层次骨架
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能力 -- 说,\"我不关心动画想要对这块骨架所做
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事情
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我想要让它指向世界中
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个特定点\"
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这很棒
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你能让模型着眼于世界中
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事件
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或者使他们
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脚在他们站着
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地面保持水平
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这
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切非常微妙
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但它可以帮助带给场景附加
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真实感
在骨骼系统
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你甚至可以指定\"我需要把这个特别
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动画用於模型
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腿
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而
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个区别
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携枪或射击动画在模型躯干上播放
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且那家伙(角色)叫喊
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区别动画效果在模型
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头部播放\"
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非常妙
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Ghoul2 ( 在Soldier of Fortune II: Double Helix and Jedi Knight I: Outcast中使用了Raven
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动画系统 ) 拥有所有这些好东西
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且特别被设计为允许
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员使用所有这些忽略能力
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这对动画
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节省像你
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样难以相信
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像你
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样
![](/icons/2462de.gif)
动画上
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这次救援不相信. Raven有
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个角色行走
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动画和
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个站立开火
![](/icons/2462de.gif)
动画
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并在它同时行走和开火形下把这两个动画合并
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而不是需要
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个动画表示角色行走并开火
More Skeletons in the Clo
先前描述
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效果可以通过具有层次
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骨骼系统来完成
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这是什么意思呢?意思是每块骨架实际上
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位置相对于它
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父亲
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而不是每个骨架直接位于空间中
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地方
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这意谓着如果你移动父亲骨架
![](/icons/2462dou.gif)
那么它所有
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子孙骨架也跟着移动
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在代码上不需要任何额外
![](/icons/2462de.gif)
努力
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这是让你能够在任何骨架层次改变动画
![](/icons/2462dou.gif)
而且通过骨骼其余部分向下传递
![](/icons/2462de.gif)
东西
创建
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个没有层次
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骨骼系统是可能
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-- 但那时你不能忽略
![](/icons/2462yi.gif)
个骨架并且预期它工作
![](/icons/2462dou2.gif)
你所看到
![](/icons/2462de.gif)
只是身体上
![](/icons/2462de.gif)
![](/icons/2462yi.gif)
个骨架开始了新动画
![](/icons/2462dou.gif)
除非你实现了某种‘向下传递信息\'
![](/icons/2462de.gif)
系统
![](/icons/2462dou.gif)
否则在该骨架下面
![](/icons/2462de.gif)
其它骨架保持原来
![](/icons/2462de.gif)
动画
![](/icons/2462dou2.gif)
首先由
![](/icons/2462yi.gif)
个层次系统开始
![](/icons/2462dou.gif)
你就自动地获得这些效果
许多今天
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动画系统中正开始出现
![](/icons/2462yi.gif)
些比较新
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特征
![](/icons/2462dou.gif)
如动画混合
![](/icons/2462dou.gif)
从
![](/icons/2462yi.gif)
个正在播放
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动画转变到另外
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个动画需要经过
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小段时间
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而不是立即从
![](/icons/2462yi.gif)
个动画突然转变到另外
![](/icons/2462yi.gif)
个
![](/icons/2462dou2.gif)
举例来说
![](/icons/2462dou.gif)
你有个角色在行走
![](/icons/2462dou.gif)
然后他停了下来
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你不是仅仅突然地转变动画
![](/icons/2462dou.gif)
让他
![](/icons/2462de.gif)
腿和脚停在无效位置
![](/icons/2462dou.gif)
而是
![](/icons/2462yi.gif)
秒钟混合
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半
![](/icons/2462dou.gif)
这样脚似乎自然地移到了新
![](/icons/2462de.gif)
动画
![](/icons/2462dou2.gif)
不能够过高
![](/icons/2462de.gif)
评价这种效果 -- 混合是
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个微妙
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事情,但如果正确
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运用
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它真
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有些差别
反向运动学 反向运动学 (IK) 是被许多人们丢弃
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个专业术语
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对它
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真实含义没有多少概念
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IK 是如今游戏里面
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个相对比较新
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系统
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使用 IK
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![](/icons/2462chengxu.gif)
员能够移动
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只手
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或
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条腿, 模型
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其余关节自动重新定位
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因此模型被正确定向
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而且有模型
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关节新位置
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其馀者他们自己
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因此模型正确
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被定向
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比如
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你将会说,\"好
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手 , 去拾起桌子上
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那个杯子\"并指出杯子在世界中
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位置
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手就会移动到那里
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且它后面
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身体会调节其自身以便双臂移动
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身体适当弯曲
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等等
也有和IK相反
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事情
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叫做前向运动学,本质上和 IK 工作
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次序相反
![](/icons/2462dou2.gif)
想像
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只手
![](/icons/2462dou.gif)
手附着在手臂上
![](/icons/2462dou.gif)
手臂附着在身体上
![](/icons/2462dou2.gif)
现在想像你重重地击中了身体
![](/icons/2462dou2.gif)
通常手臂像连迦般抽动
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且手臂末梢
![](/icons/2462de.gif)
手随的振动
![](/icons/2462dou2.gif)
IK 能够移动身体
![](/icons/2462dou.gif)
并让其余
![](/icons/2462de.gif)
4肢自己以真实
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方式移动
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基本上它需要动画师设定每种工作
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大量信息 -- 像关节所能通过
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运动范围
![](/icons/2462dou.gif)
如果
![](/icons/2462yi.gif)
块骨架前面
![](/icons/2462de.gif)
骨架移动
![](/icons/2462dou.gif)
那么这块骨架将移动多少百分比
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等等
和它现在
![](/icons/2462yi.gif)
样
![](/icons/2462dou.gif)
尽管很好
![](/icons/2462dou.gif)
它是
![](/icons/2462yi.gif)
个很大
![](/icons/2462de.gif)
处理问题
![](/icons/2462dou.gif)
不用它你可以有区别
![](/icons/2462de.gif)
动画组合而脱身
![](/icons/2462dou2.gif)
值得注意
![](/icons/2462de.gif)
是
![](/icons/2462dou.gif)
真正
![](/icons/2462de.gif)
IK 解决办法需要
![](/icons/2462yi.gif)
个层次骨骼系统而不是
![](/icons/2462yi.gif)
个模型空间系统 -- 否则它们都耗时太多以致无法恰当地计算每个骨架
LOD几何系统 最后
![](/icons/2462dou.gif)
我们应当快速讨论
![](/icons/2462yi.gif)
下和缩放模型几何复杂度相关
![](/icons/2462de.gif)
细节级别(LOD)系统(和讨论MIP映射时使用
![](/icons/2462de.gif)
LOD相对照)
![](/icons/2462dou2.gif)
假定如今绝大多数PC游戏支持
![](/icons/2462de.gif)
处理器速度
![](/icons/2462de.gif)
巨大范围
![](/icons/2462dou.gif)
以及你可能渲染
![](/icons/2462de.gif)
任何给定可视场景
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动态性质(在屏幕上有
![](/icons/2462yi.gif)
个角色还是12个?)
![](/icons/2462dou.gif)
你通常需要
![](/icons/2462yi.gif)
些系统来处理这样
![](/icons/2462de.gif)
情况
![](/icons/2462dou.gif)
比如
![](/icons/2462dou.gif)
当系统接近极限试图同时在屏幕上绘制出12个角色
![](/icons/2462dou.gif)
每个角色有3
![](/icons/2462dou.gif)
000个多边形,并维持现实
![](/icons/2462de.gif)
幀速率
![](/icons/2462dou2.gif)
LOD 被设计来协助这样
![](/icons/2462de.gif)
情景中
![](/icons/2462dou2.gif)
最基本
![](/icons/2462de.gif)
情况
![](/icons/2462dou.gif)
它是在任何给定时间动态地改变你在屏幕上绘制
![](/icons/2462de.gif)
角色
![](/icons/2462de.gif)
多边形数量
![](/icons/2462de.gif)
能力
![](/icons/2462dou2.gif)
面对现实吧
![](/icons/2462dou.gif)
当
![](/icons/2462yi.gif)
个角色走远
![](/icons/2462dou.gif)
也许只有十个屏幕像素高度
![](/icons/2462dou.gif)
你真
![](/icons/2462de.gif)
不需要3000个多边形来渲染这个角色 -- 或许300个就够了
![](/icons/2462dou.gif)
而且你很难分辨出差别
![](/icons/2462yi.gif)
些 LOD 系统将会需要你建立模型
![](/icons/2462de.gif)
多个版本
![](/icons/2462dou.gif)
而且他们将会依靠模型离观察者
![](/icons/2462de.gif)
接近程度来改变屏幕上
![](/icons/2462de.gif)
LOD级别
![](/icons/2462dou.gif)
以及多少个多边形正被同时显示
![](/icons/2462dou2.gif)
更加复杂
![](/icons/2462de.gif)
系统实际上将会动态地减少屏幕上
![](/icons/2462de.gif)
多边形数量
![](/icons/2462dou.gif)
在任何给定时间
![](/icons/2462dou.gif)
任何给定
![](/icons/2462de.gif)
角色
![](/icons/2462dou.gif)
动态地 -- Messiah和Sacr
![](/icons/2462if.gif)
ice包括了这种风格
![](/icons/2462de.gif)
技术
![](/icons/2462dou.gif)
尽管在CPU方面并不便宜
![](/icons/2462dou2.gif)
你必须确信
![](/icons/2462dou.gif)
和首先简单地渲染整个事物相比
![](/icons/2462dou.gif)
你
![](/icons/2462de.gif)
LOD 系统没有花较多
![](/icons/2462de.gif)
时间计算出要渲染那些多边形(或不渲染)
![](/icons/2462dou2.gif)
任
![](/icons/2462yi.gif)
方式都将会工作
![](/icons/2462dou.gif)
由于如今我们试图要在屏幕上绘制
![](/icons/2462de.gif)
多边形数量
![](/icons/2462dou.gif)
这是件非常必要
![](/icons/2462de.gif)
事情
![](/icons/2462dou2.gif)
注意
![](/icons/2462dou.gif)
DX9 将会支持硬件执行
![](/icons/2462de.gif)
自适应几何缩放(tessellation)
归结起来是
![](/icons/2462dou.gif)
得到
![](/icons/2462yi.gif)
个运动流畅
![](/icons/2462dou.gif)
其表现和移动在视觉上可信
![](/icons/2462dou.gif)
屏幕上看起来逼真
![](/icons/2462de.gif)
模型
![](/icons/2462dou2.gif)
流畅
![](/icons/2462de.gif)
动画时常是通过手工建造动画和运动捕捉动画
![](/icons/2462de.gif)
组合得到
![](/icons/2462dou2.gif)
有时你仅仅手工建立了
![](/icons/2462yi.gif)
个给定
![](/icons/2462de.gif)
动画 -- 当你在为
![](/icons/2462yi.gif)
个模型做
![](/icons/2462yi.gif)
些你在现实生活中不能做到
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事情
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动画时
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你倾向于这样做 -- 举例来说
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你确实不能向后弯腰
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或像Mortal Kombat 4中
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Lui Kang那样在行进
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脚踏车上踢腿
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通常运动捕捉这时候就出局了! 通常运动捕捉动画 -- 实际上视频捕捉活生生
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演员贯穿于你想在屏幕上所看到
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动画 -- 是得到逼真
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东西
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方式
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真实感
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东西能使
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款普通游戏看起来很棒
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而且能掩饰许多事情
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比如 NFL Blitz
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屏幕上
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模型大约有 200 个多边形
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它们在静止站立时看起来可怕
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斑驳
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旦这些模型跑动起来它们就有快速流畅
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动画
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模型自身
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许多丑陋消失了
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眼睛容易看见
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是 \'逼真
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\' 动画而不是模型自身
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结构
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个不错
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模型设计师能够掩饰大多数模型缺陷
我希望这些带给你对模型和动画问题
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洞察力
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在第 5部份中
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我们将会更加深入3D世界
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建造
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讨论
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些物理
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运动和效果系统
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东西
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