游戲設(shè)計(jì)與制作概論

第一講游戲設(shè)計(jì)與制作概論{引子}

科技的日新月異給我們呈現(xiàn)了不同的生活場景與想象空間，并創(chuàng)造出一系列新的產(chǎn)業(yè)與行業(yè)。其中最引人注目的當(dāng)然是二十一世紀(jì)新興的游戲業(yè)。美國與日本這些大的游戲國不僅制作出一系列風(fēng)靡全球的經(jīng)典游戲，并使游戲制作技術(shù)日臻完善。這門課程將給大家講述游戲角色動(dòng)畫制作全過程，及其目前流行的幾類制作方法以及它們不同的特點(diǎn)。一3D游戲角色動(dòng)畫制作發(fā)展歷史要談3D游戲角色動(dòng)畫制作，我們不得不先說說三維動(dòng)畫。三維動(dòng)畫是利用計(jì)算機(jī)及動(dòng)畫制作軟件來十分逼真的模仿現(xiàn)實(shí)世界中的事物，讓其與現(xiàn)實(shí)的世界一樣具有真實(shí)的觸感。同時(shí)具有現(xiàn)實(shí)世界中的物理特征，如運(yùn)動(dòng)、重力、風(fēng)力等。然而三維動(dòng)畫還可以制作和想象出許多生活中并不存在的形象與景象，并把它運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，如影視、廣告、以及后面我們這本書要談到的游戲角色制作。

今天，由于pc的價(jià)格低廉、平易近人，三維動(dòng)畫技術(shù)也在社會上迅速流行開來。在過去的30年間，游戲產(chǎn)業(yè)逐漸成熟，并日益成為一種重要的娛樂方式，而與之相伴產(chǎn)生的，則是游戲角色動(dòng)畫工程師。

游戲設(shè)計(jì)是一項(xiàng)兼具創(chuàng)造性、專業(yè)性、藝術(shù)性等特性為一體的職業(yè)。游戲角色動(dòng)畫工程師一直是近兩年CG行業(yè)中的緊缺人才。每年社會需要大量的CG人才，在所缺人才中游戲角色動(dòng)畫的比例又是最大的，占到總?cè)藬?shù)的70%。一個(gè)優(yōu)秀的角色動(dòng)畫師，自己在美術(shù)方面的素質(zhì)也顯得十分重要。因?yàn)樵谥谱鹘巧珪r(shí)，一些美感和空間的三維感覺并不會平地而生，而需要平時(shí)多加觀察生活和積累美感經(jīng)驗(yàn)，某些動(dòng)作對不善于觀察生活的人來說是無法做到的。現(xiàn)在幾乎所有的視覺藝術(shù)媒介中都要運(yùn)用到角色動(dòng)畫，所以對游戲角色動(dòng)畫師來說，從業(yè)的空間會十分廣闊，工資薪酬也相對其他CG同行要高得多。

動(dòng)畫的制作是根據(jù)時(shí)間對兩個(gè)關(guān)鍵幀(Keyframe)的信息進(jìn)行插值計(jì)算以得到對應(yīng)時(shí)間的動(dòng)畫數(shù)據(jù)。這種動(dòng)畫通常被稱為頂點(diǎn)動(dòng)畫(vertexanimation)。比如idSoftware的MooD2動(dòng)畫模型（如圖1-1）。它的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單,所需的計(jì)算量也很少，但它需要大量的內(nèi)存,插值計(jì)算時(shí)動(dòng)畫容易產(chǎn)生變形,以及不能實(shí)現(xiàn)游戲角色與游戲環(huán)境的交互。

（圖1-1）由于頂點(diǎn)動(dòng)畫的種種問題,緊接著新的方法，也就是現(xiàn)在的角色動(dòng)畫出現(xiàn)了，采用骨胳來模擬人物和其他的脊椎動(dòng)物的動(dòng)作。也叫骨胳動(dòng)畫(SkeletalAnimation)。包括骨骼的建立，骨骼動(dòng)畫的調(diào)節(jié)，人物和骨骼的蒙皮。（如圖1-2）

（圖1-2）

骨胳動(dòng)畫帶來了許多好處，能很好的模擬復(fù)雜的角色動(dòng)作。同時(shí)較少的內(nèi)存需求,與游戲環(huán)境更好地交互等等。再后有些游戲在制作動(dòng)作時(shí)引進(jìn)了在電影制作時(shí)運(yùn)用的運(yùn)動(dòng)捕捉(MotionCapture)的技術(shù)。可以節(jié)省游戲制作者的一些時(shí)間，但捕捉完后的調(diào)整工作還是要角色游戲制作者來完成。但目前大部分公司還不用運(yùn)動(dòng)捕捉(MotionCapture)來制作動(dòng)作。有些夸張的游戲動(dòng)作也是真人或動(dòng)物模擬不了的。

二3D游戲角色動(dòng)畫制作的特點(diǎn)

在簡略了解了角色動(dòng)畫制作的發(fā)展歷程之后，現(xiàn)在來講一下3D游戲角色動(dòng)畫制作的一些特點(diǎn)。

在真正開始制作游戲角色時(shí)，制定一個(gè)針對此款游戲的標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的一件事情，游戲要做什么樣的人物角色，企劃會跟美術(shù)討論。比如：我們這個(gè)人物要達(dá)到什么樣的標(biāo)準(zhǔn)、我們的人物在游戲當(dāng)中有沒有一個(gè)裝備。舉個(gè)簡單的例子，象SONIC這樣的現(xiàn)代游戲，其中角色手中始終不會出現(xiàn)一把劍或是一把槍如此的道具，那么在它手的部分就不用去做特別的處理，也就是說我們不用考慮它手上粘上一把槍時(shí)會是什么樣子，這些在一開始被我們稱作需求。（圖1-3）

（圖1-3）

（圖1-4）

在最初的企劃會上，對制作需求展開討會。美術(shù)會告訴企劃這個(gè)我能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)我實(shí)現(xiàn)不了，最后討論下來就會形成一個(gè)Character的表格。（圖1-4）

接下來還有一些標(biāo)準(zhǔn)就是你的人物會做那些動(dòng)作，隨著它的動(dòng)作，你要做什么關(guān)節(jié)動(dòng)畫，關(guān)節(jié)要如何運(yùn)動(dòng)起來。例如要制做一個(gè)日式的Q版游戲，很可能人物的關(guān)節(jié)它是直的，也就是它的手腳走路都是直的，如果這樣的話，我們就不用制作它手的旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫。這些需求也必須是一開始就制定好的。一旦細(xì)節(jié)討論完備之后，美術(shù)人員在制作的過程當(dāng)中就必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格進(jìn)行完成與實(shí)現(xiàn)。

做CG的人有一個(gè)比較容易忽視掉的地方，就是對人物大小的控制，但事實(shí)上，在一些3D軟件中，你的放縮實(shí)際上在輸出時(shí)，會對某一些游戲引擎造成影響，特別是設(shè)定不正確的場合，會對制作Motion等產(chǎn)生巨大的影響。因此在開始著手建模的同時(shí)，你必須對模型的大小有一個(gè)十分準(zhǔn)確的估計(jì)，以杜絕類似狀況的發(fā)生。

（圖1-5）

（圖1-6）

我們以3DSmax為例來加深對這個(gè)問題的認(rèn)識。首先，做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的BOX（如圖1-5）在MAX里有一SYSTEMUNIT對話框（圖1-6），這是單位設(shè)定選項(xiàng)，在此，我們有嚴(yán)格的規(guī)定，可以設(shè)定3dsmax里頭一個(gè)單位相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中的一米，還是一厘米，一千米，這取決于每個(gè)游戲自己的標(biāo)準(zhǔn)，通常使用較多的是，1單位等于1厘米，和1單位等于1米。那么一旦定下了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)那么整個(gè)游戲的尺寸標(biāo)準(zhǔn)就要統(tǒng)一?？梢韵茸鰝€(gè)試驗(yàn)，制作一個(gè)模型，然后將這個(gè)模型放縮過以后，再導(dǎo)入到其它單位的的場景當(dāng)中，你會發(fā)現(xiàn)壓縮過的模型,相比較你原來的模型,既使是同樣的模型也會有大小的差異,這就是MAX的單位壓縮會產(chǎn)生的影響。我們再來舉例看如何比較好的解決這個(gè)困擾。如果我們制作一個(gè)游戲，在此當(dāng)中我們設(shè)定的單位標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)單位等于一米，在真實(shí)世界當(dāng)中我們游戲的人物大概是1.5米高，那相對應(yīng)，就建立一個(gè)1.5單位的BOX，在3dsmax打開來時(shí)，會很小，但沒有關(guān)系，輸入坐標(biāo)，讓這個(gè)模型的坐標(biāo)回歸零位，需要特別注意的是，我們做的人物要永遠(yuǎn)處于世界坐標(biāo)的零位置。（圖1-5）因?yàn)樗闹匦男枰幸粋€(gè)相對穩(wěn)定的坐標(biāo)，現(xiàn)在我們在畫面當(dāng)中看到一個(gè)BOX，這個(gè)BOX就是我們?nèi)宋锏臉?biāo)準(zhǔn)高度。隨后我們游戲當(dāng)中所有的物品，場景、門、窗、以及其它怪獸的高度必須根據(jù)這個(gè)高度統(tǒng)一界定。有了一個(gè)公共的標(biāo)準(zhǔn)，其它的制作才會有一個(gè)參照，看是否比例合適。

前面我們對游戲制作當(dāng)中面數(shù)限制的重要性已經(jīng)有所提及，下面我想對這個(gè)問題進(jìn)行更詳細(xì)的進(jìn)一步闡述。先介紹一下一般游戲的面數(shù)，當(dāng)鐵拳一剛問世時(shí)它模型的面數(shù)大概是800到1500個(gè)POLYGON，現(xiàn)在最新的技術(shù)，鐵拳五它可以處理到每個(gè)人物8000個(gè)POLYGON。這個(gè)從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)上來說是一個(gè)很大的進(jìn)步。在我們的思想當(dāng)中都有一個(gè)概念，認(rèn)為游戲機(jī)的同屏處理能力強(qiáng)，是因?yàn)樗性S多硬件優(yōu)化的措施，卻不知，即便如此，象鐵拳四和鐵拳五這樣經(jīng)典的游戲，它能容忍的極限也就是一個(gè)人物八千個(gè)面，剩下的面要分配出來處理寵大的場景。圖形引擎同屏處理四萬個(gè)面，在場景這一項(xiàng)上大概要占用一萬個(gè)面左右，剩下的三萬個(gè)面分配給人物，在考慮極限的情況下，一個(gè)畫面超過一二百人，三萬個(gè)面平均的話，每個(gè)人物最多也只能是1－200個(gè)面。而且此時(shí)畫面一定擁擠不堪，甚至?xí)霈F(xiàn)卡機(jī)的現(xiàn)象。我想應(yīng)該中國大部分玩家都身有體會。

游戲用3D做角色，有許多好處，在我們希望他能及時(shí)換裝時(shí)就能得到充分的顯現(xiàn)。3D模型的換裝，只需換貼圖就輕松搞定。但如果用2D做角色，可就太麻煩了。你想做一個(gè)身上所有的部分都能換裝的模型，對于一個(gè)制作成本不太高的游戲來說，那是一個(gè)天文數(shù)字。我們可以簡略的估算一下，假如說一個(gè)人物，全部都用2D來做，它能穿二十種衣服，就是說游戲當(dāng)中的大部分衣服它都能穿，這只是衣服的部分，你在做2D的同時(shí)就要先做2D的模型，好了之后把它畫出來，那么接下來，它能換褲子，那么每件褲子部分的模型你也要畫一遍，僅此兩項(xiàng)的數(shù)量就是你畫的人物乘以你的衣服件數(shù)的套數(shù)。再加上你做的所有的動(dòng)作，你都要再做一遍穿這個(gè)衣服的動(dòng)作，最后堆積起來，在2D游戲上將會是一個(gè)無法想象的天文數(shù)字。但相對于3D游戲來說，這種情況就會好很多，只要換貼圖就行，如果你還能使用圖形堆疊技術(shù)（一張貼圖套一張貼圖），那將會更加省時(shí)省力。

在我國，現(xiàn)在的游戲公司如果使用unreal引擎，做天堂二那樣精細(xì)程度的游戲模型，（圖1-7）它在面數(shù)控制方面大約是一個(gè)人物2000到3000個(gè)面左右。這是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

（圖1-7）

再來講講貼圖的部分，在這里我想用用自己的現(xiàn)身說法以及自我積累的經(jīng)驗(yàn)，也許會更加有說服力。最初做3D的時(shí)候，我的做法基本上是用到一張貼圖就專門去畫一張貼圖，可能一個(gè)人物模型做下來，我可能要畫十幾張貼圖，甚至在做CG時(shí)，一件衣服，本身的顏色畫一張貼圖，高光貼圖畫一張，做它的BUMP貼圖，我再去畫一張。但是以現(xiàn)行的游戲標(biāo)準(zhǔn)來說，絕大部分的游戲還沒有奢侈到這個(gè)程度。我們載入一個(gè)3D模型，可能只有十幾K，但是帶入一張貼圖的話，貼圖的部分會大量占掉計(jì)算機(jī)內(nèi)存，一張標(biāo)準(zhǔn)的貼圖是256K，如果你使用多張貼圖的話，就要占去比3D模型多幾十倍的內(nèi)存空間。那么在這種情況下，一個(gè)人物使用的貼圖盡量都壓縮畫在一個(gè)很小的空間，用類似蒙皮的手段,把人物展開，同時(shí)也盡量把人物的各部分的貼圖畫在一起。（如圖1-8）

（圖1-8）

現(xiàn)在我們用到貼圖的尺寸,在計(jì)算機(jī)早期時(shí)代，有一個(gè)優(yōu)化算法,就是以四為單位四乘四的畫法。

即使是最先進(jìn)的游戲，它也不會隨意去揮霍它的資源讓你無遏制的去做你的人物模型，一定會有很嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。比如說主角可以分配到一千二百個(gè)面，配角只能六百個(gè)面，再有的些點(diǎn)綴性的人物只能有四百個(gè)面做