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[情報] 戰神三的製作技術研討

看板PlayStation (Play Station - PS)作者Akaiito (花梨)時間15年前 (2010/04/04 20:52)推噓14(14推 0噓 10→)

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Blog圖文版（建議看這個，因為有很多的範例不看圖很難體會）： http://home.gamer.com.tw/blogDetail.php?owner=vermilion&sn=7573 原文網址： http://www.eurogamer.net/articles/the-making-of-god-of-war-iii?page=1 -- 這篇刊登於Eurogamer的文章，是上個月GDC針對戰神三的技術所研討出的報導。如果想好好認識戰神三的技術層面，這篇文章是相當不錯的介紹文。專有名詞部分的中譯，我盡量使用網路所查到的一般譯名；如果沒有的話，就自己弄一個較貼切的翻譯。 -- GDC（GameDevelopers Conference，遊戲開發研討會）已經進入尾聲。上個星期才經歷過一次規模龐大的祕境探險二（Uncharted2）技術檢討會，Digital Foundry（一個促進開放程式發展的組織）休兵一週，去好好地玩英國最優秀－不，或許是全世界最優秀的遊戲－戰神三。我們先前才報導過，Sony Santa Monica團隊努力地針對戰神三在先前E3試玩版上的視覺及效能的缺陷，進行徹頭徹尾的改良。而這次的報導，我們將焦點集中在此：戰神三是如何利用最尖端的技術，營造出史詩般的視覺感受和戲劇般的互動體驗，進而讓自己登上遊戲史的頂點？整個遊戲體驗的核心，就是享受Sony Santa Monica團隊營造出藝術般的優質表現。只要是玩過PS3戰神合輯版的人，就會發現這款PS2的重製遊戲，經過美工和技術成員的努力後，讓它的畫質和這個世代的遊戲不分軒輊。而在戰神三裡面，無論是材質方面還是幾何方面，都遠超過他們先前的作品。利用Programmable pixel shaders（可程式化像數宣染）技術，強化材質和特效，使得它們邁向嶄新的境界，進而擁有高水準的表現。這是一項真正的跨時代技術，也讓新戰神三的效能（根據frame-rate）和前作一樣優秀。從影片裡可以看到，戰神三的FPS根據畫面複雜度，維持在30到60之間（有開垂直同步）而在角色塑模、美術概念圖和低階網格圖（low-polymesh）方面，是利用Maya進行初步的塑造，再將成品轉移給3D塑模軟體（如ZBrush）來做出基本的模型。將成品送給人物塑模師或動態技師前，還得先將這些模型的細節用影像軟體（如Photoshop）描繪出來。主角奎托斯本身就是一個精緻的模型。有趣的是，製作小組粗略估計，他的多邊形數目低於35000－低於祕境探險二的主人公NathanDrake。即使多邊型不是很多，製作小組仍然有辦法讓這位斯巴達戰士看起來「美輪美奐」－多邊型計算只是整體裡的一項比較項目而已。「在效能的前提下，我們盡量增加多邊型。」美術總監Ken Feldman說，「印象中，這些角色使用的材質容量都很龐大，下肢、上半身和頭部的材質大小為2048，每個角色都擁有法線、擴散、反射、光澤、環境遮蔽、表皮等等的渲染貼圖。我們還使用層紋理（ layered texture）增添表面的質感，並在需要的地方加上環境貼圖。」「PS2的奎托斯大約使用5000個多邊型，」Feldman說，「而現在的奎托斯大約用了20000 個多邊型。以前我們只在他身上使用三種材質，而現在則是二十種。目前他的動態資料量大約是以前的六倍，大約是2MB。」「如果把現在的奎托斯讓兩台PS2來運算，大概只能留下充滿回憶的腳印。而且，現在的奎托斯總是身著華麗裝備，還挾帶許多的武器來切換使用，所以我們也得把這些配件給考慮進去。」一種名叫混合正交貼圖（blended normal mapping）的新技術，可以讓基本模型更加真實，並且大大強化各種動態效果的可用性。這也讓奎托斯面容肌肉的運作更加自然，其猙獰演出更是我們前所未見的。它讓遊戲系統呈現出絕佳的真實度。像是角色皺眉的動作，進而帶動模型臉部皮膚－系統不但可以辦到這點，而且效果還相當理想。不僅肌肉組織的模擬正確，連靜脈從奎托斯的手腕浮現的模樣都能辦到。這些效果隨著他的行動自然地出現，真是教人難以置信。戰神三主角們的動態效果，都是由製作群用手所調整出來的。因為他們覺得：用手調整的效果，比動態捕捉的演員所提供的動作還要棒。至於那些二線角色，則是請Image Metrics（一家知名的動態效果公司）錄製動態演員的臉部動作，搭配聲優的演出，去和遊戲角色臉部模形的每個像素作對應，最後再由Sony Santa Monica團隊進行潤飾的工作。「當我們看見奎托斯在遊戲裡出現時，不禁發出讚嘆聲：『喔喔！這就是他嗎？』」首席角色總監Patrick Murphy說，「連他的血管都看得一清二楚，他在我們面前喘息的姿態和真人無異，這比用一般的電影方式製作出來的成果還要酷，我們太滿意了。」玩家一定很好奇，為什麼用手調整的動態效果，像是蛇妖的頭髮及尾部，可以在PS3上表現得栩栩如生？關於角色的運動方面，除了製作團隊預先錄製好的動態效果以外，技術美工們還創造出一個控制次等動態效果的系統：動態模擬。這個系統的效果既巧妙又出色，可以根據動態技師預先花了許多工時所調整出的效果，讓物件正確地產生活動。「在戰神三，我們將動態模擬系統用於眾角色的許多次等動態效果上面。」戰神的技術美工經理Giovanni Luis解釋說，「在我們以前的遊戲中，頭髮和衣服看起來都相當死板，它們應該要是活生生的才對。現在我們總算可以將這些物件賦予其應有的動態效果，讓他們生動地呈現在各位眼前。」「在前作快完工的時候，我和Jason Minters共同合作，創造出這個動態系統。這個系統可以利用Maya Hair System（動態的曲線系統，可以被用來模擬頭髮，以及其他任何曲線形狀的物體）來驅動各種物體的彎曲部份。」技術美工Gary Cavanaugh這麼補充，「蛇髮女妖頭上的每個蛇頭都可以獨立的活動，動態技師不需要去逐一設定物件的動態，但是卻可以完全掌控它們。這讓動態技師能隨心所欲的應付更龐大的工作流。」而讓戰神三擁有電影般磅礡氣勢的關鍵要素，就是高造詣的運鏡。和前作類似而和祕境探險二不同的地方在於：玩家對遊戲中的視野控制權相當的小。Sony Santa Monica組成一個小組，專門根據其需要來設計攝影機的運作，就像電影的攝影總監一樣。想想看，遊戲過程很棒，棒透了！加上設定好的運鏡，來確保玩家能得到最棒的感受。戰神將宏偉及瑰麗集於一體，當你從Ａ移動到Ｂ，與其讓鏡頭盯著地面或牆壁，為什麼不改成展望遠處的史詩級壯景呢？ Sony Santa Monica總共有四位人員負責運鏡的調整。每位成員都畢其極致，找出最好的攝影機位置和移動路線，再將眾人的成果完美地調和，使得玩家視野所見的一切都盡善盡美。「關卡設計師將攝影機的初始位置記錄於設計表單內，再送到我們手中，這是基礎的第一步。」運鏡設計師Stephen Peterson說，「隨後，我們將攝影機的位置和移動軌跡逐一列出。一但運鏡經過實機測試，發現是個好概念的話，我們就會將它付諸實行，並把成果遞交給美術部門。」「這會讓美術部門的人員有時得花上數個月去工作，讓整個場景就像一齣史詩演奏在我們面前。」首席運鏡設計師Mark Simom補充道，「然後他們會把成果送回我們手中－場景經常和我們當初所見的不同，所以我們經常有需要再進行微調，然後再重複遞交給美術部門來重新調整關卡設計，直到雙方都滿意為止。」「一但我們這麼做，美術部門的人就會相當不爽－有時得花上一年的時間，嘔心瀝血的結晶卻被我們給打回票要求修改，也難怪他們會生氣。」Stephen Peterson解釋，「我們只是想讓每個人的努力成果，以完美的姿態呈現出來。」為了營造出電影的感覺，呈現出設計師們想要的效果，攝影機就是引導玩家的最佳人物。運鏡的基本原則，就像領航的牧羊人一樣，帶領玩家走向正確的方向。祕境探險二那種視角相當自由，讓玩家得隨時推動類比搖桿調整視角的遊戲方式，並不是Sony Santa Monica所追求的。他們想要支配玩家對行動和遊戲世界的觀點，並讓他們獲得電影般的臨場體驗。想要優秀的運鏡，就需要以周密的技術觀點，來編彙攝影機的運作。戰神三並不打算讓玩家掌控視角控制機能，而是讓玩家去適應遊戲的過程，並享受眼前令人滿意的動作景致。「攝影機並不是死板的運作而已。它們經過慎密的安排，提供玩家們電影般的遊戲體驗。」技術總監Christer Ericson這麼解釋。「為了不讓遊戲的電影要素隨視角的移動而消散，我們得針對螢幕中發生的動作和事件，從許多角度和位置來調整攝影機的運作。正因為遊戲會自動進行視角調整，所以需要演算的物件都間接確認完畢，很少有例外，這對遊戲硬體資源的安排有某種程度的功用。」「當然，我們其實也可以讓玩家在遊戲中掌握視角控制權。而我們不這麼做的理由就像前面說過的：我們認為控制攝影機的動作，會讓精心打造的電影氣氛煙消雲散，而不是擔心玩家突然大轉身，會抓到幾何的運算錯誤（笑）。」 Ericson用移動式攝影車－上面配置機械手臂，可以控制鏡頭的遠近、機身的伸縮和機體的高低－來比喻運鏡實作過程。「攝影機的所有移動和運作，都是根據運鏡設計師仔細設定的參數來做的。但是玩家人物和敵人位置的最後設定部份，則必須實際地根據畫面調整。我們必須以實機畫面來檢測攝影機的位置，觀察每個遊戲畫面的成效，最後才確定這部份的運鏡。換句話說，攝影機的運行軌跡會形成不規則的3D容積體，而不是單純的滑逸軌跡。大致上，攝影機針對遊戲過程的位置和導向，都不是光靠參數校正就可以完成的。」攝影運鏡師和其他部門之間緊密而不可分。當然，讀者可能會想：將設定好的運鏡丟給其他部門處理不就簡單多了？但是這麼一來，就得賦予玩家更多的視角控制權，卻讓玩家更難獲得蘊藏於各處的重要電影體驗。「每個關卡都需要視角設定，這個動作和其他各個部門有相互的關係…喔，概念美術部門算是例外。時程和預算的壓力接踵而來，這條路走起來可不輕鬆。」Sony Santa Monica 的Phil Wilkins說。「這些動作對效能的唯一的好處，就是讓我們可以將優質的創造力，集中在玩家所見的範圍。同時代表我們可以不用構築鏡頭後面的空間，或是釋放後方不會再看到的位置其資源。不過，我們通常是選擇折衷的方式：將這些位置換成低清晰度的版本。」視角運鏡是戰神三裡面的關鍵要素。而玩家無法控制攝影機，也意味著某些場景會讓玩家感到棘手（像是跳躍的距離掌控），所以運鏡一定要考慮到戰場的全貌才行。只要攝影機按照預設軌跡運作的成效良好，就可以產生絕妙的視野和視覺效果。設計小組的匠心，在遊戲的第一個場景中發揮得淋漓盡致：奎托斯起身對抗海神波塞頓，攝影機環繞著蓋亞－一位媲美希爾斯大廈（高約1400呎）的泰坦巨人。這是戰神三最常拿來展示其技術效能的影片。它不僅擁有超大規模的動態場景，還有出色的運鏡。Sony Santa Monica 試著以自己的方式，達成NaughtyDog的動態物件遍歷系統（ dynamic object traversal system）的功能－整個場景都在運動，表面的物件活動也可以正確地受其影響。「PS2的硬體無法做到這種超大規模－因為記憶體不夠。」Ken Feldman說，「絕大多數的遊戲，都將場景設計集中在房間或是走廊等位置，遊戲引擎對這種場景比較能得心應手。當然，若只是把超細膩的細節集中在小小的房間裡，可以省下許多功夫。但是若是超大規模的場景，則又是另一種不同的挑戰－也就是我們所接受的挑戰。」記憶體的配置無疑是這份挑戰的最大難關。材質和幾何的安排都要足以滿足不同的規模，場景之間的無接縫讀取也是一個問題。為了達成這些條件，只要讓奎托斯變成一個小黑點就可以省下不少功夫…問題是，那個兩萬個多邊型的模型可不能省略掉，反之還得常駐在記憶體裡，老天！這個問題的解決方法之一，就是讓資料流系統在幕後（像是小場景或是特寫的場合）持續地運作。當玩家進行遊戲時，戰神三完全沒有跟玩家勒索時間來讀取，也沒有強制要求硬碟安裝（譯註：那些老是讓玩家看到Now Loading的設計師真該好好跟他們學習），大多數的Sony第一方遊戲都是這樣。所有的資料都是趁著幕後的時間，從藍光系統讀入記憶體中。最讓人驚訝的地方是，戰神三最後在巨大容量的藍光片裡面，只有5.3MB的執行檔；其餘的未壓縮檔案和協同處理二元碼（SPU binaries, Synergistic Processing Unit）則佔了35GB，歐版則為了支援多國語言而膨脹到40.2GB。 Tim Moss（Sony Santa Monica的高層）在他的Twitter裡面提到，他對這個團隊的表現感到相當驕傲，空出許多記憶體容量更是讓人相當滿意。而在以前PS2版的戰神裡面，執行檔則是只有1.2MB－小到可以放入磁片裡面。剛剛的蓋亞影片，我們在結尾可以看見波塞頓被奎托斯痛擊的畫面，這也是玩家觀點的一個創新：第一人稱殺戮。一但玩家成功通過頭目的挑戰，視角就會轉到受害者的身上，以受害者的視野，看著猙獰血腥的奎托斯屠戮手無博雞之力的自己。這無論是從美術、動機和科技的角度來看，都是一個出色的表現。「打從一開始，我就打算把第一人稱殺戮的靈感，放在奎托斯最後的終結技裏面。」首席戰鬥設計Adam Puhl說，「當大家從實機上看見這個靈感後，全體立刻無異議地通過我的提案…看見奎托斯攻擊的鬼魅姿態、感受到波塞頓的無助、最後硬生生地被扯裂－任誰都會被這個場面給震撼住。」讓戰神三擁有電影般的外貌及感受的另一項核心機制，是來自畫面緩衝器（framebuffer ）的基本設定，以及HDR光源（high-dynamic range，高動態光照貼圖）的實作。PS3用於 HDR的兩種畫面緩衝器實作選擇，包含LogLUV（又叫作NAO32，曾用於秘境探險二和天堂之劍）以及RGBM（Red Green Blue Multiplier，RGB強化器）。這兩者交互運用的兩個成功案例，就是現在討論的戰神三，以及Naughty Dog的秘境探險二。上述兩者的基本技術設定可以在別的地方找到（戰神三有自己的RGBM）。最後所形成的畫面效果獨一無二、風格滿點且帶有電影風格，簡直像是利用高精度顏色範圍的特大號調色板所繪製的。其中，RGBM的優先度高於LogLUV，代表可以有效地節省運算資源，卻會損失些許精確度。不過，人眼未必能看出損失的程度。而且我們還確定，利用HDMI傳到螢幕上的最後影像，絕對不會讓玩家察覺出其差別。既然如此，何不把省下的資源用在其他地方呢？在後處理效果（post-processing effects）方面，遊戲有這麼真實的視覺感受，都得歸功於印象深刻的動態模糊（motion blur）應用。簡單地說，這裡的技術應用和祕境探險二，以及殺戮地帶二相當類似－大場景會讓畫面張數在每秒三十～六十張的範圍內浮動，動態模糊可以緩和這種浮動的程度。大多數動態模糊效果使用的遊戲，都僅僅用於運鏡的基本而已。也就是說僅針對全景進行動態模糊，使其接近真實的視覺效果。根據Ken Feldman所述，戰神三的動態模糊，不僅用於運鏡方面，還針對個別的物件進行處理。動態模糊系統的基礎應用，就是讓我們感覺遊戲畫面更加接近電影院的螢幕。電影一般是每秒二十四張畫面，但是人眼感覺卻比其帳面上更加流暢。這是因為在攝影時，攝影機的快門打開時間大約是0.04秒，而在這短暫時間內運動的物體被攝入底片後，就會呈現動態的模糊感。同樣地，這個原理被應用於戰神三，讓它看起來更像電影、更加真實。另一項讓戰神三有電影感的關鍵要素，就是他們所開發的全新反鋸齒技術。遊戲使用反鋸齒技術可以，讓外觀更佳滿意。剛開始，遊戲採用RSX晶片來實作傳統的2x multisampling anti-aliasing effect（2倍多重取樣反鋸齒），戰神三的E3試玩版就可以看出這個技術的效果，但是這也會讓戲物件欠缺高對比的邊緣。而在正式版裡面， Sony Santa Monica團隊想出了辦法，來超越E3試玩版的成果。根據技術總監Tim Moss 所述，戰神三和Sony於英國的科技團隊合作，實作一種用在遊戲裡的反鋸齒技術：MLAA（morphological anti-aliasing ，形態反鋸齒）。Moss的同僚 Christer Ericson於數個月前也曾替我們介紹這個技術，並揭露他們是在進行什麼樣的龐大研究，來解決反鋸齒的問題。目前這個技術的實作細節還不清楚，但是我們至少知道使用此技術的戰神三，其成果相當驚人：主要邊緣的鋸齒幾乎消彌殆盡，子像素的閃爍程度在經過我們的比較下，也大幅地降低。 PS3開發人員所習慣採用的反鋸齒技術，通常是利用Cell CPU的平行圖形晶片RSX來平行處理。Richard Lemarchand（Naughty Dog的開發大老）於他自己的祕境探險二檢討會中指出，RSX處理反鋸齒的比例通常要高於Cell處理的比例，而利用兩者交互使用來應付後處理效果，在某些地方的效果相當不錯。如果要讓CPU更有彈性地處理各種狀況，就代表得增加額外的運算量，來換取更棒的成果。如果讓複數的SPU來並行運作，就可以減低CPU延遲所帶來的毛病。在戰神三裡面，所有輸出畫面的處理時間大約為16毫秒（1/1000秒）到30毫秒，頂多相差1 、2毫秒。光看反鋸齒的部份，原本的2x multisampling AA要花上一堆時間，大約是5毫秒。而現在使用更棒的MLAA，只要讓CPU花上20毫秒就行了…喔？時間怎麼變久？別擔心，這是單純使用CPU的狀況。如果搭配五個SPU的平行運算，可以讓整體延遲僅僅4毫秒。結論就是：效果變好了，效率反而變高了，省下的時間資源剛好可以挪到其他地方使用。 Sony Santa Monica將角色和環境弄得如此優異，都是因為結合了強大的運算技術，賦予遊戲所應有的氣氛和姿態。舉例來說，動態光源的活用就是遊戲引擎發威的地方之一。「動態光源是我們遊戲引擎的一項重大特色，我們可以讓每個遊戲物件打上將近二十個動態光源。」KenFeldman解釋道。「光源可大可小，這無所謂。在最後階段，我們相信可以使每個遊戲物件達到五十個動態光源。我們的首席設計師Vassily Filippov在遊戲開發之前，就設計出一套這麼了不起的打光系統了。我們可以在Maya上面打光，再讓它們在PS3 即時運算，就像是可以把光線塗上去一樣。打光的過程是很有趣的藝術過程。」有光就有影。大多數遊戲的投影技術都很基本，如果要做到即時陰影，其運算成本相當高昂。所以我們的作法是：先打出醜醜的陰影，然後在你看到陰影前立刻將它修飾完畢。戰神三在陰影的處理上相當單純，因為他們知道：玩家不會花太多心思在陰影上面。玩家看畫面的時候，會把某些元素像是發炎的傷口一樣自動掠過，這些元素之一就包含陰影。而處理的結果相當好到不可思議。Sony Santa Monica的設計師Ben Diamand不但從初始階段就來協助我們建構PS3的著色器（renderer），還花了三年的功夫研發出一套延遲投影系統（deferred shadowing system）來用在戰神三上面。這個系統的運作相當完善，可以趁陰影映入眼簾之前，省略投影物件的精細外觀，並動態產生混合陰影，也是讓整個圖像品質如此優越的原因之一。這個系統的唯一遺憾就是：遊戲過程中，它的實用性和衝擊性都被限制住。看看前面的動態光源，在各方面都有極大的實用性（某人的腦袋）；而陰影在遊戲過程裡的實用性，大概僅限於提示玩家閃躲憤怒泰坦的拳頭而已。 Sony Santa Monica的美術和技術成就無疑相當驚人，但是這個團隊真正讓人印象深刻之處，就是持續地對遊戲程式碼的修飾和最佳化。他們的熱情和成就，無疑和遊戲的優秀並駕齊驅。根據技術總監Tom Moss的說法，完工前的一星期，遊戲的第一份版本拷貝送出去壓片後，設計師Cedric Perthuis 仍然在最佳化程式碼，讓最後的遊戲整體效能提升了將近百分之八，真是一個了不起的成就。戰神三是一款優秀團隊所開發出的特別遊戲。不僅因為它有超過四千萬鎂的開發預算來支持，還集結了世界上優秀設計師們的共同努力，還讓Sony的優秀技術團隊參與其開發，才有現在這麼搶眼的成就。就像祕境探險二和殺戮地帶二，戰神三還讓它的遊戲平台擁有當代最精銳的遊戲技術。而且，我們還有充分的理由，相信這個遊戲系統還有相當長的生命期。戰神三只不過是Sony Santa Monica的第一款PS3遊戲，Stig Asmussen（戰神系列的催生者，SonySanta Monica的高層）還提示我們，可以繼續期待戰神三的遊戲引擎，於未來發揚光大。 -- 這篇報導節錄「Making Of' material found on the God of War III 」長達150分鐘的紀錄片內容，有經過轉載同意。全破遊戲解開隱藏要素後，就可以欣賞製作群欲分享給玩家的靈感，以及充滿傳奇的努力經過。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 220.134.132.150

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MrRoto

04/04 20:53, , 1^F

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rockmanx4567

04/04 21:09, , 2^F

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luke93

04/04 21:18, , 3^F

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