stringtranslate.com

Система виртуальных камер

Демо-версия системы виртуальной камеры , показывающая параметры камеры, которые можно настроить.

В 3D-видеоиграх система виртуальных камер предназначена для управления камерой или набором камер для отображения вида виртуального 3D-мира . Системы камер используются в видеоиграх, их цель — показать действие под наилучшим углом; в более общем плане они используются в виртуальных трехмерных мирах, когда требуется вид от третьего лица.

В отличие от кинематографистов, создателям систем виртуальных камер приходится иметь дело с интерактивным и непредсказуемым миром. Невозможно знать, где персонаж игрока будет находиться в ближайшие несколько секунд; поэтому невозможно спланировать кадры так, как это сделал бы режиссер. Чтобы решить эту проблему, система использует определенные правила или искусственный интеллект для выбора наиболее подходящих кадров.

В основном существует три типа систем камер. В системах с фиксированной камерой камера вообще не движется, и система отображает персонажа игрока в виде последовательности неподвижных кадров. Камеры слежения , напротив, следят за движениями персонажа. Наконец, системы интерактивных камер частично автоматизированы и позволяют игроку напрямую менять вид. Для реализации систем камер разработчики видеоигр используют такие методы, как средства решения ограничений , сценарии искусственного интеллекта или автономные агенты .

Вид от третьего лица

В видеоиграх «от третьего лица» относится к графической перспективе , отображаемой с фиксированного расстояния позади и немного над персонажем игрока. Эта точка зрения позволяет игрокам видеть более ярко выраженный аватар и наиболее распространена в экшн-играх и приключенческих играх . В играх с такой точки зрения часто используется позиционный звук, при котором громкость окружающих звуков варьируется в зависимости от положения аватара. [1]

В основном существует три типа систем камер от третьего лица: «системы с фиксированной камерой», в которых положения камеры задаются во время создания игры; «системы камер слежения», в которых камера просто следует за персонажем игрока; и «системы интерактивных камер», которыми управляет игрок.

Зафиксированный

Подборка кадров в Resident Evil 2 , направленных на создание напряжения

При использовании системы фиксированной камеры разработчики задают свойства камеры, такие как ее положение, ориентация или поле зрения , во время создания игры. Виды камеры не будут меняться динамически, поэтому одно и то же место всегда будет отображаться под одним и тем же набором видов. В число игр, в которых используются фиксированные камеры, входят Grim Fandango (1998) и ранние игры Resident Evil и God of War . [2]

Одним из преимуществ этой системы камер является то, что она позволяет разработчикам игр использовать язык кино , создавая настроение посредством операторской работы и выбора кадров. Игры, в которых используется такая техника, часто хвалят за их кинематографические качества. [3] Во многих играх с фиксированными камерами используются элементы управления танком , благодаря чему игроки управляют движением персонажа относительно положения персонажа игрока, а не положения камеры; [4] это позволяет игроку сохранять направление при изменении угла камеры. [5]

Отслеживание

Иллюстрация главного героя, которым управляет игрок, и камеры слежения позади, немного выше и слегка обращенной вниз к этому персонажу.

Камеры слежения следуют за персонажами сзади. Игрок никак не управляет камерой — он не может, например, повернуть ее или переместить в другое положение. Этот тип системы камер был очень распространен в ранних 3D-играх, таких как Crash Bandicoot или Tomb Raider, поскольку его очень просто реализовать. Однако здесь есть ряд проблем. В частности, если текущий вид не подходит (либо потому, что он перекрыт объектом, либо потому, что он не показывает то, что интересует игрока), его нельзя изменить, поскольку игрок не управляет камерой. [6] [7] [8] Иногда эта точка обзора вызывает трудности, когда персонаж поворачивается или стоит лицом к стене. Камера может дернуться или оказаться в неудобном положении. [1]

Интерактивный

Вместо того, чтобы оставаться позади Марио, камера разумно поворачивается, показывая путь ( Super Mario 64 ).

Этот тип системы камер является усовершенствованием по сравнению с системой камер слежения. Пока камера отслеживает персонажа, некоторые ее параметры, такие как ориентация или расстояние до персонажа, можно изменить. На игровых консолях камера часто управляется с помощью аналогового джойстика , чтобы обеспечить хорошую точность, тогда как в компьютерных играх она обычно управляется мышью . Так обстоит дело в таких играх, как Super Mario Sunshine или The Legend of Zelda: The Wind Waker . Полностью интерактивные системы камер зачастую сложно правильно реализовать. Так, GameSpot утверждает, что большая часть трудностей Super Mario Sunshine связана с необходимостью управлять камерой. [9] The Legend of Zelda: The Wind Waker преуспела в этом — IGN назвал систему камеры «настолько умной, что она редко требует ручной коррекции». [10]

Одной из первых игр, предложивших систему интерактивной камеры, была Super Mario 64 . В игре было два типа систем камер, между которыми игрок мог переключаться в любой момент. Первая представляла собой стандартную систему камер слежения, за исключением того, что она частично управлялась искусственным интеллектом . Действительно, система «знала» структуру уровня и поэтому могла предвидеть определенные кадры. Например, на первом уровне, когда тропа к холму вот-вот повернет налево, камера тоже автоматически начинает смотреть влево, предугадывая таким образом движения игрока. Второй тип позволяет игроку управлять камерой относительно положения Марио . При нажатии кнопок влево или вправо камера вращается вокруг Марио, а нажатие вверх или вниз перемещает камеру ближе или дальше от Марио. [11] [12]

Выполнение

Существует большое количество исследований о том, как реализовать систему камер. [13] Роль программного обеспечения для решения ограничений заключается в создании наилучшего кадра с учетом набора визуальных ограничений. Другими словами, решателю ограничений предоставляется запрошенная композиция кадра, например «покажите этого персонажа и убедитесь, что он занимает не менее 30 процентов экранного пространства». Затем решатель будет использовать различные методы, чтобы попытаться создать снимок, удовлетворяющий этому запросу. Как только подходящий снимок найден, решатель выводит координаты и поворот камеры, которые затем могут быть использованы графическим движком для отображения вида. [14]

В некоторых системах камер, если решение не найдено, ограничения ослабляются. Например, если решатель не может создать кадр, на котором персонаж занимает 30 процентов экранного пространства, он может игнорировать ограничение экранного пространства и просто гарантировать, что персонаж вообще виден. [15] К таким методам относится уменьшение масштаба.

Некоторые системы камер используют предопределенные сценарии, чтобы решить, как выбрать текущий кадр для часто встречающихся сценариев съемки, называемых идиомами фильма. Обычно сценарий запускается в результате действия. Например, когда персонаж игрока инициирует разговор с другим персонажем, запускается сценарий «разговора». Этот скрипт будет содержать инструкции о том, как «снять» двухсимвольный разговор. Таким образом, снимки будут представлять собой комбинацию, например, снимков через плечо и снимков крупным планом . Такие подходы на основе сценариев могут переключать камеру между набором предопределенных камер или полагаться на решатель ограничений для генерации координат камеры для учета изменчивости компоновки сцены. Этот скриптовый подход и использование решателя ограничений для вычисления виртуальных камер были впервые предложены Друкером. [16] Последующие исследования показали, как система на основе сценариев может автоматически переключать камеры для просмотра разговоров между аватарами в приложении чата в реальном времени. [17]

Билл Томлинсон использовал более оригинальный подход к проблеме. Он разработал систему, в которой камера является автономным агентом со своей индивидуальностью. На стиль кадров и их ритм будет влиять их настроение. Таким образом, счастливая камера «будет чаще снимать кадры, проводить больше времени при съемке крупным планом, двигаться подпрыгивающими, падающими движениями и ярко освещать сцену». [18]

В то время как большая часть предшествующей работы в области автоматизированных систем управления виртуальной камерой была направлена ​​на уменьшение необходимости ручного управления камерой человеком, решение Director's Lens вычисляет и предлагает палитру предлагаемых снимков виртуальной камеры, оставляя человеку-оператору возможность творить. выбор выстрела. При вычислении последующих предлагаемых снимков виртуальной камеры система анализирует визуальные композиции и шаблоны редактирования ранее записанных снимков, чтобы вычислить предлагаемые снимки камеры, которые соответствуют соглашениям о непрерывности, таким как непересечение линии действия, согласованное размещение виртуальных персонажей, чтобы они выглядели друг на друга через разрезы и отдает предпочтение тем выстрелам, которые оператор-человек ранее использовал последовательно. [19]

В приложениях смешанной реальности

В 2010 году Microsoft выпустила Kinect как гибридное периферийное устройство с 3D-сканером и веб-камерой , которое обеспечивает обнаружение игроков Xbox 360 всего тела и управление пользовательскими интерфейсами видеоигр и другого программного обеспечения на консоли без помощи рук. Позже это было изменено Оливером Крейлосом [20] из Калифорнийского университета в Дэвисе в серии видеороликов на YouTube, в которых показано, как он комбинирует Kinect с виртуальной камерой на базе ПК. [21] Поскольку Kinect способен обнаруживать полный диапазон глубины (с помощью компьютерного стереозрения и структурированного освещения ) в пределах захваченной сцены, Крейлос продемонстрировал способность Kinect и виртуальной камеры обеспечивать навигацию по произвольной точке обзора в диапазоне глубина, хотя камера могла разрешать видеосъемку только той сцены, которая показана на передней панели Kinect, в результате чего появлялись поля черного пустого пространства, где камера не могла снимать видео в пределах поля глубины. Позже Крейлос продемонстрировал дальнейшее развитие модификации, объединив видеопотоки двух Kinect для дальнейшего улучшения захвата видео в поле зрения виртуальной камеры. [22] Разработки Крейлоса с использованием Kinect были освещены среди работ других членов сообщества хакеров и доморощенных Kinect в статье New York Times . [23]

Запись в реальном времени и отслеживание движения

Были разработаны виртуальные камеры, которые позволяют режиссеру снимать захват движения и просматривать движения цифрового персонажа в реальном времени [24] в заранее созданной цифровой среде, такой как дом или космический корабль. [25] Resident Evil 5 была первой видеоигрой, в которой использовалась технология, [26] которая была разработана для фильма «Аватар» 2009 года . [25] [27] Использование захвата движения для управления положением и ориентацией виртуальной камеры позволяет оператору интуитивно перемещать и нацеливать виртуальную камеру, просто гуляя и поворачивая установку виртуальной камеры. Установка виртуальной камеры состоит из портативного монитора или планшетного устройства, датчиков движения, дополнительной вспомогательной платформы и дополнительных джойстиков или кнопок управления, которые обычно используются для запуска или остановки записи и настройки свойств объектива. [28] В 1992 году Майкл МакКенна из Медиа-лаборатории Массачусетского технологического института продемонстрировал самую раннюю задокументированную установку виртуальной камеры, прикрепив магнитный датчик движения Polhemus и портативный ЖК-телевизор с диагональю 3,2 дюйма к деревянной линейке. [29] В рамках проекта Walkthrough в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл был создан ряд физических устройств ввода для управления видом виртуальной камеры, включая двойные трехосные джойстики и опору в форме бильярдного шара, известную как UNC Eyeball, со встроенными шестью -Степень свободы трекера движения и цифровая кнопка. [30]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ AB Роллингс, Эндрю; Эрнест Адамс (2006). Основы игрового дизайна. Прентис Холл. ISBN 9780131687479.
  2. ^ Казамассина, Мэтт. «фиксированная камера». гигантская бомба.
  3. ^ Казамассина, Мэтт. «Рецензия на «Обитель зла». ИГН. Архивировано из оригинала 25 марта 2009 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  4. ^ "Похвалебная речь органам управления танками" . ПК-геймер . 20 февраля 2015 года . Проверено 5 марта 2018 г.
  5. ^ Матулеф, Джеффри (26 января 2015 г.). «Вызов мертвых: Тим Шафер вспоминает Grim Fandango». Еврогеймер . Проверено 5 марта 2018 г.
  6. ^ "Обзор звуковых приключений" . ИГН. Архивировано из оригинала 11 февраля 2008 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  7. ^ «Расхитительница гробниц: Обзор последнего откровения» . ИГН. 11 декабря 1999 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  8. ^ Карл, Крис. «Войдите в обзор матрицы». ИГН. Архивировано из оригинала 25 марта 2009 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  9. ↑ Герстманн, Джефф (4 октября 2002 г.). «Обзор Super Mario Sunshine для GameCube». ГеймСпот. Архивировано из оригинала 26 марта 2009 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  10. ↑ Казамассина, Мэтт (25 марта 2003 г.). «Легенда о Зельде: Обзор Wind Waker». ИГН. Архивировано из оригинала 26 марта 2009 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  11. ^ «15 самых влиятельных видеоигр всех времен: Super Mario 64» . ГеймСпот. Архивировано из оригинала 26 марта 2009 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  12. ^ «The Essential 50, часть 36: Super Mario 64» . 1UP.com . Проверено 22 марта 2009 г.
  13. ^ «Cameracontrol.org: Библиография по управлению виртуальной камерой» . Проверено 6 мая 2011 г.
  14. ^ Бэрес, Уильям; Скотт МакДермотт; Кристина Будро; Сомиинг Тхайнимит (2000). «Композиция виртуальной 3D-камеры на основе ограничений кадра» (PDF) . Международная мультимедийная конференция . Калифорния, США: Марина дель Рей: 177–186. Архивировано из оригинала (PDF) 10 июля 2010 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  15. ^ Друкер, Стивен М .; Дэвид Зельцер (1995). CamDroid: система реализации интеллектуального управления камерой (PDF) . ISBN 978-0-89791-736-0. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 года . Проверено 22 марта 2009 г. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  16. ^ Друкер, Стивен М.; Дэвид Зельцер (1995). CamDroid: система реализации интеллектуального управления камерой (PDF) . ISBN 978-0-89791-736-0. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 года . Проверено 15 марта 2015 г. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  17. ^ Он, Ли-вэй; Майкл Ф. Коэн ; Дэвид Х. Салезин (1996). «Виртуальный кинематографист: парадигма автоматического управления и режиссуры камеры в реальном времени» (PDF) . Международная конференция по компьютерной графике и интерактивным технологиям . Нью-Йорк. 23-е : 217–224. Архивировано из оригинала (PDF) 28 августа 2008 года . Проверено 22 марта 2009 г.
  18. ^ Томлинсон, Билл; Брюс Блумберг; Дельфин Нейн (2000). «Выразительная автономная кинематография для интерактивных виртуальных сред». Материалы четвертой международной конференции по автономным агентам (PDF) . Том. 4-й. Барселона, Испания. стр. 317–324. CiteSeerX 10.1.1.19.7502 . дои : 10.1145/336595.337513. ISBN  978-1-58113-230-4. S2CID  5532829. Архивировано (PDF) из оригинала 29 марта 2005 г. . Проверено 22 марта 2009 г.{{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка ) CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )
  19. ^ Лино, Кристоф; Марк Кристи; Роберто Ранон; Уильям Бэрес (1 декабря 2011 г.). «Режиссёрский объектив». Материалы 19-й международной конференции ACM по мультимедиа . АКМ. стр. 323–332. дои : 10.1145/2072298.2072341. ISBN 9781450306164. S2CID  14079689.
  20. ^ "Домашняя страница Оливера Крелоса" .
  21. ↑ Кевин Пэрриш (17 ноября 2010 г.). «Kinect используется как инструмент для захвата 3D-видео». Аппаратное обеспечение Тома.
  22. ↑ Тим Стивенс (29 ноября 2010 г.). «Два Kinect объединяют усилия, чтобы создавать лучшее 3D-видео, которое поразит нас (видео)». Engadget.
  23. ↑ Дженна Уортэм (21 ноября 2010 г.). «С контроллером Kinect хакеры получают свободу». Нью-Йорк Таймс .
  24. ↑ Сюй, Джереми (27 февраля 2009 г.). «Виртуальная камера» фиксирует движения актеров Resident Evil 5». Популярная наука . Архивировано из оригинала 2 марта 2009 года.
  25. ↑ Аб Левински, Джон Скотт (27 февраля 2009 г.). «Resident Evil 5 предлагает взглянуть на «виртуальную камеру» Аватара». Проводной . Проверено 25 февраля 2015 г.
  26. ↑ Лоу, Скотт (27 февраля 2009 г.). «Технологии RE5». ИГН . Проверено 24 февраля 2015 г. .
  27. ↑ Томпсон, Энн (1 января 2010 г.). «Как новая инновационная 3D-технология Джеймса Кэмерона создала аватар». Популярная механика . Проверено 25 февраля 2015 г.
  28. ^ "Оптитрек InsightVCS" . Проверено 15 марта 2015 г.
  29. ^ Майкл МакКенна (март 1992 г.). «Интерактивное управление точкой обзора и трехмерные операции». Материалы симпозиума 1992 года по интерактивной 3D-графике - SI3D '92 . АКМ. стр. 53–56. CiteSeerX 10.1.1.132.8599 . дои : 10.1145/147156.147163. ISBN  978-0897914673. S2CID  17308648.
  30. ^ Фредерик Брукс младший (июнь 1992 г.). «Итоговый технический отчет – пошаговый проект» (PDF) . Тр92-026 . Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл. Архивировано (PDF) из оригинала 23 сентября 2015 года . Проверено 23 марта 2015 г.