Что такое визуальные эффекты в играх
Как создают визуальные эффекты в играх — вид изнутри
Ведущие VFX-художники Playrix Дмитрий Затылков и Тимофей Степанов — о внутренних процессах и трудностях, с которыми сталкиваются авторы эффектов.
Чтобы создать все визуальные эффекты в игре, недостаточно усилий VFX-художников. Для воссоздания сложных анимаций нужно привлекать аниматора, для шейдеров — программиста, а чтобы понять, не мешает ли это геймплею, нужен геймдизайнер.
В этом тексте ведущие VFX-художники Дмитрий Затылков и Тимофей Степанов расскажут, как в Playrix устроен процесс создания эффектов и через какие этапы согласования они проходят. А в конце дадут несколько советов по трудоустройству для художников по визуальным эффектам.
Работа над эффектом начинается с самого банального — постановки задачи и описания концепции. Туда входят референсы, пожелания по исполнению и сценарию самого эффекта. Затем создаётся набросок — зачастую это уже рабочая версия эффекта, которая требует лишь косметических правок. Этот черновой вариант проходит через согласование и итеративно дорабатывается.
Иногда появляется задача, которая выходит за пределы компетенции художников. Тогда к ней привлекают специалистов смежных профессий: программистов, технических дизайнеров, технических художников, аниматоров.
Когда эффект готов, его отсматривают в игровом билде на смартфоне. Затем его тестирует отдел QA. Если всё хорошо, тест-аналитик закрывает задачу.
Но даже после этого возможны дополнительные изменения. Например, новый эффект может выглядеть хорошо, но при длительной игре он начинает раздражать или, наоборот, недостаточно привлекает к себе внимание или плохо считывается.
Каждый эффект должен соответствовать общему визуальному стилю, а также выполнять геймплейную задачу. За облик эффекта отвечает VFX-художник, но кроме него в процессе участвует ещё несколько специалистов:
Иногда к проекту может подключиться:
В идеальном сценарии создания VFX этап всего один — художник делает эффект по ТЗ, результат согласовывается и с первого раза проходит тестирование. Но это скорее исключение — обычно команде требуется две-три итерации, чтобы добиться нужного результата.
Например, VFX-команда Playrix создавала анимацию свайпа фишек и их уничтожения для игры в жанре «три-в-ряд» — сначала художники попробовали сделать так, чтобы фишки переворачивались в 3D.
Концепция выглядела интересно, но от неё решили отказаться в пользу более привычной анимации.
Дело в том, что фишки и все остальные элементы изначально нарисованы в 2D — в таком формате детализировать их и добавить в игру технически проще. Чтобы все элементы вращались, для каждого пришлось бы создать трёхмерную модель и отрендерить по две секвенции: для вертикального свайпа и для горизонтального. Пришлось бы привлекать 3D-моделлеров, а секвенция «утяжелила» бы игру.
Похожая ситуация была и с эффектом разрушения фишек: в одном из первых вариантов их разрубало пополам.
При долгой игре эффект начинал «бить по глазам» и отвлекать от остальных событий на игровом поле. В итоге визуальное оформление элементов сделали более спокойным, ненавязчивым.
Техническое задание сильно зависит от эффекта, который нужно создать. Например, если он типовой, то художник может работать вообще без референсов и пожеланий — ему понадобится лишь описание задачи. Если похожий эффект уже есть в текущем проекте или в другой игре компании, можно указать его название, приложить видео с демонстрацией или описать, как можно его найти прямо в игре.
Когда команда планирует сделать что-то новое для проекта, то референсы могут быть разными: от грубых набросков в виде картинок или гифок до видео из других игр. Обычно требуется от одного до трёх референсов, но в некоторых случаях их может быть намного больше.
В ТЗ желательно добавить геймплейные и технические особенности, связанные с визуальным эффектом:
Несмотря на детальное ТЗ, финальный результат может сильно отличаться от оригинальной задумки, потому что часто в процессе рождается новое визуальное решение или даже полностью меняется концепция.
За соответствие эффекта визуальному стилю проекта отвечает ведущий VFX-художник. На начальных этапах разработки он самостоятельно создаёт «эталонные» эффекты — референс для остальных. На этом же этапе к работе подключается геймдизайнер, который комплексно оценивает эффекты и их связь с остальными игровыми элементами.
Когда эффекты попадают в тестовый билд, продюсеры отсматривают результат. Чаще всего дорабатывать приходится примерно треть или четверть новых эффектов. На этом же этапе геймдизайнеры проверяют, соответствуют ли новые эффекты геймплейным задачам. Команда следит за тем, чтобы всё выглядело актуально, поэтому раз в один-два года проводит глобальную проверку проекта и отправляет множество эффектов на доработку.
Эффекты могут включать в себя детальную и сложную анимацию. VFX-художник может сделать её самостоятельно, но в Playrix считают, что это не очень продуктивно — намного проще привлечь аниматора. Для этого VFX-художник должен расписать технические требования: размер графики, частоту кадров, тайминги (иногда вплоть до точного числа кадров).
Например, в Wildscapes есть интерактивный элемент, который выглядит как стилизованный цветок кувшинки. В первую очередь художникам было важно определить технологию изготовления: решили использовать flash-анимацию, чтобы детально проработать то, как цветок распускается и закрывается.
У кувшинки несколько состояний:
В ТЗ аниматору было важно перечислить каждое состояние и прикинуть список нужных анимаций. Это выглядело примерно так
Может показаться, что анимаций очень много, но они однотипные и основаны на едином принципе — достаточно было сделать анимации открытия, закрытия и нажатия, а потом адаптировать их под разные состояния.
Переключение состояний сделали flash-анимацией, а полное разрушение — уже движковой анимацией с добавлением частиц.
В работе художники используют редакторы собственной разработки Playrix: первый — для частиц, а второй — для настройки «непартикловой» части эффектов, этот редактор обеспечивает работу практически всей игры. Для подготовки текстур применяется Adobe Photoshop. Аниматоры же работают в Adobe Animate или в Spine.
Раньше команда часто использовала Adobe After Effects для создания скетчей эффекта, но с развитием собственных редакторов и движка VSO художники отказались от этой программы — теперь скетч проще и быстрее собрать прямо в игре (и потом доработать).
Шейдеры VFX-художник делает вместе с программистом: первый набрасывает скетч, а второй реализует задумку. Некоторые VFX-художники сами умеют писать шейдеры, в таком случае программист занимается только оптимизацией кода.
Если художник понимает хотя бы базовые принципы работы шейдеров, то может сам создать прототип в нодовом редакторе, например в Node-Based Shader Editor, GSN Composer или ShaderFrog.
Также подобный редактор есть в Unity и Unreal Engine — они генерируют рабочий код, который можно легко адаптировать и оптимизировать для проекта. В случае с самописными движками, скорее всего, придётся отправлять результат программисту (код и скриншот нодовой структуры), чтобы он смог написать на его основе готовый код.
VFX-художники могут создавать эффекты с использованием 3D-моделей. Для моделирования и текстурирования чаще всего применяют бесплатный Blender. Некоторые специалисты отдают предпочтение платным аналогам — 3ds Max, Maya — но это редкость.
Когда составляете резюме на позицию VFX Artist, отталкивайтесь от того, какой перечень знаний и навыков сейчас востребован на рынке. Легче всего это сделать, изучив вакансии: например, посмотрите, что требуется при устройстве в Ubisoft, Bungie, Riot Games, Hangar 13, Rovio, Niantic, Tencent. Это поможет понять, на что можно рассчитывать.
Учитывайте, что не все компании используют формулировку «VFX artist» или «художник по эффектам» — иногда эту профессию называют просто «Аниматор».
При нехватке опыта в каких-либо аспектах, например в области инструментария или теоретических знаний, важно хотя бы немного ознакомиться с ними и указать это в резюме — но с соответствующей пометкой «На базовом уровне». Также считается хорошим тоном указывать степень экспертности в тех или иных аспектах специализации: можно прописать стаж или добавить оценку своим навыкам — базовый или продвинутый уровень. Это поможет потенциальному работодателю составить ваш профессиональный портрет.
Когда перечисляете предыдущие места работы, указывайте, какие VFX-задачи вы решали чаще всего. Туда же добавьте ссылки на примеры работ из проектов (если это разрешает NDA) — так человеку, отсматривающему ваше резюме, будет проще понять ваш опыт.
При подготовке портфолио (на ArtStation, Behance, YouTube и так далее) важно не смешивать проекты в кучу: рассортируйте их по характеру работы.
Проще всего показать свои умения на примерах работ с небольшим брейкдауном — разложить эффект на части и описать характеристики ресурсов: текстуры, флипбуки, их размер, количество частиц, шейдеров и прочее. Так проще оценить не только визуальную, но и техническую сторону эффектов. Несколько работ с подробным разбором и описанием покажут ваши навыки лучше, чем перечисление множества эффектов без подробностей.
Техническое интервью не стоит воспринимать как экзамен — прежде всего это общение двух специалистов одного направления. Для интервьюера на техническом собеседовании в первую очередь важно закрыть пробелы в профессиональном портрете кандидата, а также оценить, насколько быстро тот сможет влиться в рабочий ритм. А кандидат может узнать подробности о компании от работающего там специалиста (а не только от рекрутёра), задать более специализированные вопросы, уточнить технические детали о процессах, инструментах и пайплайнах, чтобы всё взвесить и решить, принять ли оффер.
Также стоит просматривать результаты зарплатных исследований и опросов, чтобы более объективно формировать свои ожидания.
Playrix всегда находится в поиске талантливых специалистов, которые хотят развивать свои навыки, любят экспериментировать и не боятся челленджей. Сейчас в компании открыто больше 100 вакансий по 20 направлениям: геймдизайну, маркетингу, арту, аналитике, разработке, QA и многим другим. Присоединяйтесь к команде и работайте из любой точки мира над играми, в которые играют миллионы пользователей.
VFX-художник в геймдеве: особенности, карьера, развитие
Чем занимаются художники по эффектам в игровой индустрии? Какие навыки нужно прокачивать и где искать вдохновение? И наконец, самое главное — как попасть в профессию (спойлер: это проще, чем кажется)? На эти и другие вопросы ответил Антон Грицай, Sub Lead VFX Artist краснодарской студии Plarium.
— Антон, расскажи о специфике работы VFX-художника. Какое место он занимает в создании игр?
— На мой взгляд, VFX-художник — это великий финализатор. Он создает итоговый образ и завершает работу, которая прошла путь от концепта до моделирования и анимации. У специалистов по VFX последнее место в пайплайне, но, возможно, одно из первых по важности. Все потому, что в современных играх эффекты используются не только как декор, но и как интерактивный маркер, влияющий на геймплей. Например, эффект подает сигнал, что сейчас что-то произойдет, и игрок должен успеть отреагировать на такое событие.
— Какие основные задачи стоят перед специалистом по VFX?
— Их две: создание визуальных эффектов согласно стилю проекта и оптимизация эффектов под девайсы. Вторая задача обоснована техническими ограничениями, которые диктует широкий спектр мобильных устройств.
— Чем отличается работа Real-Time VFX Artist от работы художника по эффектам в кино?
— Этих двух специалистов часто путают. На первый взгляд, они достигают похожих результатов: что-то светится, двигается и взрывается. Но разница есть, и порой существенная. Ключевое отличие в работе над игровыми эффектами — скорость отклика. Real-Time VFX Artist контролирует любую составляющую эффекта в реальном времени и мгновенно отслеживает изменения, благодаря чему быстрее учится на ошибках. А вот художник по VFX Cinematic должен час-два ждать рендер, чтобы увидеть результат и внести корректировки. Другое существенное отличие заключается в том, что real-time effects необходимо оптимизировать под устройства, на которых запускается игра. Чем слабее девайс, тем сложнее сделать красивый, быстро работающий эффект. Для мобильных игр технические ограничения имеют чуть ли не первостепенное значение.
— Как VFX-художник взаимодействует с другими специалистами гейминдустрии?
— Как правило, рабочие вопросы обсуждаются с сотрудниками отделов 3D-моделирования, анимации, а иногда текстурирования. Но теснее всего VFX-специалисты взаимодействуют с программистами, в том числе с теми, которые занимаются только графикой, — Graphic Dev. Вместе мы решаем нестандартные задачи по текущим проектам и строим самые грандиозные планы на будущее.
— Какие навыки нужны VFX-художнику?
— В основе любого эффекта лежит конструкция 3D-объектов, поэтому VFX-художнику нужен опыт в классическом и процедурном моделировании. 3D-объект отображает текстуру — здесь пригодятся художественные навыки и знание графических пакетов, таких как Adobe Photoshop или Substance Designer. Чтобы текстуры ожили, начали двигаться, требуется знать принцип работы шейдеров, уметь их создавать, а значит, понадобятся навыки в программировании и модульном прототипировании. Кроме того, важная составляющая эффектов — динамика, и для ее создания нужно разбираться в анимации. И конечно, необходимо знать среду разработки, в моем случае это Unity 3D.
Еще одним полезным умением станет гибкость, так как инструментарий разработчика из года в год обновляется и модифицируется.
Также для создания качественных эффектов VFX-специалист должен обладать широким кругозором. Это может отпугнуть молодых художников. Начинать с нуля сложно: необходимо владеть базовыми навыками как минимум в нескольких областях и продолжать развиваться. Эксперты во всем — большая редкость. У каждого есть слабые и сильные стороны, поэтому учитесь работать в команде, дополняя друг друга. Это положительно влияет на развитие профессиональных и личностных качеств специалистов.
— Навыки важны, но в такой творческой профессии еще необходимо вдохновение. Где его искать?
— Характерная черта VFX-художника — наблюдательность. Нужно быть внимательным к деталям, интересоваться мелочами, и тогда получится взглянуть на мир по-новому. Одним из принципов успеха я считаю наличие собственной визуальной библиотеки. Хорошо регулярно пополнять ее, например смотреть фильмы, заостряя внимание на спецэффектах и экшен-сценах. Еще полезно смотреть на эффекты в играх любых платформ: начиная с мобильных и заканчивая консольными. Следует чаще играть и ориентироваться на успешные проекты.
Что касается моих личных источников вдохновения — я очень люблю веб-сериал The Slow Mo Guys. В замедленных видео удается подробнее разглядеть динамику реальных физических процессов, чтобы попробовать перевести увиденное на язык эффектов.
— Много ли VFX-художников на российском рынке труда?
— Специалистов не хватает. Профессионалы давно нашли работу, и только веские причины могут заставить их сменить компанию. Корень проблемы кроется в дефиците молодых VFX-художников. Возможно, это связано с отсутствием хороших обучающих программ.
— Что нужно, чтобы войти в профессию VFX-художника?
— Я считаю, что достаточно полюбить визуальные эффекты настолько, чтобы одним утром вы проснулись и сказали себе: «Хочу научиться их делать». Это касается как тех, кто обладает художественным вкусом, так и тех, кто имеет отличный технический потенциал.
Точек входа в профессию много, и каждый выбирает свой путь. Главное — иметь в виду, что в итоге придется стремиться к гармоничному развитию всех необходимых умений. Кто-то целенаправленно готовится стать VFX-художником, а кто-то становится им случайно и посвящает этой работе всю жизнь. В моем случае это был уникальный опыт: я с детства любил рисование и не бросал практиковаться, а во время учебы на специалиста по компьютерным системам и сетям мне удалось совместить технические знания с художественными навыками, и я реализовался как Flash-специалист. После выполнения ряда проектов на фрилансе (в основном это были мелкие заказы и мини-игры) я почувствовал, что для реального прорыва нужна стартовая площадка с командой единомышленников. В те дни малоизвестная компания Plarium с небольшим штатом стала заветным местом, где я нашел верных друзей и по-настоящему раскрылся. Каждому, кто читает эту статью, желаю идти до конца и верить в свою мечту.
— Учат ли профессии VFX-художника в России?
— Увы, в России обучению VFX-художников уделяют мало внимания. Конечно, было бы полезным осваивать такую актуальную специальность в вузах, причем речь именно о создании эффектов для мобильных игр. В Plarium хорошо понимают сложившуюся ситуацию, поэтому компания планирует внести свой вклад в популяризацию данного направления.
— Расскажи про карьеру в Plarium: какие здесь требования к VFX-художникам?
— Требования к профессиональным навыкам и личностным качествам. Иногда то, насколько человек подходит нашей команде как личность, становится веским основанием одобрить кандидатуру. Специалиста уровня ниже требуемого мы доучим на месте, это дело поправимое. А сохранить в команде позитивную атмосферу, которая формировалась долгие годы, можно, только наняв человека, чьи ценности соответствуют культурным ценностям компании.
— Какие задачи ждут кандидатов?
— Вот перечень категорий эффектов, над которыми работают специалисты краснодарской студии Plarium:
— Character Effects (эффекты для персонажей и мобов);
— Spells/Abilities Effects (эффекты для ударов, заклинаний, взрывов и т. д.);
— Environmental Effects (эффекты для окружения, эффекты для второго плана);
— UI Effects (эффекты для пользовательского интерфейса).
Чаще всего работа связана с созданием эффектов для мобов, боссов, второстепенных и главных героев. Их особенности могут быть усилены эффектами, такими как свечение, огонь и другими. Как правило, для каждого персонажа используются уникальные эффекты заклинаний и физического воздействия. Для локаций тоже придумывают характерные эффекты, дополняющие, а порой и усиливающие атмосферу места. Например, земля вулканов не обойдется без искр и потоков взрывающейся лавы, а живописная местность с растениями — без падающей листвы и водопадов.
Теперь про UI. Интерфейс — это неотъемлемая часть любой игры, и здесь тоже нужны эффекты. Некоторые отвечают за юзабилити или игровую механику, другие решают вопросы дизайна и стиля проекта. Одинаковых задач практически не бывает, и каждый день специалиста ждут новые вызовы.
— Какие возможности для развития есть в Plarium Krasnodar?
— Компания отправляет сотрудников на тренинги и конференции в другие города, оплачивает онлайн-курсы. Здесь поощряют здоровый образ жизни, организовывают тимбилдинги и поддерживают благоприятный климат для плодотворной работы. Готов с уверенностью сказать: Plarium — это то место, где приевшаяся фраза «Все в твоих руках» по-настоящему обретает смысл.
Как создаются визуальные эффекты в играх
Современные игры стали такими реалистичными, что смело соперничают с киноиндустрией. Визуальные эффекты, как в играх, так и в кино, создаются с помощью одних и тех же технологий. А все красивые картинки, которые переносят нас в виртуальный мир – во вполне реальных программах. Елена Рымова, руководитель проектов САПР компании «Системный софт», рассказывает о базовых методах создания спецэффектов.
Герои культовой игры 2017 года – Divinity: Original Sin 2 не сразу выглядели так, как привычно геймеру. Все началось с набросков. Одна из самых популярных программ для создания набросков – sketchbook. Можно считать это своеобразным дневником, куда создатели игр переносят свои идеи – программа доступна на всех устройствах, рисовать можно там, где застало вдохновение.
Возможностей много: можно творить мышью, можно пальцами на сенсорном экране, можно присоединять другие графические редакторы. И, если нужно, преобразовывать бумажные материалы в цифровую форму – потребуется всего лишь отсканировать эскиз. Рисуйте персонажа карандашами, маркерами и кистями (которых аж 190 штук). В общем – все, чтобы ничего не мешало полету творчества.
Львиная доля успеха игры — хорошо нарисованный персонаж. Прорисовка аппетитных форм Лары или немного печальная ухмылка Бигби Волка – специальный софт даст возможность проработать оболочку желаемого цифрового персонажа.
Современные генераторы САПР позволяют использовать библиотечные шаблоны и фантазировать на их основе или же создавать собственных персонажей для их дальнейшей загрузки в 3D-игры.
Здесь все снова зависит от фантазии: женщина или мужчина? Высокий или среднего роста? Локоны или ежик? Худой или крепкого телосложения? Нужно хорошенько подумать – важна каждая деталь. В общем и целом, программа всеми силами помогает вытащить персонажа из воображения на экран компьютера.
Продумываем анимацию персонажа
Персонажа отточили, он уже выглядит неплохо. Но пока сыровато. Самое время его оживить. Магических заклинаний не потребуется – софт и немножко (на самом деле, достаточно много) кропотливой работы заставят вашего героя завязать шнурки и побежать.
Какими инструментами это реализовать – решайте сами. Функциональность таких программ широка: инверсная кинематика с переносом движения при анимации, наборы стереоскопических инструментов. И, кстати, в одном из таких анимационных пакетов Autodesk Motion Builder были созданы многие сцены оскароносного фильма «Аватар».
Выглядит это все приблизительно вот так:
Вдохновение может застать где угодно. Увидели красивый объект – сфотографировали и, решили добавить его в игру? Почему бы и нет.
Понадобится фотография, которая в несколько кликов конвертируется. Затем «допиливаем» получившееся и на выходе получаем аккуратные 3D-модели.
В игре, безусловно, необходимо освещение. Мы же хотим, чтобы все спецэффекты выглядели как можно более реалистично? Световая визуализация поможет улучшить четкость и объемность сцены.
Поставить свет в программах проще, чем на настоящей съемочной площадке, несколько кликов и можно «баловаться» с точечными, прожекторными или удаленными источниками света. Например, сделать так, чтобы лучи солнечного света падали на лицо главной героини:
Пойдем еще дальше – оформим сцену из нашей игры как-нибудь по-особенному. Например –вылепим!
Цифровым пластилином станет специальная «аморфная масса». С ее помощью геймдевелоперы лепят: растягивают, увеличивают и уменьшают фигуры, меняют их анатомию и конструкцию. Без ретуши тоже не обойдется, получившуюся модель можно всячески дорабатывать: добавлять штрихи, вмятины или подкрашивать разными цветами. Как пожелаете.
Кажется, пластилиновая лягушка выглядит достаточно реалистично!
Тогда пора открывать самые важные программы для всех, кто занимается визуализацией. Библии разработчиков игр. В них и собирается анимация любой сложности, оттачиваются самые мелкие детали анимации: идет работа над UV-текстурами, настраиваются источники света, прорабатываются поверхности предметов – фантазии из воображения геймдевелопера становятся объемными и реалистичными на экране компьютера.
Хотите брызги — пожалуйста. Снег — не проблема. Метель, песчаную бурю, подводные течения – можно все, что угодно. Софт, например, 3DS MAX или MAYA, помогают сделать настоящий огонь (хотя, обжечься об него пока все равно не получится), дым, ландшафты, анимированные диковинные растения, траектория движения и инструменты анимации и оснастки персонажей. Ну и вообще все, из чего состоят игры.
Как создаются визуальные эффекты для игр
Основные задачи художников визуальных эффектов
Если говорить только о визуальных эффектах, то их можно разделить на два основных типа задач: геймплейные эффекты и природные эффекты (или эффекты окружений). Принцип их разделения зависит от конкретного проекта. Например в такой игре, как Castlevania (жанра hack’n’slash), 90% визуальных эффектов состояло в умениях персонажа и магии, сильно влиявших на геймплей. Такие задачи требуют серьёзного понимания механик игры и постоянного общения с командой дизайнеров, с которой нужно постоянно договариваться. Для примера давайте возьмём огнемёт. Дизайнеры геймплея подбирают область урона атаки, а затем вам необходимо создать эффект поверх отладочного цилиндра. Постепенно уменьшающийся огонь не полностью соответствует области урона, и дизайнеры начинают на это жаловаться. Вот один из примеров «конфликтов» между двумя дисциплинами, потому что если придерживаться строгих правил, огонь не будет похож на огонь. Поэтому приходится искать альтернативы и убеждать дизайнеров, что игрок не заметит, что небольшой исчезающий огонь не нанёс никакого урона.
Среди прочих жанров, геймплейные эффекты более «важны» в файтингах и RPG.
Существуют и другие игровые жанры, например, шутеры (в особенности это касается реалистичных), в которых природные эффекты так же важны, как и геймплейные. В этом случае художник, ответственный за природные эффекты, становится практически художником по окружениям и в основном сотрудничает с этой командой. Примерами природных эффектов являются водопады, туман, дождь и т.д. Больше всего природных эффектов я создал в Gears of War 4, где мы работали над многопользовательскими картами и должны были заботиться о влиянии эффектов на производительность, потому что от игры требовалось работать в 1080p при 60 fps.
Реалистичные эффекты
Чем мощнее становятся технологии, тем меньше у нас преград в создании реалистичных визуальных эффектов. Особенно в катсценах, где мы достигаем качества, сравнимого с визуальными эффектами в кино.
Частично в этом есть заслуга большого количества ПО для создания потрясающих текстур, которое появилось за последние несколько лет. Вот простой список творческих инструментов:
Но всё это ПО в основном сосредоточено на создании готовых ресурсов (текстур, сеток (mesh), анимаций), которые мы затем используем в нашей игре. Мы получаем высококачественные результаты, но без возможности каких-либо вариаций. Готовая текстура взрыва всегда выглядит и ощущается одинаково. И здесь начинаются настоящие проблемы, мы должны достичь этого качества в реальном времени. Постепенно мы подходим к этому, компании усовершенствуют техники реального времени и уже видим это на примере физики реального времени, симуляции жидкостей и сложных шейдеров, таких как интерполяция кадров векторами движения компании Guerrilla (Anatomy of a Nuke) или raymarching в реальном времени, реализованный для огня и дыма в Uncharted 4 (объёмный шейдер с Siggraph 2015).
Эффекты частиц
Хороший способ понять, как работают эффекты частиц в реальном времени — проанализировать работу машины для попкорна:
Продакшен
Я люблю считать нас, художников визуальных эффектов, волшебниками и не могу не поделиться всеми трюками, которые использовал для создания этого эффекта.
Этот эффект был создан как результат теста графики. Требования к тесту были следующими:
Целью теста была демонстрация возможности создания эффектов AAA-уровня.
После того, как я определюсь с общим видом эффекта, я выделяю основной элемент. То есть лучи. Я решил, что буду использовать ту же технику, которую применял для создания эффекта дыма телепорта в Castlevania LoS2.
Пространственные лучи
Во-первых, мы создаём одну спиралеподобную сетку, которая будет определять траекторию от нападающего к жертве. Поскольку эффект можно видеть с разных углов, я предпочитаю не использовать следы или пучки. Сетка будет состоять из трёх плоскостей, повёрнутых с шагом в 60 градусов.
Без текстуры/шейдера это выглядит странно, но конечный результат будет похож на трёхмерный луч.
Следующий этап — создание сплайна, которые будет определять траекторию луча. Мы используем этот сплайн для применения к сетке модификатора деформации по направляющей.
Теперь у нас есть статичный луч. Заставить его появляться и исчезать очень просто: мы выполним вертикальный скроллинг UV текстуры с помощью шейдера. Хитрость здесь в том, чтобы выбрать для текстуры в Unreal параметр Clamped. В этом случае, когда UV находятся за пределами пространства 0-1, сетка будет прозрачной. В противном случае луч будет повторяться.
Можно увидеть разницу здесь, изменив параметр текстуры на Tile:
А здесь для текстуры выбран параметр Clamp:
Дуговые лучи: итак, у нас есть основной элемент эффекта. Давайте его ещё немного украсим. Мы хотим, чтобы у нападающего было какое-то упреждение. Нам нужно сообщить игроку о том, что скоро что-то произойдёт. Для этого я решил использовать те же лучи, но с другой траекторией. В этот раз мы создадим 200-градусную дугу и применим к сетке деформацию по направляющей.
Разлом
UNREAL
Настало время объединить всё вместе. Я начал с добавления эффекта упреждения. Для этого я создал эффект частиц с помощью созданных нами дуг. Создавая эти сетки со случайным поворотом на 360 градусов и перемещая их UV, мы обеспечиваем эффект окружения сферы частицами, напоминающими щит. Чтобы избавиться от жёсткости сеток, я решил добавить частицы GPU с Vector Field. Сначала с этими элементами я не видел чётко, когда нужно включать направленные лучи.
Я осознал, что мне не хватает чего-то важного, и оказалось, что это смена состояния. Для включения атаки я всегда люблю делать кратковременный больший упор на упреждение. Тогда я решил изменить цвет и сеток, и частиц на что-то более угрожающее. Я выбрал оранжеватый цвет, потому что он напомнил мне об огне, а оттенки красного всегда помогают обозначать нечто опасное. Кроме того, чтобы добавить эффекту больше мощи, я добавил оранжевое освещение, позволившее передать ощущение накапливающейся энергии.
Завершив с эффектом упреждения, можно было перейти к передаче энергии вперёд, к врагу. Я хотел, чтобы эффект был мощным, поэтому создал эффект частиц, состоящий из трёх эмиттеров. Каждый из них имел копию направленного луча, повёрнутого на 60 градусов относительно предыдущего эмиттера. Я отрегулировал задержки эмиттеров и скроллинг UV, чтобы все три не создавались одновременно и с одной скоростью, но всё равно воздействовали в одном кадре. Именно к таким тонкостям должен стремиться художник визуальных эффектов. Большинство зрителей/игроков не заметит этих незначительных изменений, но если показать этот эффект с вариациями в задержках/скроллинге/размерах и без них, то они увидят разницу.
Последняя часть — это воздействие. Первый этап в Unreal — запуск анимации в Blueprints в точный момент времени. Затем я создал эффект частиц для разрушения. Эффект частиц состоял из различных элементов: освещение, искры (частицы GPU без коллизий, из соображений сохранения производительности), молнии, дым после разрушения, деформация экрана (которая сжимает куб на 0,1 секунды и добавляет мощи взрыву). Особым элементом в этом эффекте стали молнии. Я создал одну спрайтовую текстуру с UV Distortion, чтобы анимировать её через шейдер:
Кроме того, я добавил Erosion. Это очень удобный шейдер который позволяет частицам эффектно исчезать, а не просто гаснуть:
Итак, наша последовательность готова. Разумеется, после объединения всех частей добавляются небольшие изменения в графике или таймингах.
Инструменты
Самый очевидный выбор для визуализации эффектов — начать с Unreal 4. Не потому, что это лучший вариант, но у движка большое сообщество и по нему можно найти тысячи туториалов, примеров, магазинов и т.д. Вот, для начала. После чего можно найти на Youtube множество туториалов.
Кроме того, есть Unity, с которым у меня не было возможности поработать, потому что я в основном работал с проприетарными движками, а единственными моими коммерческими движками были Unreal 3 и 4.
Кстати о создании ресурсов: есть несколько программ, очень полезных для художников визуальных эффектов. Fume FX, например, очень хороша для получения анимированных текстур огня, взрывов и дыма. Я хочу поблагодарить разработчиков, потому что это был один из первых плагинов, который я нашёл, когда начал работать в этой сфере. Я был очень впечатлён тем, как им удалось создать инструмент, с помощью которого можно получить качественные результаты за очень короткий срок.
В последнее время я стал много работать с Blender. Начал я потому, что он бесплатен, и не нужно разбираться с лицензиями, но в конце концов он мне очень понравился. В нём можно добиться того же, что и в Fume FX, плюс жидкости, симуляции твёрдых тел, инструменты разрушения и т.д. Мне удалось создать в этом ПО сетки океана для нескольких многопользовательских карт в Gears 4, текстуры крови для Red Dead Redemption 2, пятна масла и т.д.
Брызги крови, симулированные и отрендеренные в Blender
Чаще всего я работаю в 3d studio max. В нём я делаю низкополигональные сетки, UV-развёртки, риггинг и т.д. Также мы используем Adobe Photoshop для внесения изменений в отрендеренные изображения или создания тексту с нуля для применения в частицах.
Анимация
Бо́льшая часть моей работы заключалась в создании геймплейных эффектов. То есть чаще всего мне давали анимацию, которой мне нужно было придерживаться и добавить ещё один слой эффектов (кровь, магию, столкновения, взрывы и т.д.). Это могла быть игровая анимация или анимация катсцены.
При работе с анимациями визуальные эффекты обычно прикрепляются к костям, хелперам и объектам, находящимся в сцене. Это итеративный процесс, при котором взаимодействуют команды аниматоров и художников визуальных эффектов. Последние могут попросить внести изменения или дополнения в анимации, например, добавить ещё ключевых кадров для более плавного следа от меча, повернуть хелпер, чтобы использовать его поворот как направление для брызг крови, или поменять переключение камер, чтобы избежать некрасивого вида на сетки частиц.
Кроме того, в игровом движке есть возможности, которые могут помочь с анимацией или динамикой эффектов. Например, когда я работал в Mercury Steam, мы использовали проприетарный движок и я был очень близок к команде технологических специалистов. Мне даже удалось попросить их добавить в движок новые функции. От этого я выиграл, потому что я попросил добавить новые способы присоединения эффектов к костям: я мог привязать эффект к кости, используя её положение, но не поворот, или брать положение и поворот кости, но всегда использовать Z (высоту) земли (это очень удобно для прямолинейных атак огнём в Castlevania).
Помню, как мне больше всего понравилось то, что программист исполнил мою просьбу даже без уверенности в том, что она сработает. Я просил добавить способ задания первоначальной скорости частиц после времени жизни эмиттера. Таким образом, используя этот метод со следом, я мог получать брызги крови, всегда соединённые с точкой контакта. Этот дополнительный слой добавил ощущение вязкости, который был мне нужен и которым я очень горжусь. На самом деле, для всех своих проектов (наверно, я одержим кровью после работы над Castlevania) я всегда требовал использования этой функции. Она очень полезна при моделировании и других объектов, таких как вода, масло и т.д…
Однажды ко мне подошёл один программист и спросил: «Как тебе удалось сделать в катсцене этот эффект с кровью из руки врага?» Мне пришлось напомнить ему, что именно он участвовал в реализации этой функции, и в результате она оправдала себя.
Частота кадров
Одна из серьёзнейших задач художника визуальных эффектов при использовании ресурсов в игре — это оптимизация. Самое важное для нас слово — это «перерисовка» (overdraw). Обычно игровые движки рендерят конечное изображение за несколько проходов (albedo, roughness, metalness…) и в каждом кадре, в котором на экране находится частица, она влияет на конвейер рендеринга. В зависимости от типа рендеринга это влияние бывает разным. Например, если у нас на экране есть две просвечивающие (translucent) частицы, накладывающиеся друг на друга, то затраты на рендеринг накладывающихся пикселей удваиваются. Это особенно плохо для производительности, когда частицы полноэкранные, потому что движку нужно выполнять рендеринг X раз 1920×1080 пикселей (в случае Full HD). Вот хорошее обсуждение, позволяющее узнать больше о перерисовке.
Чаще всего наши элементы не самые сложные: частицы из сеток имеют мало треугольников, шейдеры не очень сложны (обычно), частицы освещаются гораздо более «дешёвыми» способами, чем персонажи или окружения, некоторые частицы вообще не освещаются, и т.д. Но даже с учётом этого частицы могут быть очень затратными во время выполнения, и это зависит от способа их рендеринга. Если упростить, то есть три основных способа рендеринга частиц (в Unreal они называются Blend Mode):
Непрозрачный (Opaque): самый дешёвый, но его редко используют, если только мы не говорим о частицах из сеток. Это самый дешёвый метод, потому что частицы, перекрывающие другие частицы, отсекают их. Поэтому движку проще отбрасывать пиксели.
С альфа-маской (Alpha masked): также он называется альфа-тестом (alpha test). В нём у нас есть значения прозрачности 0 и 1. Поэтому пиксели бывают только видимыми и невидимыми, без полупрозрачности. Это простейший способ получения прозрачности, по крайней мере, в консольных играх. Непрозрачные (opaque) пиксели отсекают пиксели под ними, так же, как в описанном выше способе с непрозрачностью.
Просвечиваемость (Translucency): также он называется альфа-смешиванием (alpha blend). В этом случае у нас нет никакого отсечения. Это самый затратный способ рендеринга частиц. Самой большой проблемой для производительности является то, что движкам сложно отсортировать рендеринг полупрозрачных пикселей, потому что они обычно не хранят глубину по Z (Z depth) (а непрозрачные и с альфа-маской хранят). Именно поэтому вы чаще всего видите торможение в играх (туман, пыль, окна и т.д.).
Кроме того, есть два способа освещения:
При работе над многопользовательскими картами Gears of War нам нужно было особенно внимательными к влиянию нашей работы на производительность. Нашей целью были 60 fps в разрешении 1080p, поэтому нам приходилось подходить к качеству с умом, чтобы игровой процесс всегда оставался плавным.
У нас был уровень с полем травы, и после этапа профилирования команда технических художников определила, что трава — это самый затратный элемент карты. После обсуждений с отделами художников по окружениями, технических художников и художников визуальных эффектов мы решили попробовать новую технику. Передо мной стояла задача сделать так, чтобы чем дальше спрайты травы находились от камеры, тем меньше прозрачных пикселей в них было. Я создал диффузную текстуру, покрытую травинками, но непрозрачность создавалась следующим образом: у меня были группы травинок с различными значениями серого. При этом шейдер увеличивал значение серого при удалении от камеры, чтобы травинки были видны. Так как шейдер работал в режиме с альфа-маской, эти травинки были видны только при значении альфа-канала 1. Таким образом мы сэкономили множество циклов перерисовки на больших расстояниях.
Ещё одним примером оптимизации и «обмана» игрока стало удаление частиц, находящихся вблизи от камеры. На самом деле частицы не удаляются, но они сжимаются и становятся невидимыми. Этот трюк мы тоже проделали в Gears 4 с частицами дыма, световыми лучами (lightshaft) и т.д. В шейдере мы сделали так, чтобы частицы постепенно становились прозрачными, когда находятся на расстоянии X от камеры (задаваемом в шейдере), и когда они становились полностью прозрачными, мы урезали вершины. Последний этап выполнялся потому, что Unreal не был достаточно умным, чтобы не рендерить полностью прозрачную текстуру, и у нас появлялись проблемы с перерисовкой.
Советы
Я не знаю ни одного художника визуальных эффектов, незнакомого с imbueFX. Не волнуйтесь, что контент «устарел», для нас по-прежнему бесценно то, что эти ребята помогли нам с видео.
Существуют также разные руководства, которым легко следовать, если вам интересна эта область и вы обладаете начальными знаниями 3D-редакторов. Кроме того, хорошим местом для обучения является официальный веб-сайт Unreal Engine 4:
Несколько лет назад меня пригласили в группу на Facebook под названием Real Time VFX. Я и не подозревал, сколько знаний я смогу получить в этой платформе. Недавно кто-то решил создать для неё отдельный домен, и хотя мы по-прежнему делимся информацией в Facebook, теперь можно изучать более структурированный контент.
Там вы найдёте лучших художников визуальных эффектов в отрасли, людей из Naughty Dog, Epic, Infinity Ward и т.д. Все они делятся своими хитростями и советами и всегда готовы помочь.
Об авторе
Меня зовут Франческо Гарсия-Обледо Ордоньес, я ведущий художник по визуальным эффектам King Barcelona, в городе, в котором я родился 34 года назад. Я начал работать в отрасли как 3D-художник в 2005 в небольшой компании здесь, в Барселоне. В то время создание видеоигр не было таким огромным бизнесом, как сейчас, поэтому художнику приходилось иметь дело со множеством разных задач: моделированием, uv-развёртками, риггингом, текстурированием, освещением и т.д.
Моё превращение в художника визуальных эффектов началось в моей второй компании, барселонской студии шведской компании Grin, создавшей Bionic Commando. Одним из моих проектов был Wanted: Weapons of Fate. Тогда я впервые отошёл от художественных задач и занялся технической стороной. Я помогал команде художников по окружениям/пропсам экспортировать ресурсы и работал с программистами над внедрением новых функций (шейдеров, геймплея, инструментов и т.д.). Когда я перешёл в 2011 году в Mercury Steam, я официально стал художником визуальных эффектов. Я работал над Castlevania Lords of Shadow 2 и выполнял почти всю работу по созданию визуальных эффектов: бонусов, магии, эффектов персонажей, геймплейных эффектов и т.д. Из этого опыта я научился многому, и это позволило мне глубже погрузиться в сообщество создателей визуальных эффектов, изучать терминологию, плагины, программное обеспечение и, что самое важное, знакомиться с другими художниками визуальных эффектов в отрасли.
Когда мы закончили игру, я решил покинуть зону комфорта и присоединиться к команде четверых художников визуальных эффектов в другой стране. В 2014 году меня наняла компания Splash Damage (Лондон) и я участвовал в разработке Gears of War Ultimate Edition. Это был мой первый опыт работы с коммерческим движком (Unreal Engine) с начала до завершения проекта и это дало мне другой взгляд на то, как нужно создавать визуальные эффекты. Я занимался такими задачами, как Unreal Script, создание шейдеров и т.д. Работа над такой значимой игрой накладывала огромную ответственность, но я думаю, она стоила того, потому что после создания Gears of War 4 я решил перейти в Rockstar North (Эдинбург) для работы над такой масштабной игрой, как Red Dead Redemption 2. Я был частью команды из 10-12 людей (художников спецэффектов и программистов графики/геймплея). Было очень сложно и приятно вернуться к работе над проприетарным движком и реализовывать новые функции, шейдеры и т.д.
По личным причинам я перебрался в барселонский офис King и сейчас работаю специалистом по визуальным эффектам над находящимися в разработке проектами. Я занимаю новую должность в компании, которая стремится к большей специализации в разработке мобильных игр, ведь в этой отрасли обычно работают сотрудники более общего профиля.