“Мы стараемся передать характер танков времен Второй мировой войны с помощью фотограмметрии”
Графика в компьютерных играх за последние 20-30 лет проделала огромный путь от пиксельных иконок, схематично обозначающих персонажа, до фотореалистичных изображений, с трудом отличимых от реальности. Некоторые серии исторических игр — это единственная возможность изучить редкие образцы вооружения и в деталях рассмотреть боевые машины, существующие всего лишь в нескольких экземплярах в исторических музеях. Получать реалистичные модели разработчикам помогает технология фотограмметрии, которая сейчас очень широко используется в игровой индустрии.
Мы пообщались с художником-супервайзером World of Tanks Михаилом Ритвинским и спросили его о том, как в World of Tanks добавляют исторически точные модели танков и реалистичные карты.
— Начнем с самого первого понятия, о котором мы бы хотели сегодня поговорить. Расскажи, что такое фотограмметрия?
— Это такая научно-техническая дисциплина, она была изобретена задолго до того, как появились цифровые технологии и компьютеры: раньше она использовалась в первую очередь в картографии. Но для нас, разработчиков компьютерных игр или художников компьютерной графики, это технология оцифровки объектов реального мира на основании большого количества фотографий этого объекта.
Простой пример — в игре есть некая игровая локация и мне нужно поставить на ней камень. Я могу его нарисовать своими руками, в специальных 3D-пакетах, и потратить на это достаточно много времени. А с помощью фотограмметрии я могу отсканировать понравившийся мне камень в лесу, парке, где-нибудь еще, и я потрачу заметно меньше усилий на полный цикл его создания, плюс визуально финальный результат будет гораздо более фотореалистичный. Так получается из-за того, что при создании объектов вручную мы лишь имитируем реальный объект и упускаем какие-то важные детали — реальность слишком сложна и многообразна.
— Какие технические средства используются в фотограмметрии? Может быть, нужны какие-то особенные камеры или сложные приборы?
— Сам принцип исходит из названия: фотограмметрия — это в первую очередь история про фотографии. Принцип работы достаточно простой: фотографируется какой-то конкретный объект или область какого-то ландшафта со всех возможных ракурсов. Получается большой набор фотографий. Этот набор отправляется в специальную программу, которая автоматически реконструирует объект. На выходе получается цифровая детализированная копия интересующего объекта. Непосредственно для того, чтобы собрать массив фотографий, нужен, как правило, фотоаппарат, причем на самом деле любой — вплоть до мобильного телефона. И программа для расчета этой финальной модели. На рынке есть много разных решений: Agisoft Metashape, Reality Capture, Pix4d или другие.
— Фото — это же изображение на плоскости, а на выходе получается 3D-модель, как это происходит?
— В этом и заключается магия работы этого алгоритма. Программа анализирует разницу между разными фотографиями, она находит на них похожие либо одинаковые участки, высчитывает разницу между ними, чтобы понять, какое произошло смещение между разными ракурсами, и дальше на основе алгоритмов расчета карты глубины, триангуляции и других хорошо известных математикам приемов, происходит построение 3D-модели.
— А какие объекты фотограмметрируют в World of Tanks?
— Можно выделить несколько категорий: Первая – это текстуры ландшафта. У нас почти все текстуры на картах сделаны с помощью фотограмметрии. Это различные поверхности на земле: трава, песок, асфальт, каменистая либо земляная почва, следы на грунтовой дороге от разъездов тяжелой техники, воронки от взрывов, эрозии почвы от различных паводков при таянии льдов или воды. Мы используем сложные и интересные рисунки, которые обогащают визуальную картину.
Это все реально отсканированные кусочки местности из разных уголков земли. Мы специально для этих целей организуем поездки в разные страны. Стараемся, конечно, по максимуму сделать все неподалеку у нас дома, в Беларуси, но, понятное дело, у нас нет пустынь, нет очень каменистых и экзотических биомов. Поэтому за несвойственной для наших широт фактурой мы несколько раз ездили на Канарские острова в пустынную местность. Были на севере и юге Франции, Норвегии, Мурманской области и юге России. Некоторые материалы сканировались в личных поездках во время отпуска на отдыхе в Тайланде, Грузии, США.
Еще мы снимаем различные памятники, некоторые объекты простой инфраструктуры: бетонные заборы, бордюры, канализационные люки. Специально ездили в Чехию и Германию, чтобы сканировать различные виды брусчатки. У нас в World of Tanks есть ряд европейских городских локаций, а в военное время время в тех краях было популярно такое покрытие дороги.
Для хранения и сортировки отснятых материалов внутри студии был создан специальный web-каталогизатор, в котором удобно искать, просматривать и скачивать нужный материал.
— Ты упомянул памятники. Расскажи, есть ли в World of Tanks узнаваемые объекты, которые можно найти, например, во время экскурсии по какому-нибудь городу?
— У нас есть карта Минск! Наверное, это самая плотная с точки зрения фотограмметрии карта. Все, что мы воссоздали из реального Минска, в первую очередь было отсканировано. Например, памятник Янке Купале, или скульптура с танцующими девочками возле одного из фонтанов в центре города. Почти все дома, которые есть в игре, были отсканированы и воссозданы. Монумент Победы со всеми его барельефами был отсканирован в максимально хорошем качестве.
— Иронично, что рассмотреть Монумент Победы у игроков скорее всего это не получится — если задержаться слишком долго на этом месте, то игра закончится очень быстро.
— Да, в плане геймплея место достаточно напряженное. Но в тренировочной комнате можно рассмотреть!
По другим картам сложно назвать конкретные объекты: в игре есть довольно много памятников, не только как отдельно стоящих, но и каких-то небольших скульптур, которые украшают архитектурный фасад некоторых церквей. Часть из них точно были сделаны с помощью фотограмметрии.
— Были ли ситуации, когда вы какой-то объект отфотограмметрировали, а применялся он вообще в другой локации? Например, сняли в Норвегии, а пригодилось на Минске?
— Такое происходит сплошь и рядом. Возвращаясь к текстурам ландшафта и окружения — там все используется везде. Вряд ли кто-то на глаз заметит разницу между асфальтовым покрытием двух разных городов. Конечно же, мы стараемся сохранять уникальные аутентичные объекты и характерные детали, уникальные для какой-то конкретной локации, но часть художественных решений все равно исходят от технических требований. У нас есть определенные ограничения по количеству уникальных текстур и объектов на карте.
Например, в игре есть лавочка, которая, кстати, в реальности находится в Минске. Мы ее отфотосканили, и она у нас используется и на немецкой карте, и на английской, да практически везде! Поскольку она довольно нарядная, в каком то смысле универсальная, с красивыми литыми боковыми стойками – вот мы и решили использовать удачную модель по максимуму.
— Расскажи, как происходит фотограмметрия при создании танков?
— При создании моделей танков есть несколько сфер, где фотограмметрия нас сильно выручает. С ее помощью мы моделируем различные объекты и материалы для этих самых танков. Под объектами имеются в виду не сама форма танка, а то, что помогает ее обогатить. Например, у советских танков часто есть бревна самовытаскивания, которые возят на специальных креплениях на броне. И вот эти бревна у нас в подавляющем большинстве — это реально отсканированные деревья: березы, сосны, клены и т.д.. Такие объекты сложно рисовать руками убедительно, потому что они все хорошо знакомы игрокам из жизненного опыта: каждый знает, как выглядит береза и березовая кора.
Милитари-объекты, такие как ящики для боеприпасов, ремонтное оборудование, и разная армейская утварь, тоже нередко фотосканятся: у нас есть возможность выезжать в танковые военные части. Многие солдаты и офицеры которые там служат являются большими поклонниками нашей игры, активно играют когда есть возможность, поэтому охотно идут нам навстречу. Но конечно, ни к чему секретному нас не подпускают.
В свое время нам очень помогло сканировать и фотографировать поверхности брони. Танки Второй мировой — особенно советские — славились своим, не в упрек будет сказано, невысоким качеством изготовления. В военные годы необходимо было делать огромное количество боевых машин, поэтому они производились с упором на количество, а не на качество. Видно это, например, по грубости литья. По танку Т-34, который многие видели сотни раз, заметно, что советский танк грубый, литой, у него каверны в броне. В отличие от идеально гладеньких, зашлифованных немецких танчиков. И мы этот характер советского танка времен Второй мировой войны стараемся передать — нам очень помогли материалы, полученные с помощью фотограмметрии — реальные фактуры брони, реальные бронеплиты, следы газовой резки, какие-то вмятины, рикошеты, непробития. Эти вещи мы старались по возможности сканировать и использовать на наших машинах.
С иностранными машинами проще — там то же самое, что на советских, только в разы аккуратнее. Мы просто брали материалы, которые получались из советских машин, ну и очень сильно их выравнивали, делали аккуратнее. И получалось близко к тому, что было в реальности. Для того, чтобы все машины были максимально точно воссозданы в игре, наши историки делают фотоотчеты из танковых музеев по всему миру. Да и мы и сами в общем-то нередко наведывались и в Кубинку, и во французский Сомюр, и в немецкий Мюнстер, шведский Арсенален, британский Бовингтон — мы везде побывали, фотографировали и сканировали.
— С деталями разобрались. А как сканируется танк целиком?
— В этом случае важно понимать, что когда мы сканируем объект и получаем детализированную модель, то это не ровно та же самая модель, что в конечном счете идет в игру. Мощность современных компьютеров и видеокарт еще не позволяет использовать в игре настолько детализированные объекты в реальном времени. Отсканированный целиком танк может состоять из 50-300 млн полигонов, а такое количество на данный момент ни в одной игре не может быть использовано в принципе. Для всей сцены целиком бюджет как правило составляет от 1 млн до 5 млн треугольников. А у нас только один отсканированный танк весит в 10 раз больше. Такие высокодетализированные модели не попадают в игру — они используются как 3D-чертеж, на основе которого мы изготавливаем более оптимизированную низкополигональную версию, которая в игре и используется.
Отсканированный танк полностью соответствует по размерам, габаритам, пропорциям реальной машине, мы можем видеть все его дефекты, нюансы, неидеальности. По этой отсканированной модели воссоздать более подходящую для использования в игре модель.
В продолжении интервью художник-супервайзер World of Tanks Михаил Ритвинский расскажет о том, как точное воспроизведение танков влияет на игровой процесс, о машинах с наиболее высокой степенью фотореализма и о самых необычных объектах, которые переносились в игру с помощью фотограмметрии.
Мы пообщались с художником-супервайзером World of Tanks Михаилом Ритвинским и спросили его о том, как в World of Tanks добавляют исторически точные модели танков и реалистичные карты.
— Начнем с самого первого понятия, о котором мы бы хотели сегодня поговорить. Расскажи, что такое фотограмметрия?
— Это такая научно-техническая дисциплина, она была изобретена задолго до того, как появились цифровые технологии и компьютеры: раньше она использовалась в первую очередь в картографии. Но для нас, разработчиков компьютерных игр или художников компьютерной графики, это технология оцифровки объектов реального мира на основании большого количества фотографий этого объекта.
Простой пример — в игре есть некая игровая локация и мне нужно поставить на ней камень. Я могу его нарисовать своими руками, в специальных 3D-пакетах, и потратить на это достаточно много времени. А с помощью фотограмметрии я могу отсканировать понравившийся мне камень в лесу, парке, где-нибудь еще, и я потрачу заметно меньше усилий на полный цикл его создания, плюс визуально финальный результат будет гораздо более фотореалистичный. Так получается из-за того, что при создании объектов вручную мы лишь имитируем реальный объект и упускаем какие-то важные детали — реальность слишком сложна и многообразна.
— Какие технические средства используются в фотограмметрии? Может быть, нужны какие-то особенные камеры или сложные приборы?
— Сам принцип исходит из названия: фотограмметрия — это в первую очередь история про фотографии. Принцип работы достаточно простой: фотографируется какой-то конкретный объект или область какого-то ландшафта со всех возможных ракурсов. Получается большой набор фотографий. Этот набор отправляется в специальную программу, которая автоматически реконструирует объект. На выходе получается цифровая детализированная копия интересующего объекта. Непосредственно для того, чтобы собрать массив фотографий, нужен, как правило, фотоаппарат, причем на самом деле любой — вплоть до мобильного телефона. И программа для расчета этой финальной модели. На рынке есть много разных решений: Agisoft Metashape, Reality Capture, Pix4d или другие.
— Фото — это же изображение на плоскости, а на выходе получается 3D-модель, как это происходит?
— В этом и заключается магия работы этого алгоритма. Программа анализирует разницу между разными фотографиями, она находит на них похожие либо одинаковые участки, высчитывает разницу между ними, чтобы понять, какое произошло смещение между разными ракурсами, и дальше на основе алгоритмов расчета карты глубины, триангуляции и других хорошо известных математикам приемов, происходит построение 3D-модели.
— А какие объекты фотограмметрируют в World of Tanks?
— Можно выделить несколько категорий: Первая – это текстуры ландшафта. У нас почти все текстуры на картах сделаны с помощью фотограмметрии. Это различные поверхности на земле: трава, песок, асфальт, каменистая либо земляная почва, следы на грунтовой дороге от разъездов тяжелой техники, воронки от взрывов, эрозии почвы от различных паводков при таянии льдов или воды. Мы используем сложные и интересные рисунки, которые обогащают визуальную картину.
Это все реально отсканированные кусочки местности из разных уголков земли. Мы специально для этих целей организуем поездки в разные страны. Стараемся, конечно, по максимуму сделать все неподалеку у нас дома, в Беларуси, но, понятное дело, у нас нет пустынь, нет очень каменистых и экзотических биомов. Поэтому за несвойственной для наших широт фактурой мы несколько раз ездили на Канарские острова в пустынную местность. Были на севере и юге Франции, Норвегии, Мурманской области и юге России. Некоторые материалы сканировались в личных поездках во время отпуска на отдыхе в Тайланде, Грузии, США.
Еще мы снимаем различные памятники, некоторые объекты простой инфраструктуры: бетонные заборы, бордюры, канализационные люки. Специально ездили в Чехию и Германию, чтобы сканировать различные виды брусчатки. У нас в World of Tanks есть ряд европейских городских локаций, а в военное время время в тех краях было популярно такое покрытие дороги.
Для хранения и сортировки отснятых материалов внутри студии был создан специальный web-каталогизатор, в котором удобно искать, просматривать и скачивать нужный материал.
— Ты упомянул памятники. Расскажи, есть ли в World of Tanks узнаваемые объекты, которые можно найти, например, во время экскурсии по какому-нибудь городу?
— У нас есть карта Минск! Наверное, это самая плотная с точки зрения фотограмметрии карта. Все, что мы воссоздали из реального Минска, в первую очередь было отсканировано. Например, памятник Янке Купале, или скульптура с танцующими девочками возле одного из фонтанов в центре города. Почти все дома, которые есть в игре, были отсканированы и воссозданы. Монумент Победы со всеми его барельефами был отсканирован в максимально хорошем качестве.
— Иронично, что рассмотреть Монумент Победы у игроков скорее всего это не получится — если задержаться слишком долго на этом месте, то игра закончится очень быстро.
— Да, в плане геймплея место достаточно напряженное. Но в тренировочной комнате можно рассмотреть!
По другим картам сложно назвать конкретные объекты: в игре есть довольно много памятников, не только как отдельно стоящих, но и каких-то небольших скульптур, которые украшают архитектурный фасад некоторых церквей. Часть из них точно были сделаны с помощью фотограмметрии.
— Были ли ситуации, когда вы какой-то объект отфотограмметрировали, а применялся он вообще в другой локации? Например, сняли в Норвегии, а пригодилось на Минске?
— Такое происходит сплошь и рядом. Возвращаясь к текстурам ландшафта и окружения — там все используется везде. Вряд ли кто-то на глаз заметит разницу между асфальтовым покрытием двух разных городов. Конечно же, мы стараемся сохранять уникальные аутентичные объекты и характерные детали, уникальные для какой-то конкретной локации, но часть художественных решений все равно исходят от технических требований. У нас есть определенные ограничения по количеству уникальных текстур и объектов на карте.
Например, в игре есть лавочка, которая, кстати, в реальности находится в Минске. Мы ее отфотосканили, и она у нас используется и на немецкой карте, и на английской, да практически везде! Поскольку она довольно нарядная, в каком то смысле универсальная, с красивыми литыми боковыми стойками – вот мы и решили использовать удачную модель по максимуму.
— Расскажи, как происходит фотограмметрия при создании танков?
— При создании моделей танков есть несколько сфер, где фотограмметрия нас сильно выручает. С ее помощью мы моделируем различные объекты и материалы для этих самых танков. Под объектами имеются в виду не сама форма танка, а то, что помогает ее обогатить. Например, у советских танков часто есть бревна самовытаскивания, которые возят на специальных креплениях на броне. И вот эти бревна у нас в подавляющем большинстве — это реально отсканированные деревья: березы, сосны, клены и т.д.. Такие объекты сложно рисовать руками убедительно, потому что они все хорошо знакомы игрокам из жизненного опыта: каждый знает, как выглядит береза и березовая кора.
Милитари-объекты, такие как ящики для боеприпасов, ремонтное оборудование, и разная армейская утварь, тоже нередко фотосканятся: у нас есть возможность выезжать в танковые военные части. Многие солдаты и офицеры которые там служат являются большими поклонниками нашей игры, активно играют когда есть возможность, поэтому охотно идут нам навстречу. Но конечно, ни к чему секретному нас не подпускают.
В свое время нам очень помогло сканировать и фотографировать поверхности брони. Танки Второй мировой — особенно советские — славились своим, не в упрек будет сказано, невысоким качеством изготовления. В военные годы необходимо было делать огромное количество боевых машин, поэтому они производились с упором на количество, а не на качество. Видно это, например, по грубости литья. По танку Т-34, который многие видели сотни раз, заметно, что советский танк грубый, литой, у него каверны в броне. В отличие от идеально гладеньких, зашлифованных немецких танчиков. И мы этот характер советского танка времен Второй мировой войны стараемся передать — нам очень помогли материалы, полученные с помощью фотограмметрии — реальные фактуры брони, реальные бронеплиты, следы газовой резки, какие-то вмятины, рикошеты, непробития. Эти вещи мы старались по возможности сканировать и использовать на наших машинах.
С иностранными машинами проще — там то же самое, что на советских, только в разы аккуратнее. Мы просто брали материалы, которые получались из советских машин, ну и очень сильно их выравнивали, делали аккуратнее. И получалось близко к тому, что было в реальности. Для того, чтобы все машины были максимально точно воссозданы в игре, наши историки делают фотоотчеты из танковых музеев по всему миру. Да и мы и сами в общем-то нередко наведывались и в Кубинку, и во французский Сомюр, и в немецкий Мюнстер, шведский Арсенален, британский Бовингтон — мы везде побывали, фотографировали и сканировали.
— С деталями разобрались. А как сканируется танк целиком?
— В этом случае важно понимать, что когда мы сканируем объект и получаем детализированную модель, то это не ровно та же самая модель, что в конечном счете идет в игру. Мощность современных компьютеров и видеокарт еще не позволяет использовать в игре настолько детализированные объекты в реальном времени. Отсканированный целиком танк может состоять из 50-300 млн полигонов, а такое количество на данный момент ни в одной игре не может быть использовано в принципе. Для всей сцены целиком бюджет как правило составляет от 1 млн до 5 млн треугольников. А у нас только один отсканированный танк весит в 10 раз больше. Такие высокодетализированные модели не попадают в игру — они используются как 3D-чертеж, на основе которого мы изготавливаем более оптимизированную низкополигональную версию, которая в игре и используется.
Отсканированный танк полностью соответствует по размерам, габаритам, пропорциям реальной машине, мы можем видеть все его дефекты, нюансы, неидеальности. По этой отсканированной модели воссоздать более подходящую для использования в игре модель.
В продолжении интервью художник-супервайзер World of Tanks Михаил Ритвинский расскажет о том, как точное воспроизведение танков влияет на игровой процесс, о машинах с наиболее высокой степенью фотореализма и о самых необычных объектах, которые переносились в игру с помощью фотограмметрии.
Информация