Virtuální kamerový systém - Virtual camera system
 |
| Část série o: |
| Grafika videoher |
|---|
Ve 3D videohrách si virtuální kamerový systém klade za cíl ovládat kameru nebo sadu kamer tak, aby zobrazovaly pohled na 3D virtuální svět . Kamerové systémy se používají ve videohrách, kde jejich účelem je ukázat akci v nejlepším možném úhlu; obecněji se používají ve 3D virtuálních světech, když je vyžadován pohled třetí osoby.
Na rozdíl od filmařů se tvůrci virtuálních kamerových systémů musí vypořádat se světem, který je interaktivní a nepředvídatelný. Není možné vědět, kde bude postava hráče v příštích několika sekundách; proto není možné naplánovat záběry tak, jak by to udělal filmař. K vyřešení tohoto problému systém při výběru nejvhodnějších snímků spoléhá na určitá pravidla nebo umělou inteligenci .
Existují především tři typy kamerových systémů. V pevných kamerových systémech se kamera vůbec nepohybuje a systém zobrazuje charakter hráče v řadě statických snímků. Sledovací kamery naopak sledují pohyby postavy. A konečně, interaktivní kamerové systémy jsou částečně automatizované a umožňují hráči přímo změnit pohled. K implementaci kamerových systémů používají vývojáři videoher techniky, jako jsou řešiče omezení , skripty umělé inteligence nebo autonomní agenti .
Pohled z třetí osoby
Ve videohrách „třetí osoba“ označuje grafickou perspektivu vykreslenou z pevné vzdálenosti za a mírně nad postavou hráče. Toto hledisko umožňuje hráčům vidět silněji charakterizovaný avatar a je nejběžnější v akčních hrách a akčních adventurách . Hry s touto perspektivou často využívají poziční zvuk, kde se hlasitost okolních zvuků liší v závislosti na poloze avatara.
Primárně existují tři typy kamerových systémů třetí osoby: „pevné kamerové systémy“, ve kterých se pozice kamery nastavují během vytváření hry; „sledovací kamerové systémy“, ve kterých kamera jednoduše sleduje charakter hráče; a „interaktivní kamerové systémy“, které jsou pod kontrolou hráče.
Pevný
U pevného kamerového systému vývojáři při tvorbě hry nastavují vlastnosti kamery, jako je její poloha, orientace nebo zorné pole . Pohledy kamery se nebudou dynamicky měnit, takže stejné místo bude vždy zobrazeno pod stejnou sadou zobrazení. Mezi hry využívající pevné kamery patří Grim Fandango (1998) a rané hry Resident Evil a God of War .
Jednou z výhod tohoto kamerového systému je, že umožňuje herním designérům používat filmový jazyk , vytvářet náladu prostřednictvím kamerování a výběru záběrů. Hry, které používají tento druh techniky, jsou často chváleny pro své filmové kvality. Mnoho her s pevnými kamerami používá ovládání tanku , přičemž hráči ovládají pohyb postavy vzhledem k poloze postavy hráče spíše než poloze kamery; to umožňuje hráči udržovat směr při změně úhlu kamery.
Sledování
Sledovací kamery sledují postavy zezadu. Hráč kameru nijak neovládá - nemůže ji například otáčet ani přesouvat do jiné polohy. Tento typ kamerového systému byl velmi běžný v raných 3D hrách, jako jsou Crash Bandicoot nebo Tomb Raider, protože jeho implementace je velmi jednoduchá. S tím však souvisí řada problémů. Zejména pokud aktuální pohled není vhodný (buď proto, že je uzavřen předmětem, nebo proto, že neukazuje, co hráče zajímá), nelze jej změnit, protože hráč neovládá kameru. Někdy toto hledisko působí potíže, když se postava otočí nebo stojí tváří v tvář zdi. Fotoaparát se může trhat nebo skončit v nepříjemných polohách.
Interaktivní
Tento typ kamerového systému je vylepšení oproti sledovacímu kamerovému systému. Zatímco kamera stále sleduje postavu, některé její parametry, jako je její orientace nebo vzdálenost k postavě, lze změnit. Na herních konzolích je kamera často ovládána analogovou páčkou, aby byla zajištěna dobrá přesnost, zatímco u počítačových her je obvykle ovládána myší . To je případ her, jako je Super Mario Sunshine nebo The Legend of Zelda: The Wind Waker . Plně interaktivní kamerové systémy je často obtížné správně implementovat. GameSpot tedy tvrdí, že velká část obtížnosti Super Mario Sunshine pochází z nutnosti ovládat kameru. The Legend of Zelda: The Wind Waker byl v tom úspěšnější - IGN nazval kamerový systém „tak chytrým, že jen zřídka potřebuje manuální opravu“.
Jednou z prvních her, které nabídly interaktivní kamerový systém, byl Super Mario 64 . Hra měla dva typy kamerových systémů, mezi kterými mohl hráč kdykoli přepínat. První z nich byl standardní sledovací kamerový systém, kromě toho, že byl částečně poháněn umělou inteligencí . Systém si skutečně „uvědomoval“ strukturu úrovně, a proto mohl předvídat určité záběry. Například v první úrovni, když se cesta na kopec chystá odbočit doleva, se kamera automaticky začne dívat také doleva, čímž předvídá pohyby hráče. Druhý typ umožňuje hráči ovládat kameru relativně k Mariově pozici. Stisknutím levého nebo pravého tlačítka se kamera otáčí kolem Maria, zatímco stisknutím nahoru nebo dolů se kamera přibližuje nebo vzdaluje od Maria.
Implementace
Existuje rozsáhlý výzkum, jak implementovat kamerový systém. Úlohou softwaru pro řešení omezení je vygenerovat co nejlepší záběr s ohledem na sadu vizuálních omezení. Jinými slovy, řešitel omezení dostane požadovanou kompozici záběru, jako například „ukažte tuto postavu a zajistěte, aby pokryl alespoň 30 procent místa na obrazovce“. Řešitel pak pomocí různých metod zkusí vytvořit záběr, který by tomuto požadavku vyhověl. Jakmile je nalezen vhodný snímek, řešitel vygeneruje souřadnice a natočení kamery, které pak může renderer grafického stroje použít k zobrazení pohledu.
Pokud v některých kamerových systémech nelze najít řešení, omezení se uvolní. Pokud například řešitel nemůže vygenerovat záběr, kde postava zabírá 30 procent místa na obrazovce, může ignorovat omezení místa na obrazovce a jednoduše zajistit, aby byla postava vůbec viditelná. Mezi takové metody patří oddálení.
Některé kamerové systémy používají předdefinované skripty k rozhodnutí, jak vybrat aktuální záběr pro běžně viděné scénáře záběru zvané filmové idiomy. Skript se obvykle spustí v důsledku akce. Když například postava hráče zahájí konverzaci s jinou postavou, spustí se skript „konverzace“. Tento skript bude obsahovat návod, jak „natočit“ dvoumístnou konverzaci. Záběry tedy budou kombinací například střel přes rameno a záběrů zblízka . Takové přístupy založené na skriptech mohou přepínat kameru mezi sadou předdefinovaných kamer nebo se spoléhat na omezovač řešitele pro generování souřadnic kamery, aby se zohlednila variabilita rozložení scény. Tento skriptovaný přístup a použití omezovače pro výpočet virtuálních kamer poprvé navrhl Drucker. Následný výzkum ukázal, jak systém založený na skriptech dokáže automaticky přepínat kamery a prohlížet konverzace mezi avatary v chatovací aplikaci v reálném čase.
Bill Tomlinson použil k problému originálnější přístup. Vymyslel systém, ve kterém je kamera autonomním agentem s vlastní osobností. Styl střel a jejich rytmus bude ovlivněn jeho náladou. Šťastná kamera tedy „bude stříhat častěji, trávit více času při záběrech zblízka, pohybovat se skákacím, prudkým pohybem a jasně osvětlovat scénu“.
Zatímco velká část předchozí práce v automatizovaných systémech řízení virtuální kamery byla zaměřena na snížení potřeby člověka ovládat kameru ručně, řešení Director's Lens vypočítá a navrhne paletu navrhovaných záběrů virtuální kamery, přičemž lidský operátor bude kreativní výběr střel. Při výpočtu následných navrhovaných záběrů virtuálních kamer systém analyzuje vizuální kompozice a vzorce úprav předchozích zaznamenaných záběrů, aby vypočítal doporučené záběry z kamer, které odpovídají konvencím spojitosti, jako je nepřekročení linie akce, přizpůsobení umístění virtuálních postav tak, aby vypadaly na sebe napříč řezy a upřednostňuje ty záběry, které lidský operátor předtím použil postupně.
V aplikacích pro smíšenou realitu
V roce 2010 byl Kinect vydán společností Microsoft jako hybridní periferní zařízení s 3D skenerem / webovou kamerou, které poskytuje celotělovou detekci hráčů Xbox 360 a hands-free ovládání uživatelských rozhraní videoher a dalšího softwaru na konzole. Toto bylo později upraveno Oliverem Kreylosem z University of California, Davis v sérii videí na YouTube, která mu ukázala kombinaci Kinectu s virtuální kamerou na bázi PC. Protože je Kinect schopen detekovat celý rozsah hloubky (prostřednictvím stereofonního vidění počítače a strukturovaného světla ) v rámci zachycené scény, prokázal Kreylos schopnost Kinectu a virtuální kamery umožnit navigaci rozsahu hloubky z libovolného úhlu pohledu, přestože kamera mohla povolit pouze video zachycení scény, jak je ukázáno na přední straně Kinectu, což má za následek pole černého, prázdného prostoru, kde kamera nebyla schopna zachytit video v hloubkovém poli. Později Kreylos předvedl další rozpracování úpravy kombinací video streamů dvou Kinectů za účelem dalšího vylepšení zachycení videa v pohledu na virtuální kameru. Vývoj Kreylos pomocí Kinectu byl zahrnut mezi díla ostatních v hackerské a homebrew komunitě Kinect v článku New York Times .
Záznam a sledování pohybu v reálném čase
Byly vyvinuty virtuální kamery, které umožňují režisérovi natáčet pohybové záběry a sledovat pohyby digitálních postav v reálném čase v předem vytvořeném digitálním prostředí, jako je dům nebo kosmická loď. Resident Evil 5 byla první videohrou využívající technologii, která byla vyvinuta pro film Avatar z roku 2009 . Využití snímání pohybu k ovládání polohy a orientace virtuální kamery umožňuje operátorovi intuitivní pohyb a zaměření virtuální kamery pouhou chůzí a otáčením soupravy virtuální kamery. Zařízení virtuální kamery se skládá z přenosného monitoru nebo tabletu, pohybových senzorů, volitelného rámce podpory a volitelného joysticku nebo tlačítek, které se běžně používají ke spuštění nebo zastavení záznamu a úpravě vlastností objektivu. V roce 1992 Michael McKenna z MIT's Media Lab předvedl nejdříve zdokumentovanou soupravu virtuálních kamer, když na dřevěné pravítko připevnil magnetický snímač pohybu Polhemus a 3,2palcový přenosný LCD televizor. Projekt Walkthrough na univerzitě v Severní Karolíně v Chapel Hill vytvořil řadu fyzických vstupních zařízení pro ovládání pohledu virtuální kamerou, včetně dvou tříosých joysticků a vrtule ve tvaru kulečníkové koule známé jako UNC Eyeball, která představovala vložený šestistupňový tracker svobody pohybu a digitální tlačítko.
Viz také
Reference