Zastosowanie skanerów 3D w grach video – Case Study

Skaner 3D – tworzenie realistycznych modeli 3D

Tworzenie ultra-realistycznych modeli 3D w wysokiej rozdzielczości do gry World War 3 dzięki Artec Leo i Artec Space Spider

Streszczenie: Światowej sławy twórca gier wideo – The Farm 51 – potrzebował sposobu aby szybko i z dużą precyzją stworzyć realistyczne modele 3D o wysokiej rozdzielczości do swojej wojskowej gry FPS – strzelaniny pierwszoosobowej – World War 3

Cel: Wykorzystanie pary profesjonalnych, zdolnych do rejestrowania tekstury, ręcznych skanerów 3D do skanowania ludzi, mundurów, broni, sprzętu, pojazdów i innych detali w celu stworzenia realistycznych modeli 3D i szybkiej integracji z grą

Wykorzystane narzędzia: Artec Leo, Artec Space Spider, Artec Studio

World War 3, zrzut ekranu z rozgrywki

Gdy zasiadasz do nowoczesnej gry FPS (strzelaniny z perspektywy pierwszej osoby), nic nie przywróci Cię do rzeczywistości tak szybko jak nierealistyczna grafika i modele w grze. Może to być wszystko; od pięknych ale wolno ładujących się krajobrazów, po mało szczegółowe postacie, które wyglądają jakby było zbudowane z klocków Lego. Sam silnik gry może być fantastycznie dopracowany, jednak jeśli jej zawartość wizualna nie jest atrakcyjna to prędzej czy później gracze ją porzucą.

World War 3, zrzut ekranu z rozgrywki

Jedną z najgorętszych gier ostatnich lat, która nie cierpi z powodu graficznych problemów jest wieloosobowa strzelanina pierwszoosobowa – World War 3 wyprodukowana przez firmę The Farm 51. Jej realistycznie odwzorowane pola bitwy przenoszą Cię do miast takich jak Warszawa czy Berlin i oddają w Twoje ręce całą gamę realistycznych, nowoczesnych broni i sprzętu, w tym karabiny maszynowe, wyrzutnie rakiet, drony i czołgi, World War 3 Was nie zawiedzie!

Aby osiągnąć tak niesaalgmowity poziom szczegółowości postaci, The Farm 51 zdecydował się nie wykorzystywać procesu fotogrametrii tak jak w przypadku gier Get Even i Chernobylite. W przypadku World War 3, po przejrzeniu wszystkich najnowszych technologii do digitalizacji dostępnych na rynku, producent zdecydował się na wykorzystanie ręcznych skanerów 3D światła strukturalnego firmy Artec 3D, ponieważ zapewniły one wymagany balans między szybkością skanowania, wysoką rozdzielczością i łatwą obsługą.

World War 3, zrzut ekranu z rozgrywki

Kamil Bilczyński, dyrektor kreatywny i współzałożyciela The Farm 51:

„Mówiąc wprost, możesz skierować skaner na obiekt i poruszać się wokół niego (lub poruszać obiektem) aby stworzyć jego wirtualny odpowiednik. Światło strukturalne uczestniczy w procesie skanowania przez wyświetlanie charakterystycznego wzoru na obiekt, dzięki któremu skaner otrzymuje informacje o tym w jakiej odległości od niego się znajduje. W ten sposób jesteśmy w stanie cyfrowo zrekonstruować obiekt zachowując jego kształt, wszystkie drobne niedoskonałości i wgniecenia oraz kolory, dzięki którym będzie wyglądać bardzo realistycznie.”

The Farm 51 został wprowadzony w świat profesjonalnych ręcznych skanerów 3D  firmy Artec 3D przez doświadczonych specjalistów z firmy 3D Master – certyfikowanego, złotego dystrybutora rozwiązań oferowanych przez Artec 3D. Specjaliści z 3D Master wspólnie spędzili czas z zespołem do digitalizacji i grafikami 3D z firmy The Farm 51 aby lepiej zrozumieć przepływ pracy i określić potrzeby w zakresie szybkości skanowania i przetwarzania danych, rozdzielczości skanowania i łatwości użytkowania.

Model 3D pistoletu Glock 17 zeskanowany skanerem 3D Artec Space Spider

Po owocnych spotkaniach, firma The Farm 51 wybrała przenośny skaner światła strukturalnego Artec 3D Space Spider i skaner Artec Leo. Każdy z nich wyróżnia się na tle konkurencji tym, do czego został zaprojektowany.

Rafał Lis, współzałożyciel i dyrektor firmy 3D Master:

„Skanery Artec Leo i Artec Space Spider to potężne połączenie dla CGI oraz innych branż, w których szybkie i łatwe tworzenie realistycznych modeli 3D o wysokiej rozdzielczości jest koniecznością. Skanery Artec 3D są liderami na rynku od ponad dekady i jesteśmy dumni, że od lat jesteśmy jednym z najlepszych dystrybutorów firmy Artec 3D.”

Podgląd wczesnego etapu digitalizacji postaci z Artec Leo

Wykorzystanie skanerów 3D przy tworzeniu gier komputerowych

Artec Space Spider to skaner o bardzo wysokiej rozdzielczości skanowania (z dokładnością do 0,05 mm), znakomity do skanowania i digitalizacji małych obiektów, zwłaszcza tych o dużej ilości szczegółów, takich jak płytki elektroniczne, biżuteria, drobny sprzęt itp. Zespół digitalizacji The Farm 51 używa Space Spider do skanowania małych zasobników, butów, hełmów i skomplikowanych szczegółów na różnych przedmiotach i powierzchniach, co gwarantuje wysoki poziom realizmu gry World War 3, dzięki któremu miliony graczy na całym świecie wracają po więcej.

Skany krótkofalówki i zasobnika wykonane za pomocą skanera Artec Space Spider

Artec Leo, najnowszy skaner w rodzinie Artec 3D to pierwszy skaner 3D oferujący automatyczne przetwarzanie danych już na swoim dysku twardym. W pełni bezprzewodowy, z dokładnościami skanowania do 0,1 mm, skaner Leo daje zespołowi digitalizacji możliwość skanowania wszystkich twarzy i ciał postaci, pistoletów, karabinów maszynowych i wyrzutni rakiet, a nawet skanowania obiektów tak dużych jak całe samochody. Dzięki szybkości przechwytywania danych do 22 klatek na sekundę skanowanie Leo przebiega szybko jednocześnie zapewniając oszałamiającą rozdzielczość skanów, które pojawiają się w czasie rzeczywistym na ekranie dotykowym skanera. Dzięki temu możemy natychmiast zobaczyć czy jakiekolwiek obszary zostały pominięte i czy należy je ponownie zeskanować.

Skany twarzy stworzone Artec Leo

Zespół digitalizacyjny The Farm 51:

„Ponieważ każdy obiekt; twarz, ciało, broń czy pojazd, cechuje się różnym stopniem złożoności i szczegółowości, nie mówiąc już o wielkości, po prostu łączymy skany z Leo i Space Spider, łatwo przeliczając je w jednym oprogramowaniu – Artec Studio. Dzięki temu, kiedy nasi artyści dostają gotowe modele 3D, wszystkie, nawet najmniejsze szczegóły są na nich widoczne, a samo wykonanie skanów zajmuje kilka minut. Zastosowanie technologii skanowania skraca czas potrzebny do ręcznego wykonania modelu 3D i redukuje czas produkcji wersji High-Poly obiektu (składającego się z dużej liczby wielokątów)  z kilku dni do kilku godzin, a czasami nawet jeszcze bardziej”

Wczesny etap skanowania postaci z Artec Leo, pokazujący wskaźnik zeskanowanej powierzchni

Skan pistoletu Glock 17 w oprogramowaniu Artec Studio gotowy do eksportu i dalszej pracy

Późniejszy etap pracy nad postacią po skanowaniu Artec Leo i Artec Space Spider

Obróbka skanów 3D

Po skanowaniu i wstępnej obróbce, model 3D zostaje przekazany grafikom zajmującymi się postaciami. Zespół odpowiedzialny za tworzenie postaci w The Farm 51 opisał następujące kluczowe kroki, które podejmują po skanowaniu:

„Nasi graficy 3D, korzystając ze specjalistycznego oprogramowania do rzeźbienia 3D tworzą model High-Poly na podstawie modelu 3D ze skanowania. Model ten jest następnie przetwarzany w celu wyeliminowania błędów i artefaktów, które nie zostały wykryte podczas wstępnego oczyszczania skanów. Kształt i sylwetka modelu są przygotowane tak, aby pasowały do ogólnych standardów, których używamy. Na przykład, gdy do gry dodawane są nowe buty, graficy muszą upewnić się, że dobrze komponują się ze spodniami aby nie było żadnych dodatkowych materiałów wystających z modelu.

Kolejnym krokiem jest stworzenie uproszczonego modelu (Low-Poly), zgodnie ze stwierdzeniem ‘im mniej wielokątów, tym lepiej’ jeśli weźmiemy pod uwagę ogólną wydajność gry. Taki model nie obejmuje wszystkich szczegółów uchwyconych podczas procesu skanowania, jest raczej uproszczoną wersją oryginału. Stosując model High-Poly jako źródło i odniesienie grafik jest w stanie nałożyć teksturę na wersję Low-Poly, dzięki czemu wszystkie szczegóły są widoczne, nawet jeśli tak naprawdę w trakcie przechodzenia na model o mniejszej ilości wielokątów zostały uproszczone.

Dalsze obrabianie postaci w programie ZBrush po skanowaniu za pomocą Artec Leo i Artec Space Spider

Teksturowanie skanów 3D

Po stworzeniu modelu o małej liczbie wielokątów, jest on gotowy do teksturowania. Chociaż Artec Leo i Artec Space Spider przechwytują kolory skanowanych detali, ze względu na wykorzystanie przez producenta odmiennych algorytmów animacji, zespół odpowiedzialny za tworzenie postaci decyduje się na dodanie kolorów do modeli na późniejszym etapie tworzenia modelu 3D do gry. Proces teksturowania, który dotyczy malowania kolorów na broni, postaci lub innym obiekcie używanym w grze pomaga zdefiniować wygląd modelu. Podczas tego procesu następuje przypisanie materiałów fizycznych do każdego obiektu. Ostatnim krokiem procesu tworzenia modelu 3D, który ma być zaimplementowany w grze, jest stworzenie różnych opcji dostosowania wzoru modelu. Obecnie (od aktualizacji Warzone Giga-Patch 0.6) każdy element, który można zmienić w grze, zawiera ponad 20 unikalnych wzorów kamuflażu i wariantów kolorów.”

Luneta skanowana za pomocą Artec Space Spider

The Farm 51 kontynuuje tworzenie nowych modeli 3D postaci, mundurów, broni, pojazdów i innych detali przy użyciu Artec Leo i Artec Space Spider. W przyszłych aktualizacjach fani World War 3 mogą również oczekiwać nowych, rzeczywistych środowisk ulokowanych na różnych kontynentach, oszałamiającej architektury i jeszcze więcej szczegółów w tej naprawdę wciągającej grze, którą pokochały już miliony graczy na całym świecie.

Rozgrywka w World War 3

Na dowód tego jak technologia skanowania 3D dobrze sprawdza się w branży tworzenia gier, World War 3 otrzymał nominację w kategorii Sztuki Wizualnej 2019 od CEEGA czyli corocznych nagród dla gier w Europie Środkowej i Wschodniej.

Pistolet HK P30L skanowany za pomocą skanera Artec Space Spider