2016.10.14

九霄云外 - “火星风光之旅”一探究竟

作者 Keef Sloan

Ron Fosner 是 Framestore“火星风光之旅”项目的开发负责人,他的笑容极具感染力,即使远在 4000 英里之外,也很难不沉浸在他的世界里。

“哈哈!毫无疑问。距离我们正式上线还有 36 个小时的时候,当时我在想,‘这事儿肯定做不成!’我往巴士里面看了看,里面没有座位,四个显示器就装好了两个,服务器都堆放在巴士里,因为还没有安装到服务器机架上。”他说道,“我当时就想,好吧,我感觉这事儿成不了。”

但是仅仅过了 12 个小时,Ron 担心的事儿却开始成形了,当巴士踏上前往红色星球的首次探索之旅时,VR 梦实现了。

当然,巴士并没有真的离开地球大气层,行驶 1.4 亿英里,去探访离我们最近的岩质邻居,但对于 Framestore 来说,这个曾经在获得奥斯卡和 BAFTA 奖项的电影《地心引力》中让观众领略近地轨道的风采,在《火星救援》中让观众欣赏到仿若电影拍摄一般的火星的著名特效公司,恰好证明这只是一个简单的构想。

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在 2015 年末,广告公司 McCann New York 找到 Framestore,想要共同争取洛克希德·马丁公司的一个项目。Framestore 的负责人包括 Alexander Rea、Sue McNamara 和 Theo Jones,他们组建了一支团队,目的是拿出具有开创性的结果。具体想法是什么?带领学校的孩子们来一场前往火星的虚拟现实之旅,但却别具一格:这次 VR 体验活动将在围绕华盛顿特区行驶的校车中分享和展开。巴士每动一下,无论幅度多小,都会导致外部虚拟世界发生变化,所以你会感觉到自己在火星上,并且相信自己真的在另一个星球上。这正是众多(可以克服的)挑战中的一部分挑战。

Gary Marshall 是“火星风光之旅”团队的高级开发者,他具有动作捕捉和跟踪的技术背景。他继续说道:“我做的第一件事情就是构建 Arduino 微控制器,这样就能从 GPS 和加速度计获得准确的方位数据。我在虚幻引擎中构建了一个小型的巴士网格,并用我构建的控制器来旋转这个网格。从这开始我们进展就非常快了,实际上我用了一些时间,带着手提电脑,背着背包,拿着一堆电线,绕着当地的街道四处走,看起来特别可疑。真的有很多警察用特别怪异的眼神看着我!”

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得出解决方案是让这个项目运作起来至关重要的因素,除了这些怪异的表情之外,还会遇到很多问题,团队遇到的其中一个问题是目前的 GPS 系统本身就缺少粒度。巴士的微小移动都必须完全一样地反映到用虚幻引擎制作的火星景观中,但是 GPS 技术是以米为单位计量的,而不是以团队需要的厘米。

Marshall 继续说道:“像很多事情一样,解决方案的出现在一定程度上也是机缘巧合。我碰巧发现工厂里面用来测量传送带速度的激光器,我们想可以颠倒一下这个模型。所以不用激光器静态、目标动态这种模型,让激光器动态,然后指向一条静态的马路会怎样呢?所以我们从一家德国公司 (Polytec) 买了这些疯狂的高端激光器,然后安装到了老唱片机上。我编写了一个接口让激光器跟软件能够通信,然后观察在移动唱片机的时候,网格巴士在虚幻引擎中来回移动的情况。出乎意料的是,我们实现了这种级别的粒度,让我们能够以远远高于 GPS 的分辨率进行工作。”

一个问题解决了,但还会有更多问题。

火星是一个非常大的地方。而巴士要围绕着行驶的华盛顿特区地方也不小。这就需要我们深思熟虑。

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“我们最初的目标从华盛顿特区中选取边长为 250 千米(155 英里)的正方形地图集。这个数据量太大了,差不多是 Rockstar《极品飞车 5》大小的 6 倍。很快我们发现这个目标定得有点高,所以最后定为边长为 4 千米(2.5 英里)的正方形区域,其实这样要处理的数据依然多得惊人。但是,跟我们最初的想法相比,简直就是小巫见大巫。”地图和数据开发负责人 Bill Davey 说道。

Davey 回忆起他们要创造的景观和要处理的数据量时,不免心生敬畏。“除了要处理数据,我们还一直需要解决各种问题。我们测试激光器跟踪解决方案的那天下雨了。我们开着巴士出去,但完全没有任何数据,我们也不知道为什么。这整套装备并不便宜,但却没起作用。然后有人想到看看巴士底下,发现镜头被雨水盖住了。这在工厂就不是什么问题,但现在是在巴士上…所以,我们把镜头擦干净,制作了一个专用雨具。又解决一个实体问题。”

团队面临的许多难点不单单是实体问题,也与引擎无关。Framestore 从事特效制作已经超过 30 年了,他们习惯于处理渲染图像。尽管已经具备这种水平的丰富经验,技术美工负责人 Bryan Brown 也必须就实时 3D 的工作影响对组员进行培训。

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“我面临的一些最大的挑战是让团队迅速地掌握怎么使用实时和预期管理。在创造电影中的场景时,想做成什么样都能实现。你有很多时间,可以把处理精力都投入到创造出所需要的最终结果上。但实时的工作方式就不一样了,你要不断地平衡手头现有的不同资源。所以,我想把景观保持在 2K 品质的时候,但团队却想努力做成 4K。我跟我们 Epic 技术伙伴沟通了一下,他们的建议是,这种技术当时还处于试验阶段,但我们试着做了,结果虚幻引擎处理得非常好。所以在这一成功的鼓舞下,下一个内在问题就是‘做个 8K 怎么样?’而我当时想…不行,实时不是这样运作的!”

Claude Dareau 是“火星风光之旅”的高级开发者,详细阐述了他建议的一些程序化解决方案。

“这是第一个我用虚幻引擎开发的项目,所以对我来说肯定是一个学习的过程,但我想因为是头一回接触,所以就不会预想什么可行什么不可行,也就不会觉得束手束脚。这个景观的制作必须大量采用过程生成技术,但看来仍然像是通过电影拍摄出来的火星,所以创造这个景观并把几何结构映射到里面很难。”

他解释到,“有一些火星物体用手去放非常难而且耗时,所以采用过程生成的方式来放。地图还需要采用泛洪填充法,这又需要团队花费大量的时间和人力,这样就会延长我们为这个项目预留的时间。所以我设计了一个插件来自动生成所有背景景观特色,让团队的其他人集中精力手动打造场景中的亮点特色。”

“我记得在动手干之前还感觉到一丝惶恐,但用两周的时间设计出这个插件之后,我坐在那里看着它不停地运转,呈现出填充好的景观,对我们能够按期完成起了重大作用。那一刻感觉太爽了,心满意足。”

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对于科技含量这么高的一个项目,还有可能会遇到的那些困难,整个团队对虚幻引擎都赞不绝口。

Bryan Brown 说道:“我用虚幻引擎已经四年了,我仍然惊讶于它能够处理那么多数据。”

项目的技术美工 Ben Fox 也表示同意,“它很厉害的一点是对现实生活中的东西处理得特别好。你只需要把东西放进去,然后说,‘这里需要一个太阳,这儿需要一片天空…’就行了,这些概念做得特别逼真。我不需要处理这些自然现象,因为这个引擎在这方面做得非常出色。这完全是符合我们审美的自然选择。我真的觉得不需要选择什么其他的工具来用了。”

虚幻引擎常常因为它能够交付异常丰富细致的实时用户体验而备受赞誉。但视觉体验只是这个项目的一部分而已。火星不仅要看起来像,听起来也得逼真。

“VR 的重点在于空间感是令人信服的关键。”项目的音效设计师 Joey Hernandez 说道,“我们希望音效成为体验中不可或缺的一部分,这就需要全程播放音效。所以,我开发了一套播放随机音效的系统,这样巴士上的孩子们不会感到无聊。音效必须能够实现无缝关闭,这样当你经过某个项目时,比如火星探测器,就会给你讲解火星探测器的知识。所以必须精准地控制时间。如果没有虚幻引擎,这就不可能实现。”

面对和克服了重重挑战之后,项目进展到了最后阶段,客户以及最后将面对的所有公众将要体验乘坐巴士游览火星是一种什么样的感觉。但还是发生了一些意外。

Davey 讲述了在客户洛克希德·马丁公司面前进行的最后一次演示。

“当时是在洛克希德·马丁公司的园区演示的。我们一切都准备好了,从停车位开出来,等待他们的高层管理人员。问题是没人告诉我们 LM 的园区是用某种半磁性的石头建起来的。所以当我们绕着停车场开着巴士的时候,巴士顶上的陀螺仪转得太快,就失控了。它就一直不停地转,只有当我们开到 50 米远的时候才会停,但在那个位置,我们方向就完全反了。唯一的解决办法是临时安装一个游戏控制器输入系统,这样我就可以使用游戏控制器上的触发器把它扳回正确的方向,然后用户才能看到并继续游览。经历这一切之后,不禁感叹,世界上的所有技术都没法阻止‘巨石’搞破坏!”

“我们还忘了打开音效系统!”Joey Hernandez 插嘴说道,“‘开启’按钮在那个我们觉得没人需要进去的狭小空间里。但我必须双手着地双膝跪地爬进去,然后得有人拽着我的脚把我拉出去。怎么说呢…哭笑不得吧。”

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跟这个团队交谈之后,可以看出他们在开发期间关系变得更加亲密了。每个人都是不可或缺的一份子,每个人的想法和意见都一样重要。最终结果是对他们共同坚持参加的臭鼬工厂训练营最好的证明,直至结束。

“为了全方位的武装巴士,我们把营地搬到了华盛顿特区的一个车库。那儿的温度只有 1°C 左右。我们带了五个加热器过去,但是断路器负荷不了这么多设备,我们只能选择用电脑还是用加热器,所以就在一个桌子下面放了一个加热器,然后所有人都挤到那下面取暖。”Fosner 回忆道,

“有时候项目一做就是好几个月,一直沿着同一条路线开难免会觉得无聊,我们就想‘唉,应该想想办法,让孩子们不会觉得无聊’,然后突然又想到‘打住,这些孩子们从来没有坐过窗户会变成外星球的巴士啊。’所以我就要不停地提醒自己,这样就很赞,这已经是完全不一样的东西了。”

最后由 Dareau 来总结一下。

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“最激动人心的那一刻就是我们第一次带着孩子们开启火星之旅的时候。在那之前整个制作过程遇到各种各样的问题,主要是硬件问题,我们处理了很长时间。我们把所有的孩子请上车之后,屏幕变暗,然后火星横空而现,孩子们顿时激动地手舞足蹈。光是看到他们这个反应就感觉非常好了。我那时候就睡了几个小时,已经觉得精疲力尽了。但是看到这一切我真的觉得特别激动。”

火星风光之旅”是一次把想法付诸实践的不可思议的体验,也充分证明了即使是一小队人,只要有了合适的工具、正确的动机就能够创造出真正开创性的体验。并不是只有我们这么认为。

Framestore 项目是最近 加纳国际创意节唯一一个获奖最多的参选活动。这个项目跨 11 个类别总共赢得了 19 个奖项,包括:

  • 1 项创新奖
  • 5 项金狮奖
  • 8 项银狮奖
  • 5 项铜狮奖

 

而且,在来自全世界所有类别的 43,000 件作品中,只有 22 件作品入围钛狮奖提名,这个项目便名列其中。堪称成绩斐然。

Framestore 团队选择使用虚幻引擎,我们感到非常骄傲和荣幸,我们也很高兴能够帮助他们,兑现带领下一代科学家、程序员、实时显象化专家和(或许还有)宇航员参加终身难忘的星际旅行的承诺。

如果您还没有看过这个视频,我们建议您尽快在下方观看。

倾听团队的声音,了解幕后花絮。绝对值得您花上五分钟一探究竟。

也许有一天,恰好启发了将来的虚幻引擎开发者异想天开,探访群星...或者至少也可以看看火星。

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