图片由Codemasters/Electronic Arts提供

REALTIME以创纪录速度交付《F1 2021》的过场动画

Ben Lumsden |
2021年8月19日
为大型体育游戏制作多媒体内容往往会遭遇一系列复杂的挑战。其中最关键的是满足粉丝们寄予的厚望。从足球到赛车,爱好者们始终希望体育游戏的内容尽可能与当前赛季的运动员、装备和赞助商保持同步。

令人惊叹的是,负责为这些系列作品提供高质量支持内容的工作室往往在截止日期前几周才能获得他们需要的信息。

REALTIME在Codemasters最近委托的项目中,为新游戏《F1® 2021》的“刹车点”故事模式创作内容时,他们就遇到了这一挑战:在短短数周内制作2.5小时的过场动画。此时新赛季即将开始,参考资料也只是到手不久。
 


虚幻引擎的高效工作流程

创意工作室REALTIME曾为汽车行业制作拟真沉浸式汽车配置器,对制作逼真CG车辆的方法略知一二。

因此,该团队被选中,为赛车游戏《F1 2021》的“刹车点”故事模式制作5个不同版本的35分钟过场动画。每个版本都将展示具有不同品牌、颜色和制服的不同车队,供玩家选择。
 
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“我们需要灵活地进行构建,并准备好了在项目最后阶段对资产的外观做出根本性改变。”REALTIME项目总监Ian Jones说,“毕竟,这些过场动画是要表现几个月后才开始的F1赛季。直到交付前两个月,我们甚至连赛车和制服的样子都不知道——这一切都是最高机密!”

作品中大约三分之二是由CG主角推进的角色剧情,三分之一是汽车竞速和碰撞等赛道动作。
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2020年3月,Jones开始了项目的前期制作,直到2021年5月才交付。他回忆说:“随着故事脚本敲定,创作流程确实加快了,我也是在这个时候才专职参与这个项目的。”

竞速游戏开发商Codemasters提供了每个角色的基本信息,包括角色的特征以及他们期望的角色形象,所以他们的第一个任务便是分派角色。REALTIME分派了关键人物的角色,并聘请了一位实景真人导演来进行实际拍摄,而Jones则专注于项目的技术方面。
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在为期四天半的拍摄顺利完成后,Jones必须根据拍摄到的画面重新制作草样并进行预演。团队通过将数据加载到代理角色中制定构图,然后更新所有摄像机并在3D中创建剪辑。这一切成为了他人参与的起点:角色站位合适,摄像机正确,剪辑也已备好。此时,团队只需在3ds Max和Premiere中工作。

这些场景被移交给动画师,在他们开始修正和清理的同时,REALTIME会将数据导入到虚幻引擎中。Jones解释说:“我们在引擎中设置了带有骨架网格体的角色,它们用于接收动作捕捉数据,然后连同体型和脸型数据一起交给动画师使用。”

一开始,建模师会使用传统管线,即在3ds Max和Z-Brush中完成整个项目的建模,然后将整个构图作为一个大场景导入到虚幻引擎中。Jones说:“他们很快就意识到,使用虚幻引擎传播场景和设置布景要快得多。”

最后,建模师在3ds Max中构建了场景的框架,然后使用虚幻引擎设置所有布景,在各种场景中放置桌椅和雨伞等道具。Jones说:“对他们来说,虚幻引擎是一个非常有用的工具。”
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团队还发现,使用游戏引擎能够高效地制作角色模板。“虚幻引擎的结构及其基于游戏的设计意味着,我们可以构建一个角色库,让所有角色共享同一个骨架网格体。”Jones说,“我们可以选择一个角色放入场景中,在他身上加载表演。这简化了虚幻引擎的使用过程,降低了场景开发的难度。”

这也意味着,一旦完成首个版本的赛车车队,团队就可以相对容易地替换其中的内容。

“在UE4中创建并发布所有可替换资产后,我们只需要点击几下鼠标,就能切换某个角色的所属车队,并保留相同的角色动画。”Jones说,“唯一的困难是,当车队的车库背景从明亮的白色切换到深灰色或黑色时,我们必须大幅提升场景亮度,使角色身上的光照恢复正常,但效果同样是实时产生的。”


表演捕捉和实时渲染

虽然对REALTIME来说,项目中的很多过程已是驾轻就熟,但从规模上说,制作30分钟以上的过场动画仍是一个巨大的变化。

“如果没有虚幻引擎,仅场景开发、照明、角色制作和渲染的工作量就不是我们能够完成的。”Jones说:“我们绝对来不及处理这么多的渲染。”
 
图片由Codemasters/Electronic Arts提供
在距离交付期六周时,团队必须完成第一个版本,然后在交付时完成另外四个版本——每个版本都有35分钟。Jones认为,使用除实时渲染外的其他任何方式都无法完成制作。“在过去的几周里,我们确实渲染了2.5小时的额外镜头。”他说。

“这也意味着在渲染中,我们无需操作,也避免了复杂的合成过程。如果使用CPU渲染,我们就必须分层渲染,然后做大量的合成工作。那样的话,我们就不得不偷工减料了。而在UE4中,我们可以将整个场景渲染成通道。”

项目的另一个关键需求是,尽可能生成最高质量的表演捕捉数据。Jones解释说:“我们向Codemasters宣传的是:做最杰出的表演,捕捉最出色的动作。”

团队知道自己应该请别人来完成身体动作捕捉和面部动作捕捉,他们必须能够同时完成这一切。团队还知道世界领先的面部表演捕捉公司DI4D有一个头戴式摄像机(HMC)系统,团队联系了他们,看看他们是否能参与进来。

“幸运的是,他们正想测试一个新的系统——PURE4D,这是我们的完美合作机会。”Jones说。

演员不用坐在椅子上模仿之前表演的动作,而是能够一次完成整个表演。“我们使用了DI4D HMC,这个头盔可以贴合头部,减少动作,头部前方有一个悬臂,上面有两个摄像头和一盏灯。”Jones说,“这两个摄像头都是医用级高分辨率数码摄像头。通常穿上动作捕捉套装后,身体各个部位会附有用来描述动作的标记点,但这些摄像头可以捕捉到皮肤毛孔。”

这些摄像头会输出未压缩的2K原始文件。系统使用两个摄像头之间所有的点对人脸进行三角剖分,并以60帧/秒的速度完成扫描。

“从前,他们的系统输出一个点缓存,这很适合预渲染的数据,但对虚幻引擎来说有点大。”Jones解释说,“DI4D有一项新技术,他们希望和我们一起测试。这是一项混合技术——将扫描数据和面部识别结合起来,驱动变形目标。”

这个基于变形目标的系统与虚幻引擎兼容,不必将巨大的Alembic缓存文件从3ds Max导入到虚幻引擎中。团队能够在虚幻引擎中通过导入动画数据来驱动和组合任意数量的混合形状(也称为变形目标),获得各帧所需的表情。Jones说:“这种从Alembic到键控混合形状的根本转变使整个过程更易于管理,而整个虚幻引擎管线也因此畅通。”
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快速灵活的工作流程

2021年F1赛季的关键信息直到项目发布前的最后几个月才会公布。REALTIME一直料想,在这最后几个月将会面临压力,因为他们从一开始就知道,还需要提供更多版本的场景。与他们的许多其他项目不同,他们无法在项目早期锁定设计或视觉效果。

对团队来说重要的是,在最后时刻能够灵活地转换为正确的资产。所有比赛动作都是使用混合动力的通用赛车制作的,因为直到交付前夕他们才知道最终赛车会是什么样子。
 
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Jones回忆说:“Codemasters尽力为我们推测了制服的样式,但直到2021年3月制造商公布赛车和品牌时,我们才知道确切结果。在那之前,我们无法做出完全准确的版本。这意味着我们在这个项目上花了10个月后才能获得最终参考资料。”

实时渲染技术的速度和灵活性对按时完成任务至关重要。“UE4工具集就是为了完成这种工作而设计的,”Jones说,“有了资产库和资产池,我们可以深入挖掘,放置角色,为角色加载动画,并获得实时反馈,这非常有帮助。事实上,我们可以在UE4中创建项目,用它来开发场景和照明,并获得即时反馈,让工作得以完成。”
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团队广泛地使用了Sequencer。他们使用Python对每个镜头进行了设置。Python用于与ShotGrid通信,以获取构建各个序列所需的信息,并检查使用中的最新动画。所有的镜头都使用虚幻引擎Deadline插件的早期版本渲染。“我们也大量使用了光线追踪,因为这些赛车都具有光泽,我们希望确保环境真实。”Jones说。
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从基于组件的角色组装(包括制服替换),到赛车的组装,再到人群的创建和管理,团队使用蓝图可视化脚本系统完成了所有这些工作。Jones说:“我们团队中的程序员并不多,这意味着,如果能让美术师按照蓝图中定义的通用规则设置每个角色,将对我们产生巨大的帮助。”

例如,蓝图为团队提供了一种预先设置角色的方法,这样负责镜头的美术师就可以按需调换服装和制服,而不必担心物品被遗漏或错放。

“在项目后期,当需要快速完成各种制服的渲染时,这将特别有用。”Jones说,“此外,当项目启动时,UE4的毛发和Groom系统还处于实验阶段,幸好,随着项目的推进,这个系统也不断成熟,如果没有它,我们无法想象如何完成这个项目。”

在Weta Digital制作的这部短片中可以看到,虚幻引擎的毛发和皮毛系统已取得长远进步,可用于生产。 
 

永无止境 

REALTIME一直以其高质量渲染为荣。团队最初使用虚幻引擎是为了创造某款游戏的标志性视觉效果。例如,他们为RARE完成的许多工作都需要与这家游戏开发商的游戏无缝对接,所以选择虚幻引擎更多是为了匹配客户的解决方案。

“在《F1 2021》这个重要的过场动画项目中,我们首次使用UE4取代了CPU渲染。我们之所以这样决定,是因为UE4现在支持毛发制作和光线追踪,且生成的图像质量极高。”Jones说,“尽管这只是一款游戏,但Codemasters对其画面质量的要求是永无止境的。”

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