この記事では、写真測量と、Half-Life宇宙での3次元コンピューターゲームのコンテンツ作成での使用の経験について説明します。
はじめに
手始めに、この用語に初めて出会った人のためのちょっとした理論。 写真測量法は、写真画像からオブジェクトの形状、サイズ、位置、およびその他の特性を決定することに関連する科学的および技術的な分野です。 写真測量には主に2つの方向があります。写真（フォトトポグラフィ）から地球（および他の宇宙オブジェクト）の地図と計画を作成すること、および建築、建設、医学、法医学などで適用された問題を解決することです。 （地上、適用写真測量）。
3Dグラフィックスの場合、この用語は通常、オブジェクトの3次元モデルと、さまざまな角度から撮影したこのオブジェクトの写真セットに基づいて、オブジェクトからの拡散反射の色（または単にオブジェクトの色）に関する情報を取得するプロセスを意味します。 原則として、プロセス自体は特別なプログラムを使用していくつかの段階で自動的に実行されますが、最終的な品質は元の写真がどれだけ巧みに撮影されたかに大きく依存します。
なぜ写真測量を使用することにしたのですか？
それが面白いからという理由だけで。 さらに、以前、さまざまなオブジェクトの写真測量に関するいくつかの実験をすでに実施し、ある程度の経験を得ましたが、コンテンツを作成するためのこの技術の可能性を最大限に引き出したいと考えていました。
主な理由について詳しく説明します。 ゲーム「Lost Story：The Last Days of Earth」のアクションは広大な領土で行われ、プレイヤーは数十キロメートルをカバーする必要があり、最初はオープンスペースと自然な場所がこの旅の少なくとも半分を占めることが明らかになりました。
自然な場所の外観は、いくつかの主要な要素で構成されています。頭上の空のテクスチャ、足の下の地球のテクスチャ、そしてあなたを取り巻くアニメーションと無生物のモデルです。 私たちは問題に直面しました-小さなチームの助けを借りてこれらすべてのコンポーネントを実装し、同時に出口で最高品質の環境を得る方法？ 次の日記で天国について個別に説明しますが、残りのコンポーネントに焦点を当てます。
そこで、オプションを整理し始めました。 従来の低ポリゴンモデルの作成と写真テクスチャの使用は高速ですが、結果は、特に自然のオブジェクトでは非常に低品質です。 切り株、石、木の幹ごとにハイポリモデルを手動で作成します。高品質ですが、小さなチームには信じられないほど長いものです。これらは、手作業で苦労しなければならない数十のモデルです。
その結果、私たちは実験を決めました。写真測量法を使用して、最初から最後までいくつかの自然なテクスチャとモデルを作成し、この方法のすべての落とし穴を見つけました。 また、最小限のチームリソースを使用して、最高レベルのコンテンツを作成できるかどうかを確認します。
実物での撮影
近くの森林公園へのいくつかのテスト旅行で撮影を始めました。 適切な拡散照明を得るために曇りの日を選択しようとしました。 もちろん、本質的に影を完全に取り除くことは不可能であり、地球との境界上のオブジェクトのわずかな陰影は許容されます。
しかし、写真測量のために撮影するときに本当に避けるべきことは、被写体の表面の明るい部分と暗い部分の強い変化です。 この変化は晴天と晴天で得られ、最終的にはすべての影とハイライトがゲームのテクスチャに表示され、被写体が他の照明のシーンに収まることはほとんど不可能になります。
全体的に、自然での撮影は特に困難を引き起こすことはなく、1営業日で1人が定性的に4〜5個のオブジェクトを撮影できます。ペアで作業する場合、10個以上撮影できます。 天候への依存に加えて、もう1つの不快な瞬間しか発見されませんでした-時々、森の茂みに登って面白いオブジェクトを見つけます。 そこでは、原則として、一脚でも動作することは不可能であり、アクロバットとストレッチの驚異を示さなければなりません。
数回の攻撃の後、有名な90xアクションアクターが上記の写真でどのようにトレーニングしたかが正確にわかりました。
「スタジオ」での撮影
「スタジオ」での撮影については、実際に撮影した石はレベルを作成するのにあまり便利ではないことが明らかになったときに考えました。 実際のところ、ほとんどの岩は地面の奥深くにあり、最終モデルでは6つの側面のうちの1つが完全に欠けています。 このため、場所を作成する際にそのような岩で作業することは困難です。 そのような石の根元にある「穴」は回転角度を制限し、それが互いに近いモデルのコピーの使用を妨げます-これが同じモデルであることが非常に顕著です。 これらすべての理由から、興味深いテクスチャーを持ついくつかの小さな石を収集し、「スタジオ」でそれらを撮影することが決定されました。
「スタジオ」を引用符で書いているのはなぜですか？ はい、撮影は自宅で行われたため、即興の素材から即興の「スタジオ」を作成しました。 高品質の撮影には、多くの光が必要です。普通のアパートでは十分ではないので、買い物に行かなければなりませんでした。 いくつかの写真店を訪れ、プロの照明器具の値札で意地悪な男性を涙させて、私たちは心を失いませんでしたし、異なる行動をとることにしました。
数日と建設店への数回の旅行の後、「スタジオ」は準備ができていました。 クレイジーペンの助けを借りて、6つの白いシートがアラジンのテントになりました。 強力な街灯に電源プラグ、便利なスイッチ、スタンドが追加されました。 3本の金属製の脚、小さなテーブルトップとファブリックから、快適なスタンドが得られました。
さて、最後の仕上げは「有名な」15センチメートルのセルフタッピングネジを備えた自家製の台座でした。
「スタジオ」での撮影が遅いのは、 路上よりも光がはるかに少ないため、三脚を使用する必要があります。 それでも、1営業日で3〜4個のオブジェクトを撮影できます。 主な困難はプロセスの単調さですが、私たちは他のいくつかのアイテムと同様に、1ダースの石を管理し、撃ちました。
写真処理
撮影後の次のステップは、直接写真測量です。 写真測量のプログラムにアップロードする前に、すべての写真を追加で処理し、影やハイライトの残りを削除しようとします。 プロセス自体はいくつかの段階で行われ、各段階では特別な設定が必要です。経験が少ない場合や元の写真の品質が悪い場合は十分な時間がかかります。 すでに少し経験があったので、1つのオブジェクトを処理するプロセス全体で、昨年は通常のゲームコンピューターで約2時間かかりました。
処理の結果、900〜1,300万の三角形のポリゴンと、各モデルの16,384ピクセルのアルベドマップを持つモデルを受け取りました（以下を参照）。
同時に、ご覧のとおり、「スタジオ」で撮影した石では、多角形メッシュを完全に閉じることができました。写真にマスクを使用したおかげで、石を保持しているネジの痕跡すらありませんでした。
結果
ハイポリモデルを取得した後のプロセスは、従来の方法でゲーム用の高品質コンテンツを作成するプロセスとそれほど変わらず、わずかなニュアンスしかありません。 最初に、いくつかのハイポリモデルで小さな地形の欠陥が修正され、次に、ハイポリモデルに基づいて、再トポロジーの過程で、ゲームエンジンのローポリモデルが作成されました。
確かに、自然の物体は混oticとした表面を持っているという事実により、再トポロジーはほぼ完全に自動モードで実行されたことに注意する価値があります。 別の小さな違い：通常の情報（レリーフ、シェーディング、表面の曲がりなど）に加えて、高ポリゴンモデルからUVスキャンを作成した後、アルベドマップが低ポリゴンモデルのテクスチャ座標に転送されました。
作業の最終段階では、エンジンの材料とモデルを準備し、アルベドカードの色を設定しました。これにより、すべてのモデルがより適切に環境に適合します。 しかし、それだけではありません！ 最後に、別の小さな実験を実施しました。
私たちの石のモデルは閉じたジオメトリを持っているため、任意の角度で水平に配置できます。 同時に、私たちの石のテクスチャには最初は苔がありませんが、写真測量法を使用して取得した別の苔の材料があります（第2部の材料の詳細）。 したがって、石の両側に苔を敷き、その外観にさらにバリエーションを持たせることができます！
「しかし、コケはふわふわしているに違いない！」とあなたは言います。 そう！ ここでは、Play Station 2の時代の方法、つまりアルファチャネルを備えた多層ジオメトリについて思い出しました。 結果は非常に良好でした。見た目は素晴らしいですが、ほとんどリソースを必要としません！ そのため、写真測量に取り組んでおり、苔、山、羊毛など、ふわふわの素材を作成する方法があります。
上下の最終的な低ポリゴンモデルを見ることができます。 それらのレンダリングは、ゲームでどのように見えるかにできるだけ近いものです。 最終モデルのゲームのスクリーンショットは、このダイアリーの後半でお待ちしています。これは、後ほど公開されます。
結論として、私たちの計算によると、写真から最終モデルを取得するのに平均で2〜3日かかりました（撮影にかかった時間は考慮されていません）。 同時に、これを行ったのは1人の3Dアーティストだけであり、最終的な品質を考えると、これは印象的です。
記事の最初の部分がおもしろかったと思います。 コメントで意見を共有し、日記の2番目の部分を期待することを忘れないでください。