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从游戏到美国特工局:视频游戏中的树是怎么做的? 

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在《星球大战:原力觉醒》的高潮部分中,千禧年猎鹰冲向松树林,在冰崖前勉强刹住了车。与此同时,树木破碎坠地,英雄们沐浴着雪花般的树木碎片走向了故事的尾声。

实际上树木背后大有玄机。《星球大战》、最近火热的《绝地求生》和美国电视节目《芝麻街》中的森林都隐藏着一些相似的秘密。

大量游戏中的自然场景都来自南卡罗来纳州列克星敦的一家小型中间件公司“SpeedTree”。更离奇的是,公司的合作创始人Chris King既为B社(Bethesda Game Studios)做了各种树木场景,又利用游戏的经验在电影行业发光发热,为我们呈现出《星球大战》中最终的松树林被毁灭的场景。

B社的作品《上古卷轴4:湮没》中的木材也对詹姆斯卡梅隆的《阿凡达》中的潘多拉星球有着间接贡献,就像《巫师3》中那些随风起伏的树林,最终呈现在白宫的3D模型中。这些特效树木可能是由美国特工局特别定制的。

>>被播下的种子

许多游戏开发者选择SpeedTree作为中间件解决方案,最近电影制作人也开始对这种能快速制作仿真植物的软件有了需求。不过,SpeedTree的工作原理并不是简单的复制和粘贴,但也不是模拟生态系统,长出一颗树。可以把SpeedTree想象成一块专用画树的画布,可以生成树木之间看起来相似但并非完全相同,更具真实感的森林。

SpeedTree的工具包括大量用于渲染植被的纹理库,以及模拟树枝和叶子之间风的流动的动画工具。除了在制作大量树木上节省时间和精力,SpeedTree也被设计为尽可能节省更多的系统资源。

Chris简要说明了SpeedTree的运作方式和他们成功的故事,以及ST今日在哪些领域大放异彩。

“一切都由编程完成。我们用曲线和输入的数字来决定生成树的算法,所以改变曲线和数字时就会改变树。”

“一旦你做出了一颗满意的树,就可以点击随机按钮,生成一株和前一株看起来类似但并非完全相同的树。这样一来就能快速的制作出森林。”

不过读者要注意的是,SpeedTree是一个离线程序工具——树并非在游戏中即时生成,游戏制作者预先做好他们满意的树林,呈现在游戏里。

举个例子,每次玩《巫师3》的时候,你看到的都是同一片的森林。这些森林时游戏在开发时由美术、关卡设计师和程序员一同利用SpeedTree生成的。一旦树木做好,ST就能实时处理整个森林所有素材加载、剔除、不同级别的细节、光照和风的效果。

>>SpeedTree的起源

公司的两位联合创始人,Chris King和Michael Sechrest都在南卡罗莱纳大学的计算机工程系读研,一起参与了海军研究部和能源部的系统可视化工作。之后二人希望共同创业,为PC用户提供更细致的可视化体验,最终目标是实现实时工作。

到2001年,两人的业务逐渐稳定,为几家公司创作了预渲染的3D视觉效果和动画,日复一日地进行建筑物渲染工作。这份工作很不错——为视频渲染树,但不像为游戏编程那样更有挑战性。

建个模型然后让计算机跑一晚上出结果只是他们事业的第一步,能让家用电脑不占太多资源就能渲染出森林是另一个任务。

之所以选择森林,是因为在讨论会上主美强烈要求研究树木——因为它既容易辨别,又很高,在不同风况下会有不同状态。

在此之前还没有类似的软件,于是两人自己开发了SpeedTree,想要知道它是否适用电子游戏,以及有没有游戏需要这个软件。他们在OpenGL.org上发布了一篇文章,吸引到了Nvidia GPU,双方合作制作了ST的视频演示。

这个演示吸引到了B社的Todd Howard。“我们没有买过中间价,所以不知道如何定价。”King说到,“Todd帮助我们确定了我们的价格是否合理,然后他成为我们的第一个游戏客户。”

>>其他业务

据称每年有数以千计的游戏使用SpeedTree,比欧洲开发的另一个程序生成树工具要多一些。当被问及ST是否会对植物生态学进行更深入的研究和模拟时,King提到了他们为美国特务局做的白宫模拟系统。

据说特务局在向欧洲人提出要求时因为和植物学有违被拒绝了“南方玉兰长不到80英尺,我们的软件不会做这样的树。”King说:“我们就像,’哈,我们要高出8000英尺,我们不在乎。我们不受任何影响,没有这些植物学规则的约束。你想要什么?你想要它是白宫形的吗?我们也可以这样做。’ ”

King和同事们正在准备ST8的发行,据称新版本在物理渲染(PBR)技术上有着巨大飞跃。公司使用材料扫描硬件软件制造大型模型数据库。为了创建一个丰富的植物图书馆,King聘请了一名专门的员工,他的工作是尽可能多地扫描不同的植物。

想象一下,每天的工作就是漫步在地球上,寻找美丽的植物。多么有趣呀。

育碧在2016年和SpeedTree达成协议,将它作为标准植被建模工具。考虑到《刺客信条》地图的大小,ST的能力应该绰绰有余。

自从在阿凡达中发光发热后,ST还被用于近100部电影和1000多部游戏中,无处不在,可谓行业标准了。

http://www.pcgamer.com/from-the-elder-scrolls-to-the-us-secret-service-where-videogame-trees-come-from/

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