未来游戏设计的十大技术挑战

来源：网络游戏研发网作者：justicezy 编译出处：巧巧读书 2007-12-25 进入讨论组

7、材质物理特性

图7

Courtesy Lucasarts/Pixelux，图片，使用DMM表现一堵墙倒塌的过程，图像非常真实。图中右侧的战士决定了引擎的特性。

预测沙子应该怎样从破损的沙漏里漏出来

问题：仅仅让建筑物具有真实的外观已经不能满足现状了，必须让它们能够真实地倒塌。在设计新的摩天大楼时，设计师正在思考如何改进大楼的损毁效果（已有的方法用事先设计好的大楼残片表现倒塌的大楼；或者播放已经录制好的大楼倒塌动画），并且实时呈现在游戏中。

现状：Piexelux娱乐开发名为数字粒子（Digital Molecular Matter）物理引擎，可以模拟物体粉碎、破裂、扭曲和撕裂的效果。它首先将建筑物转化为数百个微小的西面体。在模拟石块撞击时，射向建筑物的石块在碰撞点替代了那里的四面体；接着，引擎根据材料的密度、强度和质量来演算碰撞点周围的四面体如何相互碰撞、移位，制造出受损部位的连锁反应效果。“我们第一次仿真玻璃破碎时，把人扔向窗户然后观察玻璃以真实的方式变成碎片，足足搞了半小时，”Pixelux的软件工程师维克.索哈（Vik Sohal）说。

未来：所有使用数字粒子引擎表现的物体都必须遵守一些列物理规律，如杨氏模数，决定物体的硬度；还有泊松比，描述了气球和苏打水这类东西的弹性。数字粒子引擎还决定了物体的内力如何聚集，在超过阀值之后使物体在最脆弱的位置破裂。树长出新枝就是这样的过程。索哈说数字粒子引擎还可以用于公路场景；它可以构造一个300磅重的令人厌恶的线路维护员，并表现他鸭子一样的姿态。——Bjorn Carey

8、真实的运动

图8

Courtesy LucasArts，图片：凭借Euphoria系统，卢卡斯艺术的暴风突击队员可以完成真实的谄媚、蜷缩和跌倒动作

教布娃娃学会躲闪皮球

问题：你操纵着绝地武士面对成群的暴风突击队，挥舞着光剑杀出重围。但是敌人倒地的方式都一模一样，像蜥蜴或者某种爬行动物一样，显然这无法让你感受到面对敌人时的战栗。原因是缺少足够强大的计算能力实时生成图像，另一方面许多制作人员相信录制动画能够满足需要。游戏人物的动作根本不真实。

现状：软件开发商NaturalMotion基于人工智能引擎生产了一种生成人物行为的引擎——Euphoria。它能让游戏人物在面对危险、受伤时做出动态的反应。Euphoria赋予人物虚拟的人体结构——神经、肌肉、骨骼及重量，这些“特点”使得人物能对外界刺激产生不同的响应。面对飞来的箱子，有的人会躲开，另一些则会热烈地迎接它。当箱子碰到人物，虚拟身体结构做出相应的反应。“这都是基于一个描述人类生理结构的算法，”海顿.布莱克曼（Haden Blackman）说，他是卢卡斯艺术公司的新作《终极力量（The Force Unleashed）》的项目经理，这是第一款使用Euphoria的游戏。实时仿真免除了使用动画的需要，开发者可以利用节约的内存增加更多的视觉效果，以前这会导致人物动作呆板缓慢。最终游戏能提供多样的游戏效果。

未来：我们需要更好的虚拟神经系统。两个暴风突击队员从火车上掉下来，其中一个抓住火车边缘，另一个紧紧抓住他的脚。“这种场景将提高游戏的真实性，增加游戏的乐趣，”布莱克曼说。有了Euphoria这样的虚拟系统，开发商将持续推出更激动人心的游戏体验。

9、模拟真实世界

未来游戏设计的十大技术挑战（图九）

图9

Courtesy Crytek/Electronic Arts，图片：真实的测试数据被用来呈现极品飞车：职业赛车中的每一次起火和碰撞。

让游戏手柄给你方向盘的感觉

问题：Pole Position的时代已经过去了，需要消耗全部的资源来绘制汽车前脸，才勉强看起来像是一辆汽车。现在，程序员希望提供更多的真实体验——拟真的武器、细腻的飞行控制——甚至是在游戏中提供快餐，好让“你”在饿的时候填饱肚子。

现状：为了达到在风中狂飙的真实效果，开发者正在研究汽车工程学。在美国艺电的《极品飞车：街头狂飙（Need for Speed: ProStreet）》中，开发小组花费了大量的心思收集车辆的参数，为了取得保时捷的相关数据，他们甚至亲身来到保时捷在德国的试车场收集行驶数据。借助全球定位系统和保时捷公司的软件的帮助，艺电的开发小组记录了车辆状态（方向盘角度、刹车、离合器、刹车、闸门等）如何影响车辆的行驶（位置、速度、加速度、偏航）。这些数据直接输入游戏，使游戏中碰撞和驾驶员的动作产生与实际驾驶类似的结果。

未来：我们需要精炼相互对立的经验。艺电同时研究了驾驶员的行为，据此设计的人工智能使游戏中的追捕者具有不同的驾驶风格，而不是千篇一律的“完美驾驶”。做比说要难：“开保时捷的可不愿意因为事故毁了爱车，”贾克斯.科纳（Jacques kerner）说，他是艺电的软件工程师，“所以我们得让汽车工程师帮我们取得必要的数据。”——D. C.

10、动作捕捉

图10

Organic Motion，图片：旧的动作捕捉系统需要转着特殊的服装，而Stage系统不需要这种东西。

让电脑学会像人类一样观察世界

问题：通过穿着动作捕捉服来获得人类真实动作的方法已经过时了。这种方法需要花数小时训练电脑准确识别人体的运动模式。但是长时间的运动会让衣服上的捕捉器脱落。更糟的是，如果捕捉过程中某些捕捉器的信号减弱，电脑就不能有效捕捉对应人体的动作，最终会导致这部分的动作缺失。为此必须花高价雇佣工程师来重绘缺失的部分，往往还要花更多时间。

现状：在Organic Motion的Stage系统中，摄像机录制镜头前人物的动作，同时电脑实时生成捕捉到的图像。这个系统不需要被观察者携带捕捉器。该系统通过由10到14个摄像机生成的图像合成三维数据云。电脑将相邻的数据点三角化，进而形成人体的轮廓、动作。然后被填充的三维材质送入动画软件进行进一步的处理，这一步相对简单。“不会丢失任何细节，”开发者和首席执行官安德鲁.茨诺克（Andrew Tschesnok）说，“即使人体某部分被挡住了我们仍然知道它在哪里。”

未来：新技术的使用使游戏变得更加真实。过去的动作捕捉系统过于昂贵，开发者只能先捕捉几位主要演员的动作，然后将他们的动作移植到所有其他角色上。“现在我们可以令人信服地记录每一位演员的动作”茨诺克说。使用stage这样的系统来捕捉人体动作，游戏人物将跟实物没什么区别。——B. C

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