3D攝影技術特效在游戲視覺中的應用探析

檀曉翔

摘 要：本文首先闡述了當前3D游戲產品在游戲視覺特效中的傳統視覺表現方式，其次介紹了3D攝影技術“子彈時間”特效的應用表現形式，最后分析了3D攝影技術“子彈時間”特效在三維游戲產品中，其游戲場景視覺特效設計的應用創新的可行性。

關鍵詞：3D攝影;子彈時間;游戲視覺

近年來，隨著社會經濟的迅猛發展，人們對精神文化生活的需求逐漸提升。游戲就是一種精神娛樂方式，人們通過體驗不同類型的游戲，可以在短時間內擺脫朝九晚五的社會工作，脫離家庭壓力，去感受其他的生活，在這種短暫的脫離中，他們的精神和身體都獲得了不同程度的放松，為了下一次重回現實而補充能量，這就是游戲作為娛樂的最大意義。在游戲中，這種脫離現實的體驗主要是由游戲場景視覺來引導產生的，視覺引導可以讓人們扮演現實中不可能扮演的角色，感受現實中不可能接觸的世界。但是多年來，隨著游戲類型風格的成熟，傳統的游戲場景設計方式逐步穩固下來，視覺的表達方式也基本相同，因此，人們在體驗一款游戲之后，希望去體驗另一款游戲，來獲得不同的沉浸感受，結果卻發現視覺呈現方式大同小異。因此，將3D攝影技術引入三維游戲產品，實現創新的視覺呈現特效，是本文探討的一種可行方案。

1 當前不同類型游戲產品的視覺設計狀況

當前，游戲產品并沒有統一的分類方法，通常我們按照游戲方式、游戲內容、游戲載體、游戲平臺、游戲地區、玩家人數等方面進行劃分。比如，通過行動力完成關卡的，叫作動作游戲;游戲中角色公平地對戰，互相攻擊，直到將另一方擊敗，此類為格斗游戲;以第一人稱視角為游戲體驗方式，廣泛應用于射擊體驗的游戲題材;采用第三人稱視角，以故事為核心，有探險、探索元素為冒險游戲。此外還有FTG、STG、SLG、RTS、RTT、RPG等其他類型。

不同類型的游戲產品擬定的用戶視角雖然不同，但是同一個視角類型的游戲視覺體驗基本相同。視覺方式基本遵循了客觀世界人類實際的觀看事物的基本方式，在視覺呈現的感受上沒有太多創新。打破傳統，勇于創新，引入一種超乎尋常的嶄新視覺方式，成為增強游戲產品視覺體驗的關鍵。

2 3D攝影技術“子彈時間”特效的應用表現形式

一種使用在電影、電視廣告或舞臺特效中，用計算機輔助的攝影技術來模擬視頻變速特效，實現強化的慢鏡頭、時間靜止等效果的技術，近年來被廣泛研究和應用。這種技術早些年在好萊塢華納兄弟電影公司出品的電影《黑客帝國》中被大量使用而名聲大噪，其中經典的場景視覺片段是影片中男主角Neo仰身躲過子彈的慢動作鏡頭，“子彈時間”也因此得名。這是典型的3D攝影技術的藝術表現形式。

子彈時間的視覺攝影方式起初是由一定數量圍繞被拍攝內容的真實靜止的照相機（而非攝影機）實現的。這些排列的照相機被設置成同時或者按照特定順序觸發快門，此后再將各個照相機拍攝的序列幀照片按照一定邏輯組合起來，就可以讓物體靜止的視角旋轉起來，創造了一種動態效果或者超級慢鏡頭效果，打破了我們對視覺方式的傳統認知，帶來了富有創意的嶄新視覺體驗。

3 3D攝影技術應用于游戲產品的可行性

根據實踐分析，3D攝影技術“子彈時間”的拍攝方法通常有相機陣列式、單相機拍攝式、場景靜止式、CG虛擬攝像機動畫原理、多機位重復拍攝式五種方式。從時間效率和成本角度來分析，在現實環境中最常用的攝影方式是相機陣列式;而虛擬環境中通常采用CG虛擬攝像機動畫原理方式。

三維游戲產品基于游戲引擎開發，其中游戲場景和角色都是在虛擬的游戲引擎內交互和呈現視覺效果。游戲玩家的游戲視角就是由游戲引擎中架設的虛擬攝像機按照相機設定的鏡頭參數和獲取的角度畫面，實時渲染生成并呈現的內容。游戲場景的虛擬環境可采用CG虛擬攝像機動畫原理方式，還原3D攝影技術。

首先，在現實環境中，搭建一套相機陣列式的矩陣系統。通常我們基于拍攝內容和形式的考慮，會選擇半開放或者封閉空間進行軌道搭建，軌道類型可根據內容呈現的設計效果設計，可以是圓環形的整圈系統、半圓弧的半圈系統、螺旋形的多圈系統，甚至可以是多重組合的復合系統。在結構設計上，需要根據拍攝半徑，考慮分段卷彎拼接，便于攜帶組裝等因素，通常采用不銹鋼方管卷彎工藝，采用萬向夾固定相機并調節相機角度。相機焦距和角度等需要嚴格調節，不然畫面會有跳躍感，導致拍攝失敗。在虛擬游戲環境中，應用游戲三維設計軟件的繪制工具，繪制相同空間尺寸的多義線段，以此作為虛擬攝像機架設的3D攝影矩陣系統的框架，模擬圓環形的整圈系統、半圓弧的半圈系統、螺旋形的多圈系統、多重組合的復合系統，通過劃分線的段數來分配虛擬攝像機的機位角度及數量，行之有效。

其次，現實環境中搭建的相機陣列式的矩陣系統中，相機選型通常需要綜合比較性能、價格、軟件支持等諸多因素，相機類型也呈現多樣化，有Gopro運動相機、單反相機、卡片式相機、IP攝像頭、手機等等。相機性能質量差異大，鏡頭參數特征不盡相同。在三維設計軟件中可以靈活設置虛擬相機的類型和屬性參數，達到任意理想的鏡頭效果，拍攝質量完全取決于計算機的渲染設置，不受真實鏡頭物理屬性條件的制約，甚至可以附加各種鏡頭特效。

再次，現實環境中搭建的相機陣列式的矩陣系統需要照明系統的配合，拍攝效果很大程度上取決于照明的合理布局。在游戲三維設計軟件中，利用強大的燈光系統以及游戲引擎中的光照設定，可以隨意設定，獲取穩定的照明。

最后，現實環境中搭建的相機陣列式的矩陣系統，需要與之相匹配的硬件控制系統及軟件系統。控制矩陣系統的拍攝，通常通過觸發器觸發相機。觸發器采取級聯觸發，單個觸發控制器可控制N臺相機，通過電纜連接相機和控制器。控制器同步時間可達us級別，系統同步時間受制于單反相機機械快門抖動，在連續光照下可以做到1～2ms，單個控制器還可觸發一路閃光燈，閃光燈同步時間約為0.01秒，相機通過軟件系統進行編號，編號從1到N，照片通過USB接口直接讀入電腦，并按照編號進行照片組織和合成處理。在游戲設計開發工具中，軟件工程師可以通過編寫腳本代碼，控制、獲取、制定虛擬攝像機的拍攝結果，并實現在游戲引擎中的實時渲染與合成，創造多種變化，在特定環節或關卡中呈現給游戲玩家，使游戲玩家獲得富有創意的嶄新視覺效果體驗。

4 結語

在游戲視覺中，通過在游戲引擎中架設一定數量的虛擬攝像機，3D攝影技術特效可以充分模擬相機陣列和多機位重復拍攝方式和系統控制技術。將“子彈時間”特效3D攝影技術原理應用于游戲場景畫面實時渲染環節，可創造富有創意的嶄新視覺體驗，優化三維游戲場景的視覺設計。

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