Комп’ютерні ігри — мультимільярдна індустрія, що досягла рівня фотореалістичної графіки. За цією деталізацією стоїть складний технологічний процес. Це 3D-сканування методом фотограмметрії: десятки камер одночасно фіксують обличчя та міміку з різних ракурсів, формуючи точну цифрову модель.
В Україні цим займається компанія Asset Scanning — студія з Тернополя, що працює на перетині технологій і творчості. Команда GALERANEWS поспілкувалася з командою 3D-студії і розбиралася, яким чином влаштований процес створення цифрових персонажів і як працюють українські 3D-студії фотограмметрії.
Як фотограмметрія вплинула на геймдев?
Це технологія побудови точної 3D-моделі на основі серії фотографій, зроблених одночасно з різних кутів. Принцип роботи такий, що алгоритм аналізує кожну точку поверхні одразу з десятків або сотень позицій. Потім програма знаходить спільні точки між знімками і на їх основі будує геометрично точну тривимірну модель.
В результаті виходить образ із дотриманням усіх текстурних деталей: пор шкіри, дрібних нерівностей, особливостей пігментації. Це виглядає значно реалістичніше, ніж умовна цифрова модель штучного походження.
В цілому, технологія фотограмметрії набагато ефективніша для роботи з органічними формами (зокрема, з людськими обличчями), на відміну від лазерного сканування. Так, лазер вимірює відстані, але погано передає колір і текстуру. А от фотограмметрія, навпаки, захоплює візуальну інформацію з фотографічною точністю.
Коли почали застосовувати фотограмметрію?
Переломним моментом для всієї ігрової індустрії став 2015 рік. Студія DICE випустила шутер по всесвіту Зоряних Війн — Star Wars Battlefront. Розробники масштабно застосували фотограмметрію: від реквізиту та костюмів культових локацій із всесвіту Star Wars.
Команда студії підійшла до процесу з усім ентузіазмом: виїжджала на оригінальні місця зйомок фільмів і фотографувала їх за допомогою звичайної камери Canon 6D з об’єктивом 24 мм. Результат виглядав настільки переконливим, що середовище гри за реалістичністю не поступалося оригінальним кадрам із фільмів.
Після цього проєкту фотограмметрія стала стандартом у виробництві AAA-ігор, а попит на відповідні послуги почав стабільно зростати. Тепер, замість повністю ручного моделювання розробники, почали оцифровувати реальні об’єкти, текстури й людей.
Разом із якістю змінився і сам виробничий процес: частина роботи перейшла від ручного скульптингу до етапу збору та обробки даних, а роль художників змістилася в бік оптимізації й інтерпретації сканів. Як результат — рівень реалізму, який раніше був просто технічно недосяжним. Приклади можна побачити в іграх на кшталт Red Dead Redemption 2 або The Last of Us Part II.
Чи розвивається технологія в Україні?
Так, і значно активніше, ніж може здатися. Причому, українські студії вже давно працюють не “на локальний ринок”, а як повноцінні гравці глобального ланцюжка виробництва цифрового контенту.
В українському геймдеві та VFX (індустрія візуальних ефектів) є сформована експертиза. Студії на кшталт Deep3D Studio використовують багатокамерні системи, motion capture і повний пайплайн: від сканування до інтеграції в ігрові рушії. У тому ж напрямку працює і тернопільська компанія Asset Scanning, котра спеціалізується на скануванні людських образів методом фотограмметрії. І такі студії працюють повноцінно, за міжнародними стандартами.
Не лише геймдев або де ще застосовують фотограмметрію в Україні
Геймдев — не єдиний напрямок, де фотограмметрія знайшла практичне застосування в Україні. Наразі діє дуже популярний тренд на цифровізацію культурної спадщини. Організації на кшталт Pixelated Realities займалися оцифруванням пам’яток ще до 2022 року, але після початку повномасштабного вторгнення цей напрямок різко прискорився.
Сьогодні фотограмметрія використовується тут у двох паралельних завданнях: створення 3D-копій історичних об’єктів як страховий архів культурної пам’яті, і фіксація руйнувань для документування наслідків війни. Так, проєкти типу Save Ukraine in 3D застосовують технологію для збереження того, що може бути втрачено назавжди.
Крім того, фотограмметрію активно застосовують у будівництві, геодезії та виробництві: для створення точних 3D-моделей будівель, контролю якості, реконструкцій. Точність таких сканів може доходити до міліметрів.
Взагалі, єдиного “центру” цієї індустрії в Україні немає. Існує розосереджена екосистема невеликих студій, окремих команд на аутсорсі, НУО та технічних компаній.
Геймдев у Тернополі або як працює компанія Asset Scanning
Asset Scanning — тернопільська компанія, що спеціалізується на створенні віртуальних персонажів для комп’ютерних ігор методом фотограмметрії. Цікаво, що студія не вимагає від акторів модельну зовнішність. Навпаки, нестандартні риси, виразна міміка, вікові особливості обличчя часто є саме тим, що шукають розробники ігор.
Сама команда Asset Scanning розповідає, що має багаторічний досвід створення цифрових персонажів для відеоігор:
«Ще до поширення технологій 3D сканування, створення реалістичних людських облич було одним із найскладніших завдань для художників. Воно вимагало глибоких знань анатомії, відчуття форми та великого практичного досвіду».
Ігрові світи потребують персонажів найрізноманітніших типажів, тож студія постійно шукає людей різних вікових категорій із харизматичною зовнішністю. Акторський досвід не потрібен, адже процес побудований так, щоб людина пройшла його природно.
Зйомка зосереджена насамперед на обличчі як головному носії емоцій. Людина відтворює ряд нескладних експресій: спокій, посмішку, здивування, напругу тощо, на основі яких створюється цифровий атлас міміки конкретної людини.
Фотограмметрія дозволяє отримати точну цифрову копію, значно пришвидшує створення персонажів і підвищує рівень реалістичності. Скан не є готовим персонажем і потребує подальшої обробки, проте дає художникам якісніший стартовий матеріал.
«Саме тому ми вирішили створити власну бібліотеку високоякісних цифрових людей. — зазначають у команді, — Сьогодні вона включає не лише обличчя, а й скани рук та людей в повний ріст. Наша бібліотека сьогодні налічує більше 100 тис. унікальних 3D-сканів. Цими даними користуються компанії та художники для створення персонажів у відеоіграх, кіно, VFX, штучному інтелекті та інших цифрових проєктах».
Так створюється повноцінна цифрова основа з можливістю симулювання розмови та емоцій. Персонаж може говорити, реагувати, виражати почуття і виглядати переконливо, бо в основі лежить реальна людська анатомія.
Як відзначають художники студії, людське обличчя — надзвичайно складний об’єкт для відтворення. Так, ми з дитинства навчені розпізнавати найдрібніші зміни в міміці, тому навіть незначні помилки в пропорціях миттєво створюють відчуття, що з персонажем «щось не так».
На фіналі модель проходить художню стилізацію, де технічну модель адаптують під конкретний ігровий проєкт і його візуальний стиль. Тобто, фінальний персонаж може кардинально відрізнятися від оригінальної зовнішності людини-моделі. Усі матеріали, отримані під час фотозйомки, є конфіденційними і не підлягають публічному розповсюдженню.
Як Asset Scanning створює персонажів для ігор
Як зазначили в компанії, створення цифрового персонажа — це складний багатоступеневий процес. Все починається ще до сканування: кожна людина проходить підготовку, інструктаж і підписує необхідні документи. Після зйомки матеріали проходять кілька етапів технічної обробки.
«Після побудови 3D моделі наші художники очищують її від артефактів, виконують ретопологію, готують текстури та додають елементи, які не можуть бути якісно відтворені фотограмметрією. — розповідає команда, — наприклад очі, зуби, волосся або окремі деталі одягу. Насправді кожен із цих етапів достатньо складний та заслуговує на окрему статтю».
Для сканування фахівці Asset Scanning використовують власні стаціонарні системи з великою кількістю синхронізованих дзеркальних камер і професійного освітлення. Особливу увагу приділяють калібруванню обладнання та стандартизації процесів — багато технічних рішень розроблено командою спеціально для 3D сканування людей.
«На сьогоднішній день ми відсканували тисячі людей різного віку, зовнішності та рівня досвіду перед камерою. — розповідають у компанії, — мала частина яких має професійний досвід у фотографії чи акторській діяльності, але переважна більшість наших учасників є звичайними людьми, які потребують індивідуального підходу».
Виклик полягає не лише в технічному скануванні, а й у створенні комфортної атмосфери: скутість людини одразу відображається на якості міміки. Додаткову складність створюють експресії та пози, що вимагають активації м’язів, які більшість людей майже не використовує у повсякденні.
Є потенціал: українські 3D-студії студії на підйомі
Отже, сьогодні за кожним фотореалістичним персонажем у сучасній грі стоїть жива людина, з унікальною зовнішністю, характерною мімікою і власною історією обличчя. І попит на таких людей, а відповідно і на технологію фотограмметрії буде лише зростати.
В цьому контексті Україна займає сильнішу позицію, ніж може здаватися. Тут є і технологічна експертиза, і команди з досвідом роботи на міжнародному ринку, а також розуміння стандартів індустрії. Тому студії на кшталт тернопільської Asset Scanning — це яскравий приклад розвитку геймдев-індустрії в Україні:
«Серед наших клієнтів і партнерів не лише розробники відеоігор, а й представники технологічного сектору, кіноіндустрії, VFX та сфери штучного інтелекту. Серед них такі компанії, як NVIDIA, Google, Meta, Epic Games та інші світові лідери».
І в міру того, як глобальний попит на якісні 3D-активи продовжує зростати, таких студій в Україні ставатиме більше. Зокрема, як вважають у команді Asset Scanning, українські студії вже давно є конкурентними на глобальному ринку.
«Звісно, великі міжнародні компанії часто мають переваги в масштабі, маркетингу та доступі до інвестицій. Однак коли йдеться про якість результату та професіоналізм команди, українські фахівці успішно конкурують на одному рівні з найкращими гравцями індустрії». — відзначають у компанії.
Досвід компанії показує, що сильними сторонами українських команд є високий рівень технічної експертизи, увага до деталей, гнучкість у співпраці та швидкість комунікації.
