内容创建的3D游戏与玛雅和统一3D外文翻译资料

 2023-03-14 18:38:34


Content Creation for a 3D Game with Maya and Unity 3D

原文作者：Mariebeth AquinoDagger;, Florian Grasha ̈ftlsect;, Stephanie Kohl

摘要：“Dynamite Pete”是我们与Au-todesk Maya和Unity 3D合作开发的一款3D游戏，由26名计算机科学学生组成，他们在内容创作方面拥有不同的技能和专业知识。一个游戏开发管道解释了游戏从概念到发布的制作过程。此外，本文还探讨了项目工作人员面临的挑战，并概述了在项目实施过程中获得的经验。

关键词：内容创建、内容创建管道、游戏制作管道、Autodesk Maya、Unity 3D

目 录

一、介绍 1

二、使用工具 1

2.1 3D 动画和建模软件 (Autodesk Maya) 1

2.2 游戏引擎(Unity 3D) 1

三、通用游戏制作流程 1

3.1 概念阶段 2

3.2 3D 内容创建管道 2

3.3 关卡设计 3

3.4 灯光 3

3.5 执行 4

3.6 项目发布 4

四、进一步挑战 5

4.1 地形多纹理 5

4.2 与Unity并行工作 5

五、项目总结 5

参考文献 6

谢辞 7

一、介绍

如今，游戏的图形质量和逼真度不断提高，因为消费者总是要求在他们的游戏中拥有更逼真的外观和感觉。这意味着需要改进渲染、出色的内容、更可信的动画和更真实的人工智能行为。因此，艺术家和动画师的工作对于游戏的成功和游戏开发工作室的繁荣至关重要。

2010 年，26 名在维也纳科技大学参加“玛雅课程 2”的学生在游戏开发工作室进行了游戏制作过程。这个练习的最终目标是制作一个视频游戏。 Unity 3.1 [10] 被选为游戏引擎，但重点放在实时应用程序的 3D内容创建上，除了其他工具外，还使用 Autodesk Maya 2011。团队的每个成员在该项目中都至少扮演一个角色，并且必须完成与其职位相对应的任务。分配的职位包括项目管理、技术指导、艺术指导，由此产生的游戏“炸药皮特”是一部喜剧风格的西部冒险游戏，玩家在其中扮演名叫皮特的反英雄角色。。

本文解释了在大型团队中专业开发内容密集型视频游戏的基本策略，并分享了我们项目的经验。在下文中，我们将简要介绍所使用的工具，概括我们游戏开发过程的工作流程，最后解释在创建“炸药皮特”期间必须克服的一些挑战。

二、使用工具

2.1 3D 动画和建模软件 (Autodesk Maya)

Autodesk Maya被选为该项目中的3D 建模、动画和渲染工具。 Maya 为艺术家提供端到端的创意工作流程 [4]。作为一种专业工具，虽然它非常复杂但是提供了大量的功能。此外，它还有一个缺点是缺乏兼容性，这意味着所有艺术家都必须使用相同版本的Maya。

2.2 游戏引擎(Unity 3D)

在这个项目中，游戏引擎Unity3.1的免费版被选为“炸药皮特”的制作。此游戏引擎中有不同的导出选项，每个选项都专用于另一个平台(例如: Web Player、PC 和 Mac Standalone、iOS、Android、 Xbox 360、PS3)，这简化了不同控制台或设备的开发，因此Unity 吸引了中小型开发工作室。此外，Unity还提供多个内置着色器和效果以及物理引擎和碰撞检测，编辑器允许即时更改和实时编辑，因此，原型制作和游戏开发非常快速。

对于学生的项目，选择 Unity 的最重要原因是它非常易于使用和学习。使用 Unity 开发主要基于拖放，偶尔调整脚本而不是编写代码。除了可以在某些游戏设置中简单地打开的着色器和效果之外，Unity 还提供了许多可以拖到 3D 模型上的脚本。例如，利用脚本充当角色控制器、后续摄像机或其他重要功能。然而，Unity 缺乏集成的建模能力，这就是使用 Maya 作为外部建模工具的原因。

免费版 Unity 的另一个主要缺点是缺乏 SVN 支持。这使得多个程序员很难同时在一个项目上工作，这将在第 4 节中详细讨论。与 Autodesk Maya 一样， Unity 不向前兼容，但总体而言利大于弊。

三、通用游戏制作流程

游戏制作管道基本上是用于游戏开发过程的工作流管理概念。由于这个项目试图在游戏开发工作室中以非常有限的生产时间大规模实施工作流程，因此有必要遵循无需迭代的管道方法。该项目的范围是3D建模，重点是内容创建。其他方面，如游戏设计是次要的。以下段落详细描述了项目的生产阶段。

3.1 概念阶段

在概念阶段，一个小团队绘制了情节、设置和游戏机制的轮廓。游戏的环境被选为狂野的西部沙漠。漫画风格比写实风格更受欢迎，游戏的目标是收集炸药以突破敌对峡谷。

在这个阶段之后，必须制定游戏内容的外观和感觉，需要对概念艺术进行多次修改。灵感来自各种不同的媒体，从类似的电脑游戏和电影到漫画和音乐。颜色和比例在游戏的视觉风格中起着重要作用。受“星球大战 - 克隆人战争系列” [9] 和“迪士尼皮克斯的玩具总动员”[7] 中的牛仔伍迪的启发，选择了一种肮脏的纹理漫画外观

3.2 3D 内容创建管道

3.2.1 概念艺术

概念艺术家主要致力于游戏的主要资产(角色和环境)，在艺术指导和其他艺术家的反馈指导下逐渐增 他们的工作。在纸上最初的草图之后，一些艺术家 转向图形编辑工具，使用平板电脑作为输入设备。作为概念阶段的最后一步，他们创建了资产的彩色正面 和侧面视图，建模和纹理艺术家将其用作几何和着色的指南。

3.2.2 低多边形建模

本项目创建3D模型的第一步是创建一个低多边形模型。由于 Unity 可以处理三角形和四边形，因此没有限制只使用某种建模技术。尽管如此，大多数建模艺术家更喜欢四边形而不是三角形。低多边形建模还包括平滑或硬化法线。为避免模型具有非常不同的细节级别，强烈建议根据模型的大小和重要性提前定义最大多边形数。例如，对于房屋，使用模块化系统从各个基本部件中创建许多不同的房屋类型。这种基于瓦片的方法允许以更少的建模时间进行更多的变化。

3.2.3 UV布局

在纹理或高多边形建模开始之前，UV布局必须由 UV 布局艺术家或建模艺术家自己完成。 Maya 中的UV集包括

单个 UV 布局。具有多种纹理类型的对象可以具有多个 UV 布局。对于这个项目，每个对象最多定义了三个UV集:

bull; 颜色贴图 UV 集:用于颜色纹理。

bull; 法线贴图 UV 集(可选):仅在需要单独的法线贴图时使用。

bull; 光照贴图 UV 集:不能在纹理空间中包含重叠面，由于每个面都可以有不同的光照信息，因此每个面在UV布局中必须有自己的空间量。

3.2.4 高多边形建模

在完成UV布局后，通过 Maya 提供的平滑操作(添加额外的细分多边形)或使用Autodesk Mudbox [5] 进行艺术雕刻，将一些低多边形模型改进为高分辨率模型，这个高多边形建模步骤的结果就是一个法线贴图。

3.2.5 纹理

纹理在 UV布局完成后立即开始。将纹理空间中 UV布局的屏幕截图导出到数字图像处理工具，并使用纹理坐标 (UV) 用作纹理的方向。

对于经常使用的纹理(如木材)，创建纹理模板。对于每种包含的材质，这些库提供了凹凸贴图、法线、贴图和不同颜色的图层，建模者可以打开或关闭这些图层，以便快速轻松地创建新纹理。

3.2.6 索具和动画

为了使建模者能够轻松地创建看起来自然的角色动画， 使用了一种称为“绑定”的技术，该技术为每个角色创建虚拟骨骼结构。然后可以使用此结构以自然的方式控制动画角色的运动。骨骼结构完成后，角色的网格 被绑定到骨骼并在影响骨骼之间加权。通常，反向运动学用于在移动骨架手柄时指定骨骼位置。

在这个项目中，每个游戏角色都在 Maya 中经历了单独的装配过程，为动画师提供了不同的控制。由于这是一个教育项目，大多数参与者决定不使用预制装备 (例如内置的全身 IK [3])。

3.3 关卡设计

3.3.1 关卡设计过程

上一节描述了如何创建单个静态和动态内容。以下部分将解释如何将所有这些部分组合起来形成一个虚拟环境，最终形成一个可玩的游戏。这条道路上的第一步是关卡设计，它可以看作是一个组装过程，它包含或创建内容以塑造游戏环境。根据游戏的类型，关卡设计的范围可能在于内容创建、技术组装和游戏调整。

一般来说，关卡设计中的关键工作量是在创建过程的后期进行的。不仅因为关卡设计需要完成部分引擎设置，还需要使用Asset。为了让关卡设计过程尽早开始，最好根据资产对关卡设计师的重要性确定它们的优先级。

游戏级别的并发工作很难有效地完成，并且很容易导致高组织和合并开销[11]。对于小型游戏环境，建议由一名负责关卡设计的人员来减少开销。对于较大的项目，可以通过沿某些区域拆分级别来实现多个设计人员在高复杂度级别上的并行工作。

此外，开放地形游戏关卡通常需要在其中放置大量环境对象，以产生丰富而刺激的游戏感觉。自动放置可以帮助加快过程，可以使用更高级的级别编辑工具，允许以更抽象和更快的方式修改布局(例如绘制区域地图，同时自动放置内容)。

3.3.2 本项目的关卡设计

关卡设计从项目一开始就开始了游戏区域的概念计划 [8]，然后是地形的建模和纹理。在这个初始阶段之后，将在 Maya 中创建和组装关卡文件，以便可以将未完成的内容(例如低多边形模型)放置在场景中并即时更新。最后再将整个场景导入到 Unity 中。

关卡设计过程 考虑了以下因素:

bull; 在地形的创建过程中，概念区域被计划用于以后的对象放置。 (例如墓地区域、风景名胜区沿路建筑物的景点)。

bull; 关卡设计基于静态几何。为了保持玩家对探索关卡的兴趣，沿地形创建了许多不同的楼层和路径。

bull; 为了突出游戏的逃生场景，地形设计中加入了

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