從1974年開(kāi)始，SIGGRAPH每年都會(huì)舉辦一次年會(huì)，從1981年開(kāi)始，每年的年會(huì)還增加了CG（Computer Graphics，電腦繪圖）展覽。每年，絕大部分計(jì)算機(jī)圖技術(shù)軟硬件廠(chǎng)商都會(huì)將最新研究成果拿到SIGGRAPH年會(huì)上發(fā)布，大部分游戲的電腦動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作者也將他們本年度最杰出的藝術(shù)作品集中在SIGGRAPH上展示。因此，SIGGRAPH在圖形圖像技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件以及CG等方面都有著相當(dāng)?shù)挠绊懥Α?br>

Siggraph是世界上影響最廣、規(guī)模最大，同時(shí)也是最權(quán)威的一個(gè)集科學(xué)、藝術(shù)、商業(yè)于一身的CG展示、學(xué)術(shù)研討會(huì)。歷年大會(huì)都有豐富的成果展示，比如現(xiàn)在很流行的象素、圖層、頂點(diǎn)等概念，最初都是在Siggraph上發(fā)表的學(xué)術(shù)報(bào)告；而AMD,NVIDIA,ADOBE等廠(chǎng)商也都會(huì)選擇在大會(huì)上宣布軟件更新的一些重要信息。

本文的一些主要觀點(diǎn)，來(lái)自于2015年的SIGGRAPH大會(huì)上，動(dòng)畫(huà)研發(fā)工程師Witawat Rungjiratananon所做的演講。Final Fantasy XV （xbox one and ps4），以下簡(jiǎn)稱(chēng)FFXV。

演講者介紹：WitawatRungjiratananon，東京大學(xué)畢業(yè)后，加入了SQUAR?ENIX的第2商務(wù)事業(yè)部，現(xiàn)任SE的自研游戲引擎Luminous?Studio和FFXV的物理模擬設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員。

Rungjiratananon在東京大學(xué)時(shí)所學(xué)專(zhuān)業(yè)為物理模擬和動(dòng)畫(huà)技術(shù)，從事游戲行業(yè)后，感到即使是處理同樣的主題，學(xué)術(shù)界和游戲行業(yè)的思維方式和做法也有很大不同。所以在這次演講中，他發(fā)表了一些從學(xué)術(shù)界轉(zhuǎn)型到游戲業(yè)界的感想，在介紹FFXV開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中攜帶的技術(shù)時(shí)，也基于這種復(fù)合背景做出了獨(dú)特的解讀。

游戲研究文化：學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的不同

學(xué)術(shù)界，是選擇要研究和解決的主題，以能把研究結(jié)果發(fā)表出來(lái)作為成果驅(qū)動(dòng)的世界。

游戲業(yè)界，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)以想要做的事情為目標(biāo)，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)一邊參考已有的論文一邊開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，是在游戲和游戲引擎中加入研究成果作為驅(qū)動(dòng)的世界。雖然游戲業(yè)界的研究成果也會(huì)形成論文發(fā)表，但發(fā)布論文并不是目的，最終還是以在游戲里實(shí)現(xiàn)研究成果為目的。而作為游戲業(yè)界研究開(kāi)發(fā)特征之一的，就是“美術(shù)設(shè)計(jì)師的存在”。

在游戲業(yè)界，無(wú)論開(kāi)發(fā)出多么優(yōu)秀的技術(shù)，都是要通過(guò)美術(shù)師來(lái)制作成果的，如果引擎團(tuán)隊(duì)開(kāi)放的新技術(shù)，美術(shù)師并不方便使用的話(huà)，就無(wú)法把研究結(jié)果反映到游戲里。因此，為了滿(mǎn)足美術(shù)師的要求，可以使用開(kāi)發(fā)的新技術(shù)也需要配置方便使用的UI。開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，要由美術(shù)師使用才能生效。

另外，實(shí)際呈現(xiàn)不準(zhǔn)確也可以，能表現(xiàn)出想表現(xiàn)的內(nèi)容是最重要的。這也是業(yè)界和學(xué)術(shù)界不同的部分。游戲?yàn)榱俗罱K看到視覺(jué)效果，加入欺騙或造假也是允許的，而學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域必須要求正確呈現(xiàn)，這其中有著非常大的差異。

對(duì)資源限制的嚴(yán)格這個(gè)問(wèn)題，在游戲技術(shù)里也存在。游戲中，需要實(shí)時(shí)運(yùn)行開(kāi)發(fā)的技術(shù)，CPU和GPU的演算資源，并不能全提供給這個(gè)技術(shù)使用。AI和圖形，以及其他要素要共用計(jì)算所使用的資源量。總之，新技術(shù)必須要滿(mǎn)足以下條件：在和其他使用計(jì)算資源的游戲要素一運(yùn)行時(shí)時(shí)，也可以使用。

游戲業(yè)界的“新技術(shù)開(kāi)發(fā)”，并不要求物理的正確，而是要有說(shuō)服力，看起來(lái)足夠好。這樣理解的話(huà)，游戲業(yè)界的新技術(shù)開(kāi)發(fā)，必須在各種各樣的限制條件中來(lái)解決。

FFXV的布料模擬和毛發(fā)模擬

接下來(lái)的話(huà)題是，F(xiàn)FXV中導(dǎo)入的物理模擬。

首先，我們對(duì)FFXV中的【布料模擬】（Cloth?Simulation）進(jìn)行一個(gè)說(shuō)明：

布料模擬，到底是基于頂點(diǎn)還是基于骨骼來(lái)實(shí)現(xiàn)？FFXV選擇了后者。

布料模擬在通常情況下，一般的實(shí)現(xiàn)是：對(duì)生成對(duì)象的布料模型（例如衣服）的低多邊形版本的模型，在頂點(diǎn)單位上進(jìn)行模擬的方法。但是在FFXV里，為了模擬出角色運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)翻弄布料的效果，在犧牲一些物理上正確規(guī)律的同時(shí)，可以按照美術(shù)師的想法來(lái)運(yùn)動(dòng)，采用了在布料里加入骨骼的“基于骨骼的模擬”的方法。

對(duì)采用這種方法的理由，Rungjiratananon解釋是“SQUARE?ENIX的美術(shù)師更習(xí)慣在3D模型里配置骨骼“。美術(shù)師想要運(yùn)動(dòng)的要素，要預(yù)先準(zhǔn)備好。

實(shí)際的FFXV中，把物理模擬的真實(shí)結(jié)果，通過(guò)美術(shù)師以演出為主導(dǎo)來(lái)做Fake，取得運(yùn)動(dòng)平衡來(lái)表現(xiàn)，導(dǎo)入了像【0.0:軟】，【1.0?硬】這樣的骨骼運(yùn)動(dòng)的控制的正規(guī)化參數(shù)。另外，也加入了把實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備好的手工制作的動(dòng)畫(huà)，與基于骨骼的物理模擬的結(jié)果做合成的方法。把模擬的結(jié)果，通過(guò)美術(shù)師手動(dòng)修改來(lái)取得表現(xiàn)平衡的結(jié)構(gòu)也被導(dǎo)入了。

毛發(fā)模擬也是，導(dǎo)入了很容易反映美術(shù)師表演意圖的結(jié)構(gòu)。關(guān)于毛發(fā)模擬，實(shí)現(xiàn)了頭發(fā)隨風(fēng)的飄動(dòng)，激烈的戰(zhàn)斗動(dòng)作中的擺動(dòng)，這樣柔軟的毛發(fā)運(yùn)動(dòng)。另外，因?yàn)橐灿?角色特有形象"的漂亮發(fā)型不能破壞的“維持發(fā)型”的要求，和布料模擬一樣，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)骨骼來(lái)模擬毛發(fā)的運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

毛發(fā)是通過(guò)物理模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)真實(shí)的搖擺，但無(wú)論任何情況下，角色的發(fā)型不能崩壞（在真實(shí)的物理環(huán)境中，這不可能）。而且FFXV里，也需要對(duì)應(yīng)美術(shù)師方面手動(dòng)調(diào)整的要求。

為了同時(shí)支持模擬毛發(fā)運(yùn)動(dòng)和維持頭發(fā)風(fēng)格這兩個(gè)需求，在毛發(fā)模擬上，導(dǎo)入了可以靈活控制的【柔軟毛發(fā)的約束條件】和【堅(jiān)硬的毛發(fā)的約束條件】來(lái)對(duì)應(yīng)不同的環(huán)境情況下的要求實(shí)現(xiàn)了可以讓毛發(fā)變得柔軟或堅(jiān)硬的靈活的系統(tǒng)。

使用這個(gè)系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)角色接近靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，要維持頭發(fā)風(fēng)格，毛發(fā)就要變得很硬；而在運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了一直讓角色保持漂亮的造型，就選擇讓頭發(fā)風(fēng)格崩壞，這樣更容易受到毛發(fā)模擬的控制。在物理現(xiàn)實(shí)中，毛發(fā)是根據(jù)負(fù)荷移動(dòng)和風(fēng)力來(lái)擺動(dòng)，運(yùn)動(dòng)對(duì)發(fā)型一定會(huì)有影響（這是學(xué)術(shù)界的態(tài)度），但在游戲業(yè)界，必須要重視角色的形象，優(yōu)先考慮漂亮的毛發(fā)運(yùn)動(dòng)而無(wú)視物理法則是在商業(yè)上很合理的。

根據(jù)角色的情況，變成【維持發(fā)型的硬的頭發(fā)】或是【搖晃的柔軟頭發(fā)】。

本文作者：Garfield，現(xiàn)任職于點(diǎn)融技術(shù)部Social團(tuán)隊(duì)，游戲引擎 tyo Engine 及 tyo Engine Revolution作者，對(duì)尖端渲染技術(shù)擁有濃厚興趣，曾就職于多家游戲大廠(chǎng)參與游戲引擎研發(fā)相關(guān)工作。