Thách thức: Một nhà sản xuất game sử dụng công nghệ CGI cần tạo mô hình nhân vật trong thiết kế game dựa trên chuyển động của nhân vật thực tế bằng công nghệ quét 3D. Họ yêu cầu kết quả thu được cần có mức độ chi tiết cao trên trang phục là những bộ áo giáp kim loại thời Trung cổ đồng thời thu được đầy đủ từng chuyển động nhỏ của diễn viên.
Giải pháp: Artec Leo, Artec Studio, Maya, Substance 3D Painter, ZBrush, Marmoset Toolbag
Kết quả: Các nhà sản xuất game có thể tạo ra những bản sao y hệt của bộ áo giáp thời trung cổ của người Montenegro, được chụp ở độ phân giải cao với độ chính xác đến mức có thể sử dụng cho CGI.
Tại sao nên lựa chọn giải pháp từ Artec 3D?
Chế độ Artec HD và chức năng không dây của Leo cho phép chụp các bề mặt có độ bóng cao trên trang phục, điều mà các phương pháp chụp ảnh trắc lượng khác khó xử lý được. Kết hợp với các công cụ chỉnh sửa với thuật toán hàng đầu trong ngành quét 3D của Artec Studio, các lỗ hổng trong dữ liệu cũng có thể được lấp đầy và độ phân giải được tối đa hóa, giúp cho hình ảnh thu được đạt được chất lượng kết cấu tốt nhất có thể.
Khi nói đến việc biến con người, vật thể và môi trường ngoài đời thực thành các mô hình phim ảnh, trò chơi điện tử và truyền hình giống thật, thì phép đo ảnh vẫn là tiêu chuẩn của ngành.
Trước đây, việc tái tạo hình ảnh trong thiết kế game thường được thực hiện với rất nhiều máy ảnh thu lại vật thể từ nhiều góc độ, sau đó tạo mô hình bằng các xếp chồng các bức ảnh có độ phân giải cao này để tái tạo chính xác các vật phẩm vật lý trong thế giới ảo. Tuy nhiên, ngày nay, quét 3D đang nhanh chóng nổi lên như một giải pháp thay thế nhanh hơn, linh hoạt hơn, với công nghệ này, các đạo cụ và mô hình nhân vật có thể được số hóa chính xác trong vài giây.
Những lợi ích này cũng không chỉ là lời đồn, công nghệ này đang thật sự nổi lên và có vị thế cao trong ngành. Cho đến nay, công nghệ quét 3D Artec đã giúp tạo ra mọi thứ, từ các mô hình trò chơi video quân sự có độ phân giải cao cho FPS trực tuyến World War 3, cho đến VFX thực tế đáng sợ cho bộ phim kinh dị Sleepy Hollow .
Với hiệu quả mà quét 3D đã mang lại như một công cụ CGI hiện đại, nhiều người sẽ tự hỏi: việc áp dụng công nghệ này có dễ dàng không? Và làm thế nào để chuyển đổi các bản quét thành hiệu ứng hình ảnh? Rất may, chuyên gia của Artec Mikhail Shumikhin sẽ hướng dẫn bạn từng bước trong quy trình và giải thích cách tối ưu hóa kết quả.
Số hóa nhân vật hiệp sĩ với áo giáp sáng chói
Bất kể bạn nhìn vào game ở đâu, dù là Dark Souls, Dragon Age hay vô số tựa game lớn khác, áo giáp hiệp sĩ đã trở thành hình ảnh phổ biến – đây là xu hướng trang phục mà các nhà phát triển dường như sẽ không từ bỏ.
Đó là lý do tại sao Shumikhin chọn áo giáp cho bản demo quét 3D của mình. Khi mượn nó từ bảo tàng lịch sử sống Kotor thời Trung cổ , nơi các nhà bảo tồn và diễn viên giữ cho lịch sử của đất nước sống động bằng cách phục chế và biểu diễn trong trang phục thời kỳ đó, anh ấy muốn cho thấy cách quét 3D có thể thu thập ngay cả những bề mặt khó nhất thông qua trường hợp sử dụng có liên quan đến ngành.
Sau khi xác định được trang phục để chụp và thuyết phục một đồng nghiệp làm người mẫu nhân vật, Shumikhin bắt đầu quét 3D chúng bằng Artec Leo . Với tốc độ quét 35 triệu điểm/giây, Leo có thể số hóa toàn bộ vật thể và con người trong vài giây. Điều này, cùng với bản chất không dây của thiết bị, khiến quá trình số hóa trở nên nhanh chóng và đơn giản.
Để tính đến các chuyển động nhỏ khi số hóa các diễn viên như vậy, Shumikhin khuyên nên chia bản quét thành nhiều phần. Trong dự án áo giáp của mình, ông cho biết điều này giúp ông “kiểm soát chất lượng tốt hơn” và cho phép ông tránh “các hiện vật do chuyển động nhẹ gây ra”.
Được hỗ trợ bởi AI, Chế độ HD – một tính năng dành cho người dùng Leo và Artec Eva giá rẻ đã được kiểm nghiệm theo thời gian – cũng giúp tối đa hóa độ phân giải và giảm thiểu dữ liệu bị mất do độ sáng.
“Công cụ tái tạo HD là một công cụ cực kỳ hữu ích”, Shumikhin giải thích. “Điều này cho phép bạn tăng lượng dữ liệu bạn có thể tích lũy, thu thập nhiều hơn gấp 2, 4 hoặc thậm chí 8 lần. Với Leo, bạn cũng có thể tạm dừng quét, di chuyển sang phía bên kia của vật thể và tiếp tục”.
“Ưu điểm lớn nhất của máy quét 3D của chúng tôi là tính di động và chất lượng chụp kết cấu và hình học. Chúng có thể dễ dàng được vận chuyển đến bất kỳ nơi nào trên thế giới để chụp các vật thể có độ phân giải cao.”
Làm sạch lưới trên Artec Studio
Trong quá trình sắp xếp và chuẩn bị bản quét để xuất, nỗ lực của Shumikhin đã được thúc đẩy bởi các công cụ tiên tiến có trong Artec Studio . Cụ thể, ông cho biết tính đơn giản của thuật toán đăng ký toàn cầu của phần mềm xử lý dữ liệu và chụp quét khiến nó trở thành một cách nhanh chóng, thân thiện với người dùng để sửa lỗi và tạo lưới chất lượng cao nhất từ các khung hình đã chụp.
Khi nói đến việc tối ưu hóa độ phân giải trong quá trình hợp nhất quét, Shumikhin có một mẹo hàng đầu dành cho những người muốn sao chép quy trình làm việc của anh ấy. Để có kết quả tốt nhất, anh ấy đề xuất đặt độ phân giải hợp nhất của họ thành 0,5 mm, không nhất thiết phải là 0,1 mm đầy đủ mà Eva và Leo có thể đạt được.
Tương tự như vậy, Shumikhin nói thêm rằng công cụ lấp lỗ của Artec Studio cực kỳ hiệu quả trong việc lấp đầy mọi khoảng trống lưới, nơi phản xạ ngăn cản việc thu thập dữ liệu đầy đủ và ông cũng không sử dụng kết cấu ảnh – một tính năng có thể tăng độ phân giải hơn nữa.
“Artec Studio có một thuật toán rất tuyệt vời để tạo kết cấu và đăng ký ảnh”, Shumikhin cho biết. “Với thuật toán này, bạn có thể tạo ra các mô hình cực kỳ chi tiết. Trong dự án này, tôi đã chụp được các kết cấu chất lượng cao như vậy bằng Leo mà tôi không cần sử dụng nó, nhưng tạo kết cấu ảnh sẽ rất hữu ích cho nhiều người khác”.
Chuyển từ lưới sang mô hình
Sau khi sắp xếp lưới, Shumikhin đã gửi nó đến một số chương trình của bên thứ ba để tạo kết cấu, dựng hình và giải quyết một vấn đề mô hình CGI phổ biến khác: tính đối xứng. Ông gọi việc đạt được điều này là “quy tắc cơ bản” để tạo ra các mô hình sẵn sàng cho trò chơi điện tử.
Vì hầu như không thể khiến các diễn viên đứng đối xứng chính xác, ông cho biết các lưới cần được san phẳng kỹ thuật số thông qua phần mềm chỉnh sửa. Để đạt được điều này, Shumikhin khuyên bạn nên xuất lưới sang các nền tảng như ZBrush, nơi các cạnh trái và phải của chúng có thể được phản chiếu và sử dụng làm ‘hướng dẫn’ để làm cho chúng đối xứng hơn.
Sau đó, Shumikhin xuất mô hình của mình sang Maya để tạo hình học đa giác thấp và tận dụng các công cụ bố cục UV của phần mềm (để lập bản đồ kết cấu) trước khi gửi đến Marmoset Toolbag và Substance 3D Painter.
Với Toolbag, Shumikhin sau đó đã render mô hình của mình và hoàn thiện ánh sáng của nó, trước khi đưa vào kết cấu. Tuy nhiên, trong khi thiết lập kết cấu bản đồ tiêu chuẩn là đủ cho hầu hết các mô hình, anh ấy khuyên bạn nên giảm chúng xuống 4K trước để giảm thiểu kích thước tệp. Sau khi làm sạch kết cấu trong Substance để “cách điệu”, anh ấy đã gửi mô hình trở lại Maya để thêm tóc thực tế vào nhân vật của mình thông qua plugin Ornatrix của phần mềm.
Cuối cùng, sau khi hoàn thành việc tạo kết cấu, anh ấy chỉ cần sử dụng công cụ tạo khung xương tự động và ‘lột da’ của Maya để chuẩn bị cho hoạt hình hoặc lắp ghép. Vì có “một cộng đồng lớn những người làm việc trên Maya”, anh ấy nói thêm rằng đây là nơi hoàn hảo để “tìm câu trả lời cho những câu hỏi thường gặp và nhận lời khuyên” về việc lắp ghép và các phần khác của quy trình.
Quét 3D: tương lai của CGI?
Sau khi thành công trong việc biến một diễn viên và bộ áo giáp thời trung cổ thành một nhân vật hoạt hình hoàn chỉnh, Shumikhin tin rằng quy trình quét 3D của ông hiện có thể được những người khác xây dựng và sử dụng – không chỉ riêng những người trong ngành công nghiệp CGI.
Trong khi là một chuyên gia quét, Shumikhin cho biết vai trò của anh “không đòi hỏi một bộ kỹ năng mở rộng” về mô hình trò chơi điện tử. Thay vào đó, anh lập luận rằng “nhiệt huyết bên trong và mong muốn phát triển” của anh đòi hỏi anh phải “có những khám phá tuyệt vời và kiên trì trong 3D”.
Vì vậy, anh hiện đang khuyến khích những nghệ sĩ 3D đầy tham vọng khác noi gương anh và “tìm kiếm những bài học và thủ thuật mới để áp dụng”, đồng thời sử dụng công nghệ quét để phát triển mô hình của riêng họ.
“Mọi thứ chúng ta thấy trong thế giới hiện đại đều có thể được tái tạo dưới dạng mô hình 3D. Theo cách này, máy quét 3D đại diện cho cầu nối giữa thế giới thực và ảo”, Shumikhin kết luận. “Với các studio trò chơi, công ty phim ảnh và ngành công nghiệp VR tiếp tục cần nội dung VR chất lượng cao, điều này có thể được cung cấp bởi quét 3D Artec và Artec Studio”.
“Quét 3D đã trở thành một giải pháp tối ưu cho ngành kỹ xảo, cụ thể là hoạt động chế tạo đạo cụ, không gian, trang phục, phương tiện, nhân vật và diễn viên có độ chân thực cao.”