Наверняка вы слышали о серии игр The Legend of Zelda и, возможно, играли в какую-то из её частей. Она славится не только увлекательным геймплеем, захватывающей историей и интересной графикой, но и её влиянием на игровую индустрию в целом. Разные части The Legend of Zelda оказали огромное влияние на такие игры, как Grand Theft Auto, Dark Souls, Assassin’s Creed IV, даже The Witcher III!
ICE GAMES подготовила для вас небольшой экскурс о том, как игры о Зельде поменяли представление индустрии о мультяшной графике в играх, как она устроена и какими техниками разработчики по всему миру пользуются, чтобы превратить игру в мультфильм.
GameCube и анонс The Legend of Zelda: The Wind Waker
Мы начнём сегодняшнее путешествие немного издалека, с игры, без которой Breath of The Wild или Tears of the Kingdom не существовали бы в таком виде, в котором они есть сегодня.
В начале нулевых в свет вышла консоль GameCube, являющийся конкурентом Xbox и PlayStation 2, предоставляя новые технические возможности по сравнению с предшественниками нового поколения. Популярными были такие игры, как Halo, Grand Theft Audo: Vice City, Metal Gear Solid 2 и другие. С появлением новых технологий графика в играх становилась сложнее и обрастала новыми деталями и нюансами. На фоне демонстрации возможностей новой консоли Nintendo анонсирует свой новый крупный проект, которым стал The Wind Waker.
Графика этой части стала для игрового сообщества… Неожиданностью. В отличие от упомянутых ранее игр, в которых она выглядит серьёзно, почти что по-взрослому, The Wind Waker выглядел простовато. Персонажи казались «мультяшными», а окружение очень примитивным. Но это только на первый взгляд!
Cel-шейдинг
Освещение в играх никогда не было простой задачей, и даже двадцать лет назад добавить таковое в игру было очень сложно (но, в отличие от сегодняшних игр, тогда мешали ещё и большие технические ограничения).
Nintendo решили не идти за трендами и решили заново рассмотреть очень популярную в мультипликации технику cel-шейдинга.
Cel-шейдинг, по сути, является имитацией ручной рисовки, широко используемой в комиксах, мультфильмах и различных анимациях. Техника характеризуется наличием жёстких контуров, матовыми поверхностями, ограниченным количеством цветов и резкими переходами светотени. И такой стиль стал ключом к графике игры и открыла новые возможности для некоторых современных крупных и инди проектов.
Чтобы понять, как разработчики смогли добиться такого эффекта в трёхмерной игре, нужно сначала разобраться в том, как работает освещение. На самом деле, техники здесь используются максимально простыми, и для их понимания не нужно знать интегральное исчисление и считать производные в уме.
Освещение для чайников
Как вам скорее всего известно, модели в играх состоят из полигонов (чаще всего треугольников). У них есть вершины. Для каждой такой вершины можно хранить самую разнообразную информацию, необходимую для того, чтобы нарисовать модель.
Любой вершине нужна позиция, чтобы знать, где нужно нарисовать полигон модели. Кроме этого вершины иногда красят в разные цвета. Если у вас есть текстурка персонажа, нужно добавить вершинам текстурные координаты, которые говорят программе, какие части текстуры нужно наложить на полигон.
Для освещения же нужны нормали, такие векторы, которые показывают, в какую сторону от модели эти вершины смотрят. Дальше делаем очень простую вещь: смотрим, насколько вершины направлены в сторону солнца (или любого другого источника света). Если направление попадает в источник, то вершина считается полностью освещённой. Если она смотрит в противоположную от солнца сторону, то вершина находится полностью в тени. Всё остальное посередине будет освещено частично. Таким образом на модели у нас получается градиент, в котором яркой будет та часть, которая направлена к свету.
Хоть это и подходит для большинства игр, это не то, что нас интересует. Нужно сделать из игры мультик! Едем дальше.
Делаем из обычного освещения стилизованное
Освещённость можно представить в виде числа от 0 до 255 (как каналы цветов в любом редакторе изображений). 0 соответствует полному затемнению, а 255 — максимальной яркости. Если расположить все значения в ряд, получится плавный чёрно-белый градиент. А чтобы добиться резких переходов светотени, сделаем новый, в котором всего два цвета — белый и чёрный, — с резким переходом посередине, и при расчёте освещения подменим один градиент на другой. Тогда получится так, что по-разному освещённые места будут одинаково яркими, а все места в тени будут полностью чёрными.
Мы уже близки к тому, чтобы получить то, что надо. Сейчас переход слишком резкий и не совсем подходит настроению игры, в котором частью стиля являются яркие, насыщенные цвета. Сделаем ещё одно изменение: покрасим тени и свет на модели в другие цвет!
Как подобрать цветовую палитру под разные локации
На самом деле, нет ничего сложного в техническом плане, чтобы поменять свет и тень на модели. Проблема в другом: как подобрать цвета, которые будут подходить тематике локации? Допустим, художники подберут цвета для какого-нибудь острова. Но в The Wind Waker есть смена дня и ночи. Хорошо, добавим ещё два цвета для ночного окружения. Внезапно пошёл дождь. Ладно, добавим ещё два для ночного дождя! Ой-ёй, мы уже забыли, что дождь может идти и днём! Дела…
Первый способ: придумать правила, по которым цвета будут меняться. Например, «возьми эти два цвета, ночью их немного сделай темнее и поменять тон на более холодный», «в дождь сделай цвет ещё темнее и уменьши насыщенность» и так далее. Это избавит разработчиков от некоторой головной боли по подбору цветов но сильно ограничивает от подбора цветовой палитры. А вдруг нужно будет поменять цвет для одной определённой локации?
Второй способ: просто перебрать все цвета и подобрать их вручную. Да, их будет много, да, важно ничего не упустить, зато у дизайнеров большая свобода действий. Всё-таки свобода была для разработчиков важнее, поэтому для основной палитры они пошли по этому пути. Но для некоторых эффектов, таких как свет во время удара молнии, или затемнение окружения, когда мы смотрим прямо на солнце, всё-таки решили выбрать первый способ. Комбинация различных подходов смогла дать необходимую свободу действий как художникам, так и программистам, и все были довольны (а игра получила тот вид, который нам известен).
Резюмируя сказанное выше, процесс графики можно разделить на три этапа:
1. Базовое освещение модели.
2. «Превращение игры в мультик».
3. Смена палитры цветов.
Настоящее время
В конце концов, The Wind Waker получила заслуженное признание и стала бессмертной классикой. Техника, используемая в игре, получила большое распространение и в будущем использовалась различными студиями и самой Nintendo в новых частях серии Breath of the Wild и Tears of the Kingdom. Разумеется, сама модель освещения стала гораздо сложнее и обросла огромным количеством деталей и нюансов.
Например, в Breath of the Wild появилась возможность освещать модели персонажей не только одним солнцем, но и окружающими источниками света, такими как фонари, огонь костра или факела (в The Wind Waker освещение принималось только от ближайшего источника или солнца). Переходов у светотени стало больше, благодаря чему появилась возможность имитировать не только матовые поверхности, но и другие типы материалов, такие как металл. Было добавлено среди прочих эффектов свечение по краям модели, благодаря чему проще отличать границы различных объектов. Таких мелочей можно насчитать не одну сотню.
Между прочим, железо всё ещё довольно сильно ограничивает разработчиков. Последние две части Зельды имеют огромный открытый мир, и чтобы во время его исследования процесс не превращался в слайд-шоу, приходилось идти на некоторые ухищрения и жертвы. Например, растительность и ландшафт, в отличие от остальных объектов, пропускают этап «мультяшности» и рисуются с использованием обычного освещения.
Надеемся, что сегодняшний обзор в мире компьютерной графики пролил свет (поняли, а?) на то, с помощью каких простых техник можно достичь мультяшности в играх. Важно понимать, что реализм — далеко не единственный способ сделать что-то красивое, отнюдь! Иногда даже наоборот, стилизация графики и не следование мейнстриму поможет проекту выделиться среди сотен визуально похожих. И The Legend of Zelda лишь одно из многих подтверждений этому.