Thursday, April 16, 2009

卡通渲染,技术次世代的阿司匹林?

-引子-
2007年10月17日,著名老牌电视游戏制作商CAPCOM在伦敦召开的秋季游戏发布会上正式公布了格斗游戏经典 “街头霸王”系列的最新续作:《STREET FIGHT4》。在展会当天放出的一小段水墨渲染效果概念宣传动画直叫众多饱受续作真空期煎熬的爱好者大呼叫好。随后,2007年12月7日,游戏画面与模式类型正式公布:角色、场景皆为3D建模,但操作方式与格斗系统保持了2D格斗游戏的传统。同样,伴随着消息的流出这一次亦有实战视频公布。然而让人颇觉意外的是,在这段建模精美动作流畅打击感有板有眼深感厂商诚意的新宣传视频中,隐隐约约总有些违和的感觉存在——那么,问题究竟出在哪里?

-2D还是3D,技术还是乐趣,这依旧是个大问题-
毫无疑问,在这个DirectX10已然成为游戏开发新基准的次时代,信奉技术能解决一切的技术论原教旨玩家只要乖乖向诸多头牌大厂献上高端硬件祭品,便可以安然享用次世代惊艳画面所带来的亦真亦幻炫目感官刺激。即便是那已然发福迈入中年的发哥,只要上供的CUP显卡内存以及硬盘空间足够强劲,照样可以顺从玩家的驱使在硕大的LCD上展示表演白鸽子弹交缠的袁式暴力美学。拜诸多严格遵守摩尔定律发展技术的软硬件商家努力所赐,如今在个人电脑上展示细腻如真的游戏世界并非妄想。然则诡异的是,享受着高度拟真游戏画面的玩家在目不暇给眼花缭乱的同时,作为游戏最重要的价值要素——娱乐性或者通俗点来说游戏的乐趣,却并没有随着进化效率一日千里的画面技术一起提升到新的高度。不少以画面为卖点的游戏却让众多玩家纷纷产生不慎吃到一片名牌鸡肋的糟糕感觉,这究竟是为什么?让我们从问题的本原看起:没错,技术的进步使得游戏制作越发走上了工业化产业化的轨道,使得传统的精工细作与严格测试在越来越快越来越商业化的游戏生产流程上所占的比重日渐式微。经历过2007年次世代游戏浪潮的玩家都知道,虽然可以肯定依旧有不少坚持原则的厂商创造出了一部部品质精良的大作让玩家叫好连连,但同时更有为数甚多让人根本感受不到什么厂商诚意的平庸甚至低劣之作堂而皇之地占据了商品货架的一席之地。诚然,不得不承认每年都会有那么几个优化糟糕塞满臭虫的花哨玩意儿留在玩家的一年回顾备忘录里,但让人忧心的是,在刚刚逝去的2007年中,这些平庸甚至可以说糟糕的产品列表中竟不乏一些画面看上去已然十全九美的准次世代大作,实在是发人深省。事实上,不仅仅是硬件更新换代淘汰激烈的PC游戏界,就连硬件标准相对稳定的TV GAME业界里这种现象也丝毫不鲜见:硬件大牛SONY的掌机PSP沦为模拟器与视频播放器平台已是旧闻,老牌游戏商任天堂不以高端硬件技术为卖点的新掌机NDS大卖特卖也不新鲜;财大气粗的技术大鳄微软隆重推出的XBOX后继者XBOX360,以及同样以技术为卖点的SONY全力推出的次世代主机PS3居然无法压制硬件水准完全没有实质提升的任天堂新主机Wii;然而若是一定要选出这番技术发展与游戏乐趣脑体倒挂闹剧的最高潮,则是非任天堂于2004年推出的Famicom Mini系列莫属——一系列源自红白机的8位经典游戏在GBA上进行了一次美其名曰“回归乐趣”的原汁原味移植,最终这些成本低廉到吓人的超级冷饭整整卖出了上百万份。真不知道奉行技术至上的名家大厂看到任天堂这笔无异于空手套白狼的入账时心里是个什么滋味。
金玉在外,败絮其中,紧随潮流进步的玩家自然不是傻瓜,这种面子工程或许可以骗得一时一季的可观财年收入,却丝毫买不到玩家信任的金字招牌。另一方面,面对这游戏越做越华丽乐趣却越玩越凋零的尴尬局面,精于算计的游戏商自然不会做出一条道走到黑的黔驴式解决方案。回顾2007,作为玩家的我们可以看到那些甘于进取者努力的成果:来自波兰的CD Project公司买下了著名RPG《无冬之夜》的Aurora游戏引擎使用权,由15个人齐心协力在去年交出了这样一部奇迹般的作品:单一固定的主角与职业设定,没有联网对战合作模式且不以光怪陆离的次世代图形技术做噱头,完全依靠上佳的美工、系统设计与精彩的剧情当卖点,最终在全球范围内卖出了上百万份——这部神奇的游戏就是在2007年末获得了Gamespot读者选择奖的《狩魔人》。另有一支仅由两名成员组成的独立工作室Bit-blot,完全抛弃了3D技术转而用纯粹的2D手绘画面构建出了一部风格清新、系统完善的海底冒险游戏(国内常见译名为《安琪拉之歌》),在收获了超过两百万的点击下载量后顺利摘得了07年独立游戏节排名第一的桂冠。很显然,时代在进步,技术在飞速发展,但对于游戏而言,娱乐性依旧是摆在重要性首位的玩家向第一要素。技术并不是唯一的选择,出路是开放的,顺理成章,在以上例子中提到的“回归2D”与“改良游戏引擎”之外,以“2D与3D优势融合”为思路而提出的解决方案自然也是存在的,那就是卡通渲染。

-看上去,嗯,果然美轮美奂!-
卡通渲染,英文名Cel-shaded/Toon Shading/Cartoon Rendering,简单的来说,即是以缺乏明暗过渡与高光的光影构建环境效果,在3D模型上采用卡通风格的纹理和贴图进行渲染。一般来说这项技术的关键在于边界(outline)的绘制,即是在单个多边形所拥有的边界、两个多边形共有且夹角大于阀值的边界、不同材质的两个多边形的公共边界和对于观察者镜头而言朝向不同方向的两个多边形所共有的边界等进行被称为“边缘着墨”的处理,从而得出墨线勾边的特殊视觉效果。当然,具体实现这些内容的手段方法很多,即便是最大众化的3DS MAX实现这种效果如今也并非难事。和一般3D渲染技术相比,卡通渲染由于侧重点与目的并非为表现真实的场景事物,在实际执行中既不需要精密的建模更不需要复杂真实的贴图与材质,甚至连环境光影效果的需求也要比追求真实的常规3D渲染技术低得多。显而易见,低精度建模所使用的低面数模型可以有效缓解显示处理单元多边形运算填充的压力,而简单的纹理与材质则是降低临时存储器吞吐量的最直观方案,更不用提光影渲染负担一并减轻的锦上添花。然而卡通渲染的优势远不仅仅局限于技术领域,它的真正价值在于可以行之有效地填补2D与3D画面之间的风格落差——我们都知道,卡通艺术的最大卖点在于源自真实却又极力夸张的非写实风格。以前文提到的为例,我们都知道,虽说相比于大多数夸张程度天马行空的卡通形象而言,街头霸王的人物设定还算是相对写实的,但我们依旧可以在隆与肯两位角色的身上看到比脑袋还粗大的肱二头肌——很夸张是不是?以现实眼光标准来看的确如此,但如果放在卡通风格的环境下则全无大碍。我们从小接受的观念与印象完全可以修正夸张形象与真实事物间的差距,转而把注意力全数集中到这种效果夸大所带来的新奇感官刺激上。然而当这所有的一切变为3D时,3D渲染中趋向真实的光影图像渲染技术使得2D卡通印象所带来的落差修正全数失效,我们看到的不再是两个会动的漫画人物互相拳来腿去生死搏杀,而是……而是什么?估计各人有各自的答案,至少笔者我在第一次看到这对化2D点阵为3D模型的老战友时,第一印象是很不厚道的金刚VS泰山……这也就是3D化的街霸尽管依旧拳拳到肉却照样让人不由得感到有些不协调的真正原因。对比下STREET FIGHT4宣传动画与实际游戏画面给人带来的不同感受,我们很容易体会到卡通渲染以及类似技术在2D向3D画面理念转换变革中发挥出的优异过渡引导效果。从理论上讲,卡通渲染的确是可以比较现实地弥补3D游戏开发技术难度与画面风格表现力鸿沟的可行方案,然而事实是否真的是如此理想化呢?让我们接着看下去。

-理论≠现实-
从厂商的角度来看,卡通渲染这种技术思路相对简单的解决方案最适于应用在程序技术力量相对较薄弱且周边玩家群体中对2D传统游戏依旧保持有旺盛人气的地区——于是几乎是理所当然的,不少日系游戏开发厂商与个人纷纷对这种看上去似乎一举两得两全其美的过渡方案产生了浓厚的兴趣。OK,下面就让我们以日系卡通角色经由卡通渲染而3D化产生的问题说开去:
从技术特征的角度来讲,卡通渲染尽管采用了较简单的模型、贴图与纹理材质,在一定程度上缓解了技术角度上的开发难度,但相应的,若想用这些相对单调的素材构建出一个足够丰富吸引人的3D游戏世界,游戏美工需要投入的精力不见的会比挖空心思降低模型面数减轻系统处理压力以防崩溃来得少。与次世代更偏向理论与技术的工作相比,游戏美工在卡通渲染中的精力投入反倒和传统2D游戏精心编绘点阵图时做出的努力有点像,更加接近艺术家而不是流水线生产负责工程师——对于依旧保持着敬业传统的厂商而言,这似乎并不是什么大难题。
但是,如果说材质纹理的单一引发的创作素材匮乏还可以通过美工的努力来缓解的话,那么接下来面对的问题就不是这么简单便能解决的了。喜欢看日式漫画的朋友都知道,日式卡通漫画人物脸部的最显著特征就是尺寸硕大的眼睛小到只有一个点的鼻子——至少主流风格如此。如果在纸上描绘这种形象自然不会有什么大麻烦,然而当2D角色转换为3D模型时,伴随着光与影许多问题立刻暴露无遗。先以日系卡通角色那比例颇为夸张的眼睛为例,的确,这种水汪汪的大眼睛为艺术家处理人物表情提供了尺寸足够大的基础,在动画与漫画中我们经常可以体会到由角色瞳孔与虹膜的明显收缩变化而产生的直观浅显内心活动变化,那么这一切是否可以全盘搬到3D模型上面呢?瞳孔和虹膜自然不是难题,简单的贴图处理即可还原动画里的效果,但是眼球本身则是个大麻烦:直接做成两个球体嵌进眼眶中是万万不行的,要知道往那么大的眼眶中强行塞进一对符合其比例的眼球的话,所产生的唯一笑果就是让角色的脸上凭空冒出两个灯泡似的球型凸起。关于这方面有一个著名的3D样例可作参考,那就是……E.T。所以说,要想保持日式卡通角色的五官比例来进行3D化建模,眼球露出部分进行压扁是必须的,但如此一来却又未免会让人产生鱼眼的印象……想象一下,当一名玩家梦想中的卡通角色终于活灵活现地出现在面前,倘若该玩家一时兴起拉近镜头给自己的心仪角色来个脸部特写,结果赫然发现自己所倾心的卡通MM(日式画风的男性角色眼睛比例相对没那么夸张,但男性角色在日式游戏中露脸的概率有多高大家都清楚)居然长着一双外星人似的灯泡大眼(天哪……)或一对扁平内陷形似某种水栖冷血卵生生物眼球的眸子……无论是那种情况都是一样的糟糕,是不是?
其实,卡通渲染技术中最大硬件的麻烦并不是古怪的眼球——至少那煞风景的眼睛还能通过限制摄像机自由令玩家对角色可远观不可近看来消极应对。光与影的问题才是真正让艺术家头疼的大麻烦,还是让我们用例子来说话:日式画风中卡通角色的鼻子往往只是一个小小的凸起,而现实中人脸上的鼻子作为脸部五官最为凸出的部分,在光线照耀下从鼻梁到鼻尖自然会产生明暗交界线与阴影,使得脸部层次分明轮廓清晰形象饱满——让我们再来看看这一切在3D化的卡通角色上又会有什么效果:很明显,小巧的鼻尖与几乎被忽略的鼻梁根本不足以产生足够深度的阴影令角色脸部产生明暗层次。不仅如此,由于卡通渲染技术中的阴影缺乏明暗过渡,在实际渲染出的画面中往往会令场景缺乏深度与立体感,这也就是为什么许多采用了卡通渲染技术的游戏对阴影的处理往往暧昧不清的真正原因。以上列举的两个例子仅仅是卡通渲染技术实际应用麻烦中的代表而已,实际上,由于卡通以夸张放大为主要表现方式的艺术特色,许多在日常中平淡无奇的东西一旦卡通化都会被扭曲夸张得不着边际——这种现象在一些西方卡通作品中尤为多见。如果是动画漫画还好,可以让艺术家手工修正阴影与光线什么的——但把这一切交给毫无感性不懂变通的机器去做又会如何呢?最直观的下场可以看看前阵网上所流行的作诗机器人。
说到底,卡通渲染的确是一种另辟蹊径能有效解决技术开发难度的方案,但它绝对不是能解决一切问题的无忧之选,若想真正发挥这种技术的功效则投入的精力并不见得会少上多少——那么,新的问题出现了:到底这种看似只是表面功夫且应用局限重重的手段有什么实际意义呢?其实,关于这个问题,电影这种更成为熟的影像艺术早就给出我们了更明确的答案。

-第八艺术的启示-
1.黑暗扫描仪/A Scanner Darkly
导演:Richard Linklater
主演: Keanu Reeves
上映年度: 2006
这是一部由小说改编的电影,原作者菲利普·K·迪克是个作品电影化的名人,我们比较熟悉的《银翼杀手》、《少数派报告》以及《记忆裂痕》都是出自这位已故作家的手笔。再来看看演员阵容,基努·里维斯的大名诸位应该不陌生吧?一个大名鼎鼎作家的本子,一个鼎鼎大名演员的主演,再加上神奇的图形技术——实际上这部片子真正的卖点在于影片画面的风格:真人实拍+CG后期处理产生了亦似油画亦似水彩的画面效果,看上去端的是光怪陆离超现实得不行——三个炙手可热的噱头凑在一起,似乎已然预示了此片必将在电影史上写下重重的一笔——很可惜,尽管拼凑了这么多可以成为经典的基本元素,这部片子实质上实在不是一部好看的电影:磕磕绊绊的叙事流程,支离破碎的台词故事,个性散漫的人物角色,这糟糕的一切再加上那光影配色效果一塌糊涂让人心烦意乱的卡通渲染风格画面……欣赏这片子真是场不折不扣的噩梦。或许我们可以从这部混乱的片子里看出导演想最大限度还原原作的苦心,但电影和小说毕竟是两个概念各自拥有不同的叙事理念,不是么?
2.复兴/Renaissance
导演:略
主演:略
上映年度:2006
平庸的剧本,默默无闻的导演和演员使得这部片子注定不可能成为内涵经典——但有一点是必须强调的,那就是这部法国出品的电影画面:几乎所有的镜头都是由黑白二色构成,如果说这样的例子还有辛德勒的名单和罪恶之城——那么完全舍弃灰度又如何?没错,这部片子的整体画面风格就是这个调调:真人拍摄,后期CG加工抹去所有多余的色彩,甚至连过渡的灰色都是奢侈的。如果真要给整部片子下个定义,会动的版画倒是个不错的形容词。最难能可贵的是,这种萧条阴冷的画面风格与那个老套但依旧黑暗的故事背景结合得可谓天衣无缝,完美地勾勒出了整个阴谋与整部电影意境的沉重肃杀。的确,这并不是一部值得反复品味的经典巨作,但至少这是一部非常优秀的视觉佳作。
看过以上两个例子,卡通渲染技术的真正意义想必已是在诸位的眼前展示得一清二楚……什么?不同类型的艺术表现手段经验不能随意套用?很好,那就我们再来看看第九艺术又会告诉我们些什么吧:
1.苦涩之血/Vigil Blood Bitterness
制作公司:Freegamer
发行时间: 2007/8/3
如果你对上文我所介绍的第二部影片感兴趣,那么这部游戏的画面一定也会吸引你的注意力…是的,一样的黑白主色调——当然这部游戏的色彩元素是要更丰富一点,不过实际突兀程度有增无减。古怪的角色与环境设计使得整部游戏看上去犹如一幅会动的抽象派绘画……但它的确是一部可以交互的游戏,这看上去真的很棒很另类,是不是?如果保持远观而不亵玩的态度,那么这部看上去十分诡异的东西的确还是有点意思……一旦上手则完全不是一回事。首先,这是一部第三人称冒险游戏,解除谜题和机关开道前进的那个类型。然而在这部游戏里当鼠标指针移到可以互动的物品上时却压根没有明显的提示——再加上这单调的颜色与诡异的画面风格,其余且不论,游戏一开始的某个古怪的大门一般玩家若不细看都休想辨认出来。游戏的优化不怎么样,进出程序时可以感到明显的滞顿,每次进入游戏都需要重新设定分辨率,即便是把分辨率调高在游戏画面上依旧可以看到明显的锯齿——然而就是这么一部制作简单甚至可以说是简陋的作品存盘读取起来居然也是不可思议地迟钝……看到这里,还真有人愿意来试试么?
2.咕噜小天使/Gurumin
制作公司:Falcom
发行时间:2005/11/08
提起Falcom,想必各位接触过日产PC游戏的玩家都不会陌生。作为一家典型的日式老牌游戏企业,在Falcom的身上我们可以看到无数传统日式游戏厂商的标志性风格:商业规划精打细算,产品设计做工严谨,尽一切努力让玩家享受从上手到结束的完整流畅游戏乐趣。从技术的角度来看,Falcom的确不是什么名门大厂,其产品设计理念也丝毫谈不上前卫另类,但它依旧以对玩家负责的态度创作出了一部部颇受好评的精良之作——双星物语是如此,YS系列是如此,英雄传说系列也是如此,而这部全3D的Falcom试验之作Gurumin同样也是如此。从画面上看,Gurumin采用的同样是色泽艳丽明暗分明的卡通渲染技术,值得一提的是,这一次Falcom非但没有像传统卡通渲染一样在边界线上大做文章,反倒是把这些黑色的线条统统给抹了个干净。一般来说,缺乏边界线描绘的卡通图像都会有物体轮廓不分明画面构图散乱的硬伤,但在这部Gurumin中我们却感不到什么不协调的糟糕印象,原因何在?奥秘就在游戏整体设计与画面风格的绝妙结合上。回想一下,没有黑色的铅笔线桎梏,只由一片片单纯的色块组成的绘画是什么?没错,就是我们年幼时的涂鸦。对于Gurumin这部游戏来说,Falcom对游戏构成要素的精妙把握与高明的整合技术可谓体现得淋漓尽致:用童年涂鸦似的画面将一个清馨的童话故事娓娓道来,再加上动听的音乐与舒适流畅的系统操作,糅合得出了这样一部虽不能刺激玩家肾上腺素分泌但的确充满乐趣的美妙游戏来。事实上,Gurumin的成功背后隐含的正是Falcom一贯的责任感与敬业精神,它的成功绝对不是偶然。
OK,两个第九艺术的例子看下来,结论想必已经在各位的眼前昭然若是:与其把卡通渲染当成一种减轻技术开发压力的折衷手段,还不如说它是一种革新进步的游戏开发理念更为恰当。如果仅仅把卡通渲染技术作为一种创造另类视觉表现效果的工具,那么最终的结果无非就是上文中提到的《黑暗扫描仪》与《苦涩之血》之类的不伦不类产物。只有将卡通渲染技术视为一种艺术表现手法与设计理念完全不同于传统3D渲染的新概念,合理地利用这种技术的优势回避弱点才可能获得满意的收效。说到底,卡通渲染技术并不是一颗缓解游戏次世代技术力量薄弱的厂商发展过渡期阵痛的阿司匹林,它的真正功效远没有这么简单:如果说写实风格3D渲染技术的目的是为了创造“可交互的高仿真虚拟世界”,那么卡通渲染技术的发展目标无疑就是“可交互的非写实感性风格世界”,而这才是卡通渲染技术的真正意义——从单纯的技术层面上升到概念理论高度,从本质上对游戏设计理念进行改进与提升。次世代游戏的进步意义并不仅仅是画面的提升,游戏性与互动乐趣的进化才是真正重要的部分。无论如何,卡通渲染技术毕竟是这个理念进步的阶段突破口,一条切实可行的未来之路,不是么?
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此文发表于2008年09期《大众软件》。相比之下,采用这种风格撰写技术类论述文章果然是繁冗有余呢,嗯。

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