探秘3A游戏中的动画制作-数艺网

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探秘3A游戏中的动画制作: 2023-08-31

引言

肯定有很多朋友好奇，像《战神4》《最后的生还者2》中这样电影级的游戏动画是如何制作的。今天，让我们聊聊那些让游戏栩栩如生的游戏动画技术。

虽然2D游戏依然盛行，但下面我们主要聚焦于游戏3D动画的表现。

首先，我们先思考一个问题：

是什么让游戏动画与电影动画产生了差距？

游戏动画更多在于如何混合及过渡各种确定性的动画序列，并保持玩家的可控性与参与度。

此外，游戏中的动画需要与Gamplay、物理、特效等各个系统进行联动，在各个不同的状态中进行条件判断及切换。

相反，电影动画更多是序列间的排列与拼接，同时每个序列保持着自由的可编辑性与可迭代性。

但同样的，无论是电影还是游戏，它们都需要在制作前找到非常真实的动作参考，并提前在软件中进行测试。比如，游戏早期会在Maya软件中进行测试，而不必花费太多的时间放入游戏引擎中打磨。而电影早期会有无数版本的Layout，针对每个镜头进行更精确的打磨。

游戏早期，也有Pre-Production的阶段，它的团队规模可能只有最终的5%到10%，所以很多资源需要花在刀刃上，提前动画的驱动来源（动画序列占主导，还是物理模拟等代码来驱动？）。

代码驱动的好处在于，任何角色行为都会对游戏状态进行回应，玩家的掌控感会更强，操作更加灵敏。

而动画序列驱动则要求更多的提前规划和设计，预估到各种突发情况，统一处理。角色会有更加生动流畅的行为和电影级的细微表现，但玩家基本很难对其进行干预。

前期研究时，需要确认好动画制作流程（pipeline），比如模型制作规范、绑定规范，开发或使用已有的各类动画制作插件，通过LIve Link、DCC导出器等与游戏引擎进行连接。通常游戏公司还会雇佣庞大的外包制作团队，例如育碧公司在全球的工作室代工网络。

下面，我们将游戏动画的类型进行细分：

1、动作捕捉

2、关键帧动画

3、程序性动画

4、动作匹配（Motion Matching）

动作捕捉

适用于大批量制作真实感的动画，它的动作数据按来源可以分为三类：

一类是那种专门的光学动捕棚，雇佣专业动捕演员进行拍摄的动作数据，它要求高昂的费用及精确的数据质量，通常花费一周的时间。此外，这类型的捕捉数据量巨大，需要经过清理后才能在游戏引擎中使用。

如果不需要在捕捉端就拥有电影级的动作质量，动画师还可以选择自行穿上简易的动作捕捉设备，进行较为简单的动作表演，之后再在Maya等软件中进行调整。这种低廉的设备包括Xsens惯性动捕服、VR套装等。

第三类则可以使用那些已有的动作捕捉数据，包括网络上很多售卖的专业级动作捕捉数据库、虚幻商城卖的各类角色动作套装等。但它们有时候质量参差不齐，也无法满足一些定制化要求。

动作捕捉的质量会有很多影响因素，包括光学捕捉系统的精确性和稳定性（摄影机的频率、是否有杂乱的反射或遮挡发生）、捕捉设备的拓展性（捕捉手指或四足动物等）、动作套装与演员的匹配度等。

最后，这些动作数据会被统一清理和调整，切分成各个可循环的片段，导入到游戏引擎中进行测试。人为的处理不能多度，需要在手K和源动捕数据中保持平衡。

有时候，为了捕捉到四足动物更精确的动作，会直接雇佣专业驯兽师和动物进行拍摄。比如狗、马，甚至骆驼。

关键帧动画

适用于非现实主义题材或动作捕捉风格的游戏。它开始于T-Pose的绑定，从动画师个人的审美中创作出生动的行为序列。它常常需要耗费大量的时间达到良好的质量，有时候也会少量混杂动作捕捉的数据。

关键帧动画在特殊的动作模拟中效率非常高，特别是那种过渡比较平滑（比如第一人称的装弹动作）、状态变化较少的物体，只需要K几帧，就能达到非常棒的效果。

关键帧动画有时候更容易与程序性动画进行混合，因为数据更容易被代码解析和拆分。

程序性动画

以上说的动作捕捉或关键帧动画，通常都是预先制作被加载进游戏引擎的资产，它的数据也是静态的，只能在运行时进行播放和过渡。而程序性动画的所有运动或某些动作都是在游戏运行时改变或发生的，通常依赖于物理模拟。

最常见的物理模拟方式是布娃娃系统及IK（反向动力学）。它们是经过20年时间检验过的稳定游戏动画方式，例如IK，它特别适合根据每个不用的武器枪械微调同一个射击动画序列，也可以根据环境高差调整腿部落点。

类似《人类一败涂地》及《动物派对》这样的游戏，很好地利用了布娃娃和IK系统进行玩法的设计，达到了一些有趣且沉浸的游玩体验。可以从下面的图中看到，角色本身有点软乎乎的样子，手部可以根据IK进行吸附或伸曲，期间没有用到任何的动画序列进行控制。

通过程序性的物理模拟方式，角色身上的头发、衣服配饰、尾巴等也能够拥有良好的环境反馈，同时避免穿模的问题，比如风力的影响、惯性的影响、技能特效的影响等。

动作匹配

动作匹配（Motion Matching）仍然属于游戏动画领域中较新的技术，起源于2016年育碧公司的创新性展示，用于表现高质量流畅的复杂角色运动，取代传统在大型动画状态机中使用大量小动画序列的方式。

它在长动画序列中进行更细分的结构性标记，但需要大量的时间进行动作捕捉数据的记录，之后切分成更小的片段放入数据库。在运行时，游戏会查看角色当前的姿势，实时判断根据预期计划下参考的下一个动作姿势。

在动作匹配系统下，玩家几乎无法区分出动画状态的切换（每次都有近乎不同的动作匹配表现），始终能够清晰地看到动作捕捉的流畅表现，同时满足玩家舒适的控制敏感度。

使用这项技术的游戏包括《荣耀战魂》《最后的生还者2》（还有《黑神话：悟空》），它们的动作捕捉数据的一致性都非常好，但需要提前搭建好制作流程，付出较为高昂的前期成本（捕获大量动作数据）。

在动画中添加小细节

为了创造更生动真实的游戏模拟环境，还有非常多的小细节需要注意：

1、可以在动画中添加小细节，极其有时候很难被玩家注意到，但它们在潜意识里提供了更可信的世界。

比如《古墓丽影》中，劳拉从水面进入岸上时会扎上马尾辫，同样，在《地平线：黎明》中埃洛伊也会在露出水面后自动播放抖落衣服上水滴的动画。这些细节展示了角色的个性。

也可以通过创造一些缺陷或意外，在不完美的情境下提供一些幽默或乐趣。比如角色爬梯子时会不小心滑落；战场中换弹时，主角的手指可能会卡在换弹孔上...

例子还有很多，《塞尔达》中的哥布林还会对天气环境做出不一样的反应；《神秘海域》中，排队的NPC会在德里克插队时进行驱逐；《荒野大镖客2》NPC手中的餐盘食物会真的随时间慢慢被吃完。

下面这只狗会在玩家举枪对着它时可爱地装死：

动画图系统

现代商业引擎都配置了完整的游戏动画系统，其中封装了非常多的接口，通过节点图的方式供艺术家或技术美术进行使用。

创建高效且易于阅读的动画图系统也是现代游戏动画师必备的科目。好的动画图可以让团队间更顺畅地合作，更容易Debug，更容易令新人加入进来。类似基于条件的动画状态机，越来越多基于节点网络的游戏动画工具被加入了进来，让艺术家能在执行层同样把控住最终的表现质量。

关于3A游戏中的动画秘技，就简单介绍到这，更具体的技术细节将在之后的文章中进行分享~

End

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