【製作人訪談】《GT賽車7》團隊分享賽道還原製作和場景設計

在日本CEDEC2022（今年的日本遊戲開發者大會）上，來自索尼旗下Polyphony Digital公司場景設計團隊的兩位開發成員，一起分享了《GT賽車7》的賽道設計理念，如何取景，完善細節，並以實際案例講解了賽道場景中的建築設計。

《GT賽車7》是這個IP問世25年以來的又一部新作品，於2022年3月在PS5上正式發售，並因其畫面和玩法受到業界好評。

• 北田祐平：Polyphony Digital場景設計部門 Geo Survey Group 場景設計師
• 尾崎太郎：Polyphony Digital場景設計部門技術美術工程師
  

大家好，我是Polyphony Digital場景團隊的北田。長久以來，我一直在土木工程領域從事測繪的研究和工作，現在在我司的場景團隊的Geo Survey Group中，承擔賽道的測繪、設計的任務。另外，在測繪過程中生成的資料，我們也會給到CG部門作為數字原料，來製作後續的宣傳內容或者遊戲相關的其他素材。

舉一些例子來說，我們經常會使用鐳射或者無人機來進行賽道的立體測量工作，同時利用SRTM和ALOS等衛星資料進行擬合，結合賽道路面上的凹凸細節來達到極致還原的效果，這些都是在賽道測繪方面會涉及的內容。


首先，簡單介紹一下《Gran Turismo》系列遊戲。相信很多人都很熟悉，這個遊戲利用主機端的優秀畫質來表現很多賽車及賽道的細節，並再現了很多汽車的真實物理運動，其中涉及的很多賽車向的專業內容，也得到了相當多玩家的肯定。

在這樣的一個遊戲當中，如果要追求極致的畫面細節表現，現實賽道的擬真還原就成為遊戲開發過程中非常重要的一環。因為賽道形狀、走勢的再現、位置資訊的準確性都會和賽車們進行直接的聯動，追求這樣的場景精度，對於為玩家提供與現實中的駕駛體驗並無二致的模擬效果來說，極為關鍵。

我們將為大家分享Polyphony Digital在賽道測繪和製作實現方面的實際經驗，並結合具體賽道景觀的設計案例為大家帶來講解。


前半部分，主要為分為三個大的方面。首先介紹在我們公司內部是怎樣進行賽道的測繪工作的；此外，第二部分中主要介紹如何利用UAV和鐳射測繪資料來進行賽道周邊的地形、建築的合理再現；第三部分會涉及一些賽道路面的效果生成。後半部分，將由我的同事介紹實際的賽道改編和設計過程中的案例。

一、賽道的還原製作技術和方法

Polyphony Digital賽道測繪方法概覽

首先為大家分享在Polyphony Digital內部的賽道測繪方式。在《Gran Turismo》當中，會存在兩種型別的賽道，一種是虛構的，一種則在現實中真實存在。而在開始製作後者之前，我們首先會進行的是去到實地進行賽道測繪。整個測繪團隊由大約10人組成，主要來自場景設計組，加上往返，出差時間大約在一週左右。實地測繪時，我們會得到歐洲或者北美的同事的支援，確保我們可以順利、安全地完成賽道測繪工作。


到達實地進行會議同步當期任務及安排後，10人小組會分成幾個小隊，分別負責不同的工作。準備階段完成之後，我們就會開始進行賽道的測繪工作。先是對賽道，包括護欄、條石、時鐘、建築物、看臺、草坪、樹木等各種賽道設定物進行靜態攝影。另外，動態測繪小組會利用鐳射測繪機器進行GPS測量，當時對一個數公里的賽道會進行多次的步行測量。


所以整體來講，對於真實賽道的測繪工作，會包括利用車載全景測繪攝像機進行攝影，用鐳射測繪儀器進行賽道測距（主要包含兩種測距裝置，車載型和手持型），UAV測量（無人機攝影），以及針對不同地域和地形進行的高空全景攝影等。

賽道全場景資訊重構

有了賽道整體的一些資料之後，我們就要開始進行賽道全域的形狀、佈局、以及場景資訊等進行重構了。

之前也簡單提過，CG和場景設計師們要在遊戲中對賽道進行實現時，賽道所處地方的地形，高度，以及地域內的場景物體等相關關係非常重要，而這些的精準實現需要各個方位的座標值。一方面，賽道的路面形狀對於在這裡進行高速跑動、比賽的車輛表現有重要影響；另一方面，對於賽道場地內車輛到不了的地方來說，要想實現和現實場景並無二致的景觀及相應駕駛體驗，各個建築和物體的位置關係就非常有必要進行準確的再現。


為此，我們團隊採用的方法是：賽道內的各種近景用車載鐳射測距儀進行測繪，這樣可以較好地連續、穩定獲得賽道內各物體的3D點群資訊；除此之外的中、遠景則運用UAV測量來進行補充。


但因為測繪時間有限，就像動圖中顯示的那樣，我們會重點測量賽道路面上以及附近對於車輛行走、玩家視野影響最大的因素。



利用車載鐳射儀對賽道進行測繪之後，我們一般還會利用無人機進行中遠景的測量，對近景資料做一些補充。使用無人機測繪的好處是，可以在較短時間內對相當廣範圍內的場景進行攝影，並從中獲得影片、照片資料適用到Photogrammetry當中，然後直接獲得測繪物體的三維資料，由此生成大面積的建築紋理。

在對地形較為複雜、高度差變化大的賽道進行中、遠景的無人機測繪時，我們會在無人機自動飛行的路線上加入高度變化資訊。具體來說，可以在Google Earth上生成任意的飛行路線，然後另外準備地形和高度差資料。之後利用Maya或者houdini程式讀取、比較這兩部分資料，就可以逐步獲得賽道彎道部分對應地形的高度，並將這些高度資料進一步傳輸到無人機飛行app。

當今市面上有不少可以自動追蹤地形高度，然後根據高度進行飛行的無人機app，但是剛剛介紹的方法可以幫助你進一步獲得更加精確的高低差資料，可供參考。


這是我們在之前的一個賽道上用無人機取得的資料，單這裡拍到的照片就超過一萬張。


將車載鐳射測繪以及無人機測量獲得資料匯入到Photogrammetry中後，就可以獲得以上的效果。

如以下動圖所示，這就是用車載鐳射測距儀和UAV測量獲得的三維點群資料生成的賽道內、外的主要區域的立體模型，也達成了必要的精度水平：車輛能夠行走的區域，精確度±0.5釐米，除此之外的區域精確度±10釐米。場景製作團隊也能根據這個資料去製作更完整、精緻的賽道了。



賽道特色紋路生成

接下來是賽道路面上的特色元素/紋路生成。

這一點在像《Gran Turismo》這樣的賽車遊戲當中，尤其重要。因為在車輛跑動和玩家駕駛的視角來看，自己前方的路面是什麼樣子、有什麼細節對玩家來說是一目瞭然的，對於擬真的駕駛感以及沉浸度都有較大影響。比如，胎痕，泥土垢，陳年油汙，路面文字磨損等等，這些都需要儘可能地高精度還原。

在Polyphony Digital，我們在生成這種路面上大量的特色紋路時，會使用到剛剛提到的UAV測量以及車載全景動畫。後者會在前者受到航空法的限制時更多使用。


在使用車載全景攝影技術時，我們會用到多部Lumix的GH5相機，每一臺都設定成拍攝6K的30fps素材。拍攝時會利用車輛引擎進行供電，這樣每臺相機都可以進行長時間的影片拍攝。使用這些素材時，我們會將6臺相機拍攝到的畫面進行合成，最後使用單段合成影片。


那麼具體來說，這個影片素材應該怎麼應用呢？

首先，我們會進行照片的抽出。取材時，車輛會以每小時15公里的時速行進，拍攝30fps的影片，我們會將影片以5f左右每張的頻率進行照片的輸出。使用的軟體沒有特別推薦，但是對於照片的畫質，要選擇不進行壓縮的形式進行輸出。此外，在做這一部分操作時，真正應該注意的難點在於，好好選擇出一段比較合適的照片輸出影片素材。


緊接著，對輸出的照片做一定的預處理。這裡主要要消除照片中的“噪音”——比如雲層、車頭前部（車載攝像機拍攝，勢必會有車頭入鏡）、建築物窗戶的反射等等。雖然這些都能在軟體的自動計算中被去除，但是為了更高的精度效果，我們司內會習慣做預先的處理，即預先加上遮罩。

預處理完成後，我們就要開始用Photogrammetry進行攝像機位置推演，完成後，我們會進行地圖的幾何校正。


然後在此基礎上，用生成的路面網格對賽道路面上的紋理進行轉寫，這樣就能夠比較真實地模擬出賽道的歷史滄桑感。經過一些細節調整之後，我們可以獲得如下圖的效果。


二、賽道周邊建築物的設計

大家好，我是Polyphony Digital的尾崎，我將介紹在《GT賽車 7》遊戲內進行賽道設計的一個具體案例——博物館設計。

在我們公司內部，現實存在的賽道設計有兩個理念，其一是與現實賽道同等的真實度還原，其二是真實度與建築標誌物的和諧共存。在這樣的設計理念之下，我接手了改造2017年《Gran Turismo Sports》中的一個賽道的工作：對其中的一些建築物進行改建，但不改變賽道本身的大致形態。

總體的改造過程可以大致分為：調研（現狀分析、特徵分析）、全景計劃、建築設計這樣幾個步驟。

初期調研

首先是調研階段。在這個改造期，我們要達到的主要目標是給予賽道內的建築及景觀以抑揚頓挫之感，並且要重新考慮各建築的佈局。為此，我們調研了現實中實際存在的賽道內，各建築和景觀是怎樣佈局的，車行動線主要是怎樣排布的，以及對城市建造過程中的計劃案做了考究，去思考在一個大型建築的周邊，應該有怎樣的空間劃分。



全景設計

最終，在諸多調研之後，我們將這個賽道的修改方案提出來了，方案結合了更合理的車行和人行動線，並將一些遠端的建築物取消，改設定成了草木；此外，在賽道諸多部分都能被玩家看到的地方，設定了本次改造的關鍵建築物——博物館。



博物館建築設計

接下來就進入了博物館佔地場所，以及其本身建築內部的設計工作。為此，我們做了很多細節的調研和設計。比如，這個博物館的停車位應該有多少，我們參考了日本佐川美術館的實際設定，8000平方米的展廳約有每日500人的參觀者，建築方在這裡設定了65個停車位；而本次在賽道內新設立的博物館佔地約4000-5000平方米，平均每日來館300人左右，相應地，我們將停車位數量設定在了月40-50臺。而至於停車場應該放置在哪個方位，則充分考慮了車行的動線，停車場的出口和入口要足夠方便。


另外，在設計博物館的形狀時，我們團隊充分考慮了從賽道上能夠看到的主視角，在這個視角上看到的應當是博物館的最正面。所以我們結合各區域的功能性，將最主要的博物館部位放在了這個視角能夠看到的方向。


最後，我們考慮了博物館的一些功能佈局設計，並在不同的樓層規劃了咖啡廳、露臺、展廳等區域，提升這個建築存在的合理性。

這就是我們在進行地圖中的建築設計和改造時會遵照的大致步驟，最後呈現給玩家的效果也是不錯的，供大家參考。



來源：網易雷火UX使用者體驗中心