游戏行业的摄影测量
过去十年，电子游戏中的角色模型和环境质量有了质的飞跃，这不仅是因为游戏设备硬件的升级，更是因为摄影测量等数字化过程的应用。利用这一技术，我们可以创建出逼真的世界，为全球不断增长的玩家队伍提供前所未有的沉浸体验。熟悉摄影测量的人都知道，这项技术能高效采集目标物周围的各种图像，并将其整理转化为纹理质量极高的3D模型。但这项技术究竟是如何应用于游戏行业的呢？我们将在本文深入探讨这一问题，内容涉及工作流程步骤以及三维扫描代替现有技术的可行性。
简介
正在智能手机上玩的电子游戏
在我们探讨应用场景前，先回答一个问题：什么是摄影测量？
简单来说，摄影测量就是指从不同角度拍摄目标物的重叠图像。通过识别图片中的相同点位，确保相机定位、焦距、失真度一致的前提下，就能得到目标物的坐标，通过三角测量法定位物体在三维空间中的位置，并复制成3D模型。
在电子游戏中，摄影测量正被越来越多地用于道具、位置、人物人脸的采集，以融入游戏。有了这项技术，开发者不仅可以通过逼真的画面来构建世界，还能节省大量时间，避免繁琐冗长的手动操作。
在采用摄影测量法之前，平面设计师往往需要从零开始创建3D资产。在这个过程中，他们不得不做出妥协，寻找美学与游戏效果、交付时间的平衡点。
传统的“白盒”设计方式需要随着游戏进展不断测试编码，而且，在整个项目开始前，无法对系统进行完全评估，这样一来，也会造成疑虑。相反，若使用摄影测量法，工作室就能捕获并上传模型，提前创建一个世界“套件”。这有助于开发人员做好准备，按时交付。
接下来，我们将根据开发人员采取的步骤进行一一解读。我们还将深入介绍每个步骤可以采用的不同技术，并评估各项技术的潜在优势。
摄影测量法如何应用于电子游戏？
图形保真度和开发周期是把握当今游戏行业成功的关键要素，采用摄影测量的优势显而易见。因此，这项技术正快速成为行业标准。但整个流程又是如何进行的呢？
正如其他摄影测量的应用一样，首先，需要从不同角度、按线性或矩阵模式采集物体，每张图片需要和下一张部分重合。采集物体时，开发人员可以选择从360度广角拍摄开始，然后再近距离捕捉精密细节。但一般来说，使用远距设备会更容易，它们更适合这类应用。
应用于电子游戏行业的摄影测量技术。图源：smns-games.com
即便如此，这个过程还是说起来容易做起来难，许多游戏工作室必须避免一些潜在问题，才能做出形状和比例恰当的完整模型。首先，开发人员需要考虑他们计划使用的设备。如果使用高分辨率相机，他们就必须确保相片画面重叠。
但是，如果使用光探测和测距（LiDAR）设备，则还需考虑物体基材。如果是逆反射材料，物体表面就能把光线反射至扫描仪接收器，将信号损失降至最低。反之，如果目标物表面光滑或不透明，那么操作起来就会麻烦一些。
要点
摄影测量长期用于测绘，以绘制地形图，现在也能作为电游开发者的得力工具，用于创建三维环境。
一旦开发人员解决了这些问题，获得了重叠部分的数据，随后就要进行处理，首先使用的是Adobe Photoshop这类程序。在此过程中，他们会调整光线和阴影，让模型的色调符合游戏整体色调。色彩校正后，将数据导出至RealityCapture等程序，将图片对齐成点云，再转换成带纹理的3D网格。
最初的模型之后会“再次拓扑”，这一过程中，模型的多边形数量减少，便于在游戏中渲染。最后，待存储于3D网格的信息被烘焙成纹理文件后，就能对表面进行多种方式的微调，使其更逼真。
您可以结合“遮蔽”功能，增加诸如阴影、磨损等视觉效果，甚至还能使用应用或纹理贴图，更好地模拟物体几何，随后再导出至虚幻引擎等热门游戏引擎。
电子游戏中的摄影测量实例
摄影测量本身也是一项不断发展的技术，它并非横空出世。这项技术长期以来被应用于质控、测绘等领域，直到最近，才开始在电游领域崭露头角。位于瑞典的游戏开发者DICE是首个真正拥抱摄影测量技术的大型工作室之一，负责在2015年重启大受欢迎的《星球大战：前线》系列。
当时，游戏发布时间紧，游戏帧数要求达到60 FPS，此外，DICE还需掌握新一代游戏控制台，因此，这段开发经历充满挑战。但是，工作室仍然需要创造一个忠于原型的真实世界。为实现这一目标，开发人员深入研究档案，从最初的《星球大战》电影中寻找道具，随后再用摄影测量法进行3D建模。
DICE《星球大战：前线》电子游戏中的人物。图源：battlefront.fandom.com
使用这种方式，与前作《战地4》相比，DICE能够将每个资产数字化的时间降低一半以上。此外，工作室还能开发由星球大战的道具、角色模型、场景组成的“关卡建筑套件”，这将成为最终游戏的基础。DICE还发现，新技术建立的一套工作流程，能帮助他们在内部交付日期前提前完成。
DICE开发人员技术创新后的成果首次曝光以来，其他知名电游也开始采用了类似方式。2019年，Infinity Ward重新推出了《使命召唤：现代战争》系列，他们发现可以使用摄影测量法收集数据，进行“平铺”处理，以提高表面细节的分辨度。
要点
摄影测量不仅可以用来构建广阔的3D环境，还能用来构建环境中的各个部分，如道具、树叶、角色模型。
随着新游戏的不断开发，工作室不断尝试探索。在某些案例中，工作人员甚至扫描了团队成员，作为尸体模型的基础，开发人员还使用无人机扫描仪捕获大环境。摄影测量技术最终加快了道具、场景、枪支、车辆、角色模型的制作速度，让我们看到这项技术在电游领域所发挥的作用。
适合电游的摄影测量软件
我们在上文提到了RealityCapture，但除此之外，还有其他合适的摄影测量软件，也能帮您制作用于电游的高精度3D模型。例如，业内领先的电游开发商Electronic Arts使用PhotoModeler。软件中的“Idealize”（理想化）功能，可以在处理过程中解决镜头扭曲问题。据了解，该操作可轻松创建清晰的游戏和动画背景，和原型更接近。
该程序还具有自动点云生成算法，能生成带有精准纹理的模型，还能以常用的CAD格式导出。尽管如此，这款程序并非为摄影测量量身打造。因此，和竞品不同，这款产品没有照片至实体的自动工作流程。
RealityCapture中的汽车摄影测量技术
对于想制作高质量数字化场景的开发商来说，Unity推出了SpeedTree。这款软件通过3D艺术工具和程序生成算法，能制作出栩栩如生的植物效果。因此，被Bungie和Ubisof两家老牌游戏开发公司看上，也不足为奇。
同样，Agisoft推出了Metashape，这是一款3D模型编辑软件，能处理近距和远距捕获的复杂图像数据。虽然相较于游戏领域，这款软件被更多地用于研究、测绘、国防领域，但其中的自动标定和多镜头配置，对数字化复杂物体、创造大型三维环境来说，颇具吸引力。
然而，使用目前这些摄影测量软件包也有一些缺点。许多产品采用分层营销，也就是说，在某些情况下，用户必须要升级软件才能使用某些功能。而有些产品缺乏某项功能。这就提高了新用户的准入门槛，他们需要了解自己的项目需要哪些补充软件包。
经典电游《毁灭战士》系列中摄影测量制作的怪物马库巴斯
如果您需要功能更广泛、更易获得的软件，不妨试试埃太科三维推出的Artec Studio。这款软件通常用于处理三维扫描仪采集的数据，其最新版本Artec Studio 17加入了一系列给力的功能，可优化最终3D模型的效果。
该软件的自动模式能根据用户在复选框输入的信息，挑选最有效的数据处理算法，对新手而言无比简单。Artec Studio的相片配准算法使用高分辨率相片制作纹理，可提升模型色彩清晰度。
要点
软件对3D环境的打造至关重要，选择的软件往往决定了游戏中图像整合与呈现的方式。
更重要的是，利用平台的比例算法完成对齐，用户可以基于几项关键几何特征，将任意比例的三维模型与目标物体对应。在为没有参照的摄影测量模型贴图时，此功能就显得十分方便，因为这类模型通常不合比例，表面也没有太多细节。
总之，配合埃太科扫描仪后，这些功能简化了数据采集到转化生成模型的过程，无论是用于检验、逆向工程，还是电游、动画、CGI开发。
替代之选——三维扫描
尽管摄影测量已被认为是一款得力的电游建模工具，但该技术仍存在一定局限。3D资产的准确度取决于捕获目标物的相机分辨率。多变的天气加上标定、角度、重叠等问题，都有可能导致最终模型缺乏细节。此外，重叠图像的捕获和合并常常需要消耗大量时间。这些问题不禁让我们思考：是否还有更高效的3D建模法？
《第三次世界大战》：Artec Studio和Space Spider扫描完成的后期角色开发，Glock 17手枪由Artec Space Spider扫描，脸部由Artec Leo扫描
那些希望提升电游3D模型创建速度的开发者，不妨考虑采用三维扫描技术。像Artec Leo一类的前沿设备扫描速度高达40帧/秒（无配准模式），十分惊艳，为摄影测量用户提供了一项提速方案。
过去，The Farm 51工作室早已实现了提速。开发人员同时使用Leo和另一款三维扫描仪Artec Space Spider，创建了极为逼真的《第三次世界大战》游戏模型。事实上，和过去采用的摄影测量法相比，他们现在可以在短短几小时内为在线射击游戏生成每个角色、车辆、武器的模型。
《第三次世界大战》游戏设置和Artec Leo显示的早期角色开发形象
大名鼎鼎的Xbox电游《地狱之刃》也采用埃太科三维扫描制作全身3D模型。这款游戏借助微软旗下工作室Ninja Theory的动作捕获技术，制作的主角Melina Juergens副本让人眼前一亮。得益于Artec Eva出色的灵活度和准确度，开发者不仅可以让人物角色更为逼真，还能让角色的皮肤和肌肉运动与真人别无二致。
如今，物体大小也不再是3D建模的难题。有了Artec Micro，您可以为小微物体制作数字模型，细节捕获分辨率高达0.029毫米，随后即可将这些细节加入游戏。反之，远距扫描仪Artec Ray曾被用来三维扫描整架救援直升机。这项技术正不断扩大自己的应用领域，我们为何不用它为虚拟世界制作汽车模型呢？
正在接受Artec Leo三维扫描的MD-902直升机及部分3D模型
还不想彻底放弃摄影测量法？没问题。在某些情况下，摄影测量结合三维扫描刚好可以满足您的需求。Artec Studio 17方便用户将高端相机拍摄的相片与三维扫描合并。用户可以利用软件的相机纹理功能，为模型添加更加真实的色彩数据。
结论
从上述描述的实际应用来看，摄影测量和三维扫描都能明显推进游戏行业的设计边界。目前，扫描技术制作的大片采用的3D平台略有不同，所以还没有万能的解决方案适用于任何电游模型的制作。
相反，每个工作室都有很多软硬件包的选择，有些是专为游戏开发而设计，而有些则适用于其他领域。在做取舍时，游戏开发者需要考虑游戏创建的环境类型、虚拟世界中物体的图形保真度等因素。
幸运的是，对这些开发人员而言，摄影测量和三维扫描在游戏行业的应用越来越普及，这促成更多产品的涌现，能满足不同需求。实践告诉我们，这项技术能如实复制各类形状和尺寸的物体，数据可上传、可调整，还能整合至虚拟世界，加快全新顶级游戏的开发，颇具吸引力。
所以，摄影测量和三维扫描在游戏行业的应用遇到了令人振奋的契机。我们很期待不久的将来，这些技术能持续推动该行业实现突破创新。
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3D模型无处不在。我们见到的每个实物都有自己的3D模型，并广泛应用于各个行业。在本指南中，我们将介绍最主流的3D建模方法，包括如何从头开始设计模型，到如何用三维扫描仪完成数字化
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摄影测量技术是指提取相片中准确测量值的过程。几个世纪来，这项技术一直以不同的形式存在，帮助我们加深了对地面的认知。今天，这项技术依然在各行各业发挥重要作用。本篇文章旨在为您简要介绍该技术，了解其工作原理。
过去，让很多人对摄影测量望而却步的因素，如今已经得到极大改善，特别是价格和现有技术。这也为大规模应用铺平了道路，刺激行业开发性能更强、更为友好的软件。本文将介绍现有的相关软件，覆盖兼容性、价格、利弊以及一些重要细节，帮您快速了解产品特性，找到符合需求的解决方案。
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