Blog

La experiencia

por Michael Plängsken | Ground-studios.de GROUND STUDIOS muestra en detalle su producción CG de TimeRide VR, donde ANIMA fue muy utilizado para la animación colectiva.

En su recién inaugurado local en Colonia, TimeRide VR presenta una nueva atracción para los turistas y ciudadanos de Colonia, que incluye una experiencia de realidad virtual única para varios usuarios fuera de casa.
Durante la estadía de aproximadamente 45 minutos, el visitante realiza un recorrido por la historia de Colonia. Lo más destacado de la exposición actual es un viaje en tranvía de 15 minutos a través del casco antiguo de Colonia cómo se veía a principios del siglo XX, antes de las dos guerras mundiales.

El visitante se sienta virtualmente y físicamente en una réplica de uno de estos tranvías que se inauguraron en Colonia en 1901. Sintiendo una suave brisa y suaves vibraciones del tranvía, el visitante se sumerge en la escena histórica con todos los sentidos y puede admirar no solo la impresionante arquitectura pero se convierte en testigo de un período de tiempo con todo su estilo.

La empresa TimeRide GmbH desarrolla y lleva a cabo la idea del producto, el concepto de tienda y los negocios diarios.

Concepto técnico (enfoque híbrido)

Para construir y optimizar una parte tan grande de una ciudad para un motor de juego, se requiere mucho trabajo, como la creación de LOD para todos los activos, y diseños UV adecuados para la cocción ligera. Tuvimos que evitar esta cantidad extra de trabajo al utilizar una solución híbrida. La respuesta más eficiente fue mostrar una película renderizada previamente en una monósfera alrededor de un tranvía en el juego, todo reunido en Unity. De esta manera, tenemos paralaje para todo en el rango de primeros planos y, al mismo tiempo, el entorno es un video monoscópico de resolución de 4096x2048 píxeles preescrito en 360 °.

Planificación

El mayor desafío, el hecho de que tuviéramos una sola toma, sin cortes, con 360 grados de visión, para casi 20,000 cuadros, nos impone algunas limitaciones. Los cambios en el diseño del entorno debían minimizarse tanto como fuera posible, lo que hacía que la planificación y la correcta acertaran la primera vez.

Hoy en día, la mayoría de los edificios e incluso algunas calles se han ido. Algunas partes fueron reconstruidas, pero la mayoría fueron sacrificadas en los tiempos de reconstrucción de la posguerra.

Afortunadamente, Colonia es una ciudad muy bien documentada, con muchas fotos históricas, pinturas, libros y postales, así como mapas callejeros y catastrales muy antiguos. Sin embargo, debido a la falta de información confiable sobre el año exacto en que se originaron esos documentos, se invirtió una gran cantidad de tiempo en investigación y en acertijos. Durante la fase de planificación tuvimos muchos desajustes que tuvieron que ser rigurosamente controlados y eliminados.

La mayoría de las dimensiones de los edificios en las fotos se estimaron en relación con el tamaño de los peatones y se alinearon con la información que pudimos extraer de los mapas.

Todos estos datos dieron como resultado un modelo aproximado 1: 1 con el diseño del entorno final y recuadros delimitadores para todos los edificios requeridos. Esta fue la base esencial para planificar más, programar el modelado de la casa, el sombreado, las creaciones de activos, así como para animaciones y eventos especiales.

Desarrollo de herramientas

Enfrentando los desafíos de crear y administrar miles de activos y edificios, queríamos automatizar la mayor cantidad de proceso posible. Al mismo tiempo, tuvimos que evitar las trampas típicas, las técnicas de procedimiento pueden crear, como patrones repetitivos y la creación de instancias obvias de edificios o activos. Asegurar un aspecto consistente y la calidad de nuestros activos fue esencial, por lo que desarrollamos una serie de herramientas con cada una de ellas haciendo una cosa excepcionalmente bien.

Con respecto al modelado de casas, construimos las formas individuales básicas a mano y añadimos muchos detalles mediante el uso de estos conjuntos de herramientas internos. Por ejemplo, se agregaron ventanas y cortinas simplemente seleccionando algunos polígonos en el edificio y eligiendo uno de los preajustes preparados con precisión. Este generador de ventanas ha demostrado ser una herramienta invaluable y nos ha ahorrado una gran cantidad de tiempo a largo plazo. Colocar a mano decenas de ventanas y cortinas para cientos de edificios no es solo una tarea desalentadora, sino también una fuente de error y que consume mucho tiempo, especialmente en edificios antiguos donde los tamaños y las relaciones rara vez siguen las reglas o normas.

Los anchos de los bordes son absolutos y las ubicaciones de las subdivisiones son relativas a la selección de rostros y, por lo tanto, únicas para cada ventana: difíciles para los humanos pero simples para una secuencia de comandos. También puede, por supuesto, experimentar, cambiar parámetros y probar cada preset en solo unos segundos, lo cual sería difícil de hacer manualmente. El desenvolvimiento fue completamente automático y se agregaron calcomanías para rotulación o carteles en edificios simplemente arrastrando una selección en un mapa de bits y haciendo clic en la escena 3d para colocarlos.

Idealmente, cualquier cosa que no requiera una decisión artística debe ser automatizada, liberando tiempo y evitando tareas aburridas y repetitivas.

Modelado

Después de inspeccionar todas las fotos y mapas históricos, comenzamos a planear el modelado de más de 150 edificios de alto detalle en todo nuestro entorno.

La dificultad de modelar estos edificios depende en gran medida de la calidad y cantidad de las fotos disponibles. En algunos casos, solo la gran cantidad de fotografías de baja resolución o borrosas ayudaron a identificar detalles arquitectónicos o a descifrar las letras.
Después de terminar todos los edificios importantes, procedimos a complementar el resto del entorno arquitectónico, lo que resultó en más de 600 edificios modelados con precisión.

Detalles como linternas, toldos, rotulación y carteles fueron agregados. Especialmente para toldos, Railclone demostró ser una gran ayuda.

Creamos un sistema de toldo con diferentes estilos incorporados y configuraciones. La longitud y el ángulo de inclinación se controlaron a través de identificadores de materiales en la propia spline. Unos para la longitud y decenas para el ángulo. De esta forma, fue muy fácil ubicar y aleatorizar a cientos de ellos en muy poco tiempo, sin estar obligados a tocar la configuración de Railclone.

Texturing / Shading (sistema de sombreado)

Por lo general, cada objeto que es diferente al siguiente obtiene su propio material / sombreador. El flujo de trabajo típico es copiar un sombreador del edificio A al edificio B y cambiar algunas configuraciones para que se vea diferente.


Desafortunadamente, esto significa que tiene un nuevo material completamente independiente. Dependiendo de la complejidad, necesita mucho tiempo para profundizar en el árbol de sombreado, encontrar esa ruleta específica que desea cambiar y repetirla una y otra vez para cada copia.

Nuestro sistema de sombreado se basa en sombreadores maestros, donde los valores que deben ser ajustables se almacenan en propiedades de objetos personalizados en lugar del material en sí. Se puede acceder a esos valores usando tipos especiales de mapas de texturas. De esta forma, creamos una serie de sombreadores maestros en los que cada parámetro que un usuario desee cambiar se configura como un mapa VrayUserColor o VrayUserScalar.

Además, hicimos un uso intensivo de Vertex Paint para mezclar entre ladrillo y yeso o suciedad automática y dirigida. Esto significa que puede asignar esos sombreadores a cualquier cantidad de objetos y modificar colores u otras propiedades de sus materiales simplemente cambiando un conjunto de configuraciones en su objeto. Entonces, si desea cambiar el color o la cantidad de suciedad en una casa, solo necesita cambiar una propiedad en ese objeto específico; no modificará el sombreador. Las ventajas son enormes. Por ejemplo, puede hacer cientos de variaciones de un sombreador fácilmente sin la necesidad de duplicar el sombreador para cada modificación. Un gran beneficio con respecto a la flexibilidad y la velocidad mientras se sombrea. Además, se garantizó la consistencia deseada con respecto a la apariencia y apariencia de los activos.

Creamos pequeñas herramientas en maxscript para ayudarnos a administrar nuestros sombreadores maestros y facilitar que los artistas los asignen y cambien las propiedades del usuario. Usando este enfoque, pudimos texturizar y sombrear nuestros edificios en solo unos pocos minutos y aún así tener mucha variación y control.

Otro reto típico de crear espacios exteriores grandes es texturas de suelo no repetitivas. A veces puede salirse con la cámara inteligente o la ubicación de los activos y, a veces, puede simplemente usar complementos de varias texturas u otros para aleatorizar las texturas de los mosaicos en espacios grandes. Sin embargo, en nuestro caso, necesitábamos un sombreador de suelo que pareciera convincente e interesante mientras conducíamos a baja velocidad sobre más de un kilómetro de longitud. Como la mitad del viaje va directo, notarías las repeticiones como un patrón al instante. Primero creamos nuestras texturas de adoquines procesalmente en el diseñador de sustancia, exportamos canales difusos, normales, de rugosidad y altura y luego construimos nuestros sombreadores base en máx.

Para evitar las repeticiones de patrones previamente mencionadas, usamos un complemento llamado "Warp Texture" que se puede encontrar en www.maxplugins.de.

Combinado con un ruido del espacio mundial, puede distorsionar ligeramente las texturas básicas y eliminar en gran medida las repeticiones. Además de eso, mezclamos varios sombreadores de tierra, arena y agua en la parte superior. Cada uno usa diferentes ruidos del espacio mundial y lo más importante toma en cuenta el mapa de altura del adoquín.

De esa forma, puedes crear charcos naturales y depósitos de suciedad a lo largo del camino. Desafortunadamente, la textura de la urdimbre no es estable cuando se usa el desplazamiento y tiende a fallar 3ds máx., Por lo que tuvimos que basarnos solo en los mapas normales.

Representación / Iluminación

La renderización de casi 20,000 fotogramas en resolución 4k requiere un poco de planificación y un análisis detallado de las optimizaciones. Además de los altos costos financieros, también estábamos usando versiones de plugins personalizados y scripts que imposibilitaban el uso de una granja de renderizado comercial. El procesamiento en la nube, como la configuración de nuestra propia granja de renderizado en la nube de Amazon o Google, se consideró ineficaz debido a la gran cantidad de datos que tendríamos que cargar y actualizar cada vez que necesitábamos representar solo un par de marcos de prueba. Así que decidimos actualizar nuestra granja de renderizado interna y renderizar todo localmente.

Hicimos varias cosas para reducir los tiempos de renderizado tanto como fuera posible. En primer lugar, optimizar la resolución de la textura siempre es una buena idea. Puede ayudar a reducir los tiempos de inicio de renderizado y nos permite gastar una fracción mayor de nuestra RAM disponible para gente de multitudes y otros objetos animados. Como se mencionó anteriormente, usamos un sistema de sombreador personalizado utilizando materiales maestros. Estos materiales se construyeron teniendo en cuenta el tiempo de renderizado y la textura, por lo que la huella de memoria de todos los edificios fue muy baja debido a su naturaleza más procesal. También evitamos el uso de mapas complejos como la corrección compuesta o de color, que pueden afectar negativamente los tiempos de renderizado. Se puede hacer mucho con los mapas Mix, VrayCompTex y Output que son muy rápidos de procesar y básicamente no afectan los tiempos de renderizado.

El próximo gran cuello de botella es obviamente la iluminación y el muestreo, especialmente Iluminación Global. Empezamos con un enfoque Brute Force y Lightcache GI que, por lo general, habría funcionado bastante bien, pero necesitábamos lograr tiempos de renderización aún más cortos. Decidimos no usar GI en absoluto y simularlo con un VrayAmbientLight usando una textura VrayDirt como un mapa de luz. Sorprendentemente, la diferencia visual era insignificante, incluso en calles con edificios altos a cada lado. La clave para un resultado más agradable y realista con esa técnica es un alto radio y una caída más suave en el AO. Aparte de eso, Lighting solo incluía un VraySun, un HDRI en el fondo y el efecto atmosférico VrayAerialPerspective para el aspecto y la sensación nebulosa de la mañana.

Los ajustes de renderizado eran bastante estándar y un poco de eliminación de ruido en la parte superior. Al final, pudimos renderizar con un tiempo promedio de renderizado de 15 minutos por cuadro en nuestras máquinas.

Animación y Multitud (Anima)

Admitámoslo, ¿qué le da vida a una escena? ¡Gente! Vivir intensamente la vida en la calle, durante todo el viaje, fue un punto importante y los personajes apropiados e históricamente correctos fueron esenciales.

Después de una larga investigación y proyección de cientos de fotos históricas, se ha establecido una lista de ropa significativa. Alquilados de un televisor alemán, todos estos trajes fueron capturados mediante fotogrametría y optimizados para el uso de lowpoly y semi lowpoly. En la siguiente imagen puedes ver algunos ejemplos.

Las animaciones fueron separadas en tres partes:

• 1. animación de multitud, que tuvo que ser automatizada
• 2. animación especial de personajes, derivada de un guión dirigido
• 3. animación en tiempo real dentro del juego para el conductor del tranvía

Sin embargo, con la Versión 2.6.0, no había forma de compensar las animaciones para esas secciones por separado. Con el fin de conseguir una multitud animada en el último minuto del viaje, se tuvo que hacer una simulación completa desde el primer hasta el último fotograma, sin importar si la multitud está visible o escondida detrás de las paredes. Esto condujo a una gran cantidad de datos de caché innecesarios y tiempos de simulación extremadamente largos.

El soporte de AXYZ Design siempre fue de gran ayuda. Explicamos la situación y recibimos comentarios rápidos: los chicos nos invitaron a una llamada de skype (¡supera eso, Autodesk!).

En tomas extremadamente largas los actores tienden a agruparse, porque los actores más cortos, como los niños, son más lentos que los actores más altos. En su mayoría, termina en grupos, caminando en una sola línea con un niño o una mujer a la cabeza. Parecía gracioso pero no realista. La solución del equipo de AXYZ redujo el tiempo de simulación a aproximadamente 6000 fotogramas por sección y mató a dos pájaros de un tiro: aglomeración reducida y reducción del tamaño de la caché. ¡Increíble! ¡No podemos agradecer lo suficiente a Diego Gadler y a su equipo!

Luego importamos el proyecto Anima al máximo y ejecutamos un pequeño script que buscaba intersecciones con nuestros vehículos y animaciones especiales. Anima ya no puede manejar obstáculos en movimiento, pero tuvimos que evitar que los actores pasaran por los carruajes o el tranvía. Esos actores fueron eliminados por el guión.

Animaciones especiales / Captura de movimiento / Animaciones dentro del juego

Para traer aún más vida a la escena, agregamos algunas animaciones especiales. Que fueron capturados en nuestro estudio de captura de movimiento interno.
Para obtener la mejor inmersión con el efecto de estéreo y paralaje correcto, el tranvía, los pasajeros y su conductor se realizaron en el motor. Pero este es un tema más grande para otro momento. Lo dejamos con un breve clip:

Post / Compositing / Encoding

La composición fue bastante directa. Usualmente renderizamos todo en extors flotantes de 16 bits y agregamos un par de elementos de render para pequeños ajustes en la publicación. Sin embargo, 20,000 fotogramas en resolución 4k llenan espacio en disco bastante rápido. Así que decidimos renderizar solo los elementos que absolutamente necesitamos. En nuestro caso, el pase de belleza, una versión denozada y algunas máscaras. También procesamos un pase adicional para todos los elementos de humo y los agregamos en la parte superior.

Un aspecto más interesante del borrador puede ser nuestro enfoque para convertir primero los datos lineales en log y luego crear nuestra propia curva de conversión para devolver los valores a un rango visualmente agradable. De esta forma, tenemos un control total y evitamos los típicos problemas de mapeo de tonos para reducir los aspectos más destacados pero eliminando el resto de la imagen.

Quienes somos

GROUND STUDIOS es un versátil estudio de producción 3D que crea efectos visuales para TV y cine, visualizaciones para la industria y la arquitectura, así como animaciones para comerciales y videojuegos. Trabajamos con 3ds max como nuestra aplicación 3D principal, complementada por V-Ray, Sustancia, Anima, Paquete forestal y Railclone. Para post-producción usamos Fusion y After Effects.

Estamos trabajando en estrecha colaboración con nuestras empresas asociadas "Humanoid" para captura de movimiento y producción de video 360, "AS-Music" para música y efectos de sonido, así como "Agency for Virtual Reality" (A4VR) para diseño conceptual y real implementación de tiempo Esta cooperación nos hace extremadamente efectivos y competitivos dentro del creciente número de compañías de producción de realidad virtual.

Para obtener más información, vaya a:

http://www.ground-studios.com/

https://www.timeride.de