ด้วยความคาดหมายของ PS5 และ Project Scarlett ซึ่งจะรองรับ Ray Tracing ฉันจึงเริ่มคิดถึงการจัดแสงในเกม ฉันพบเนื้อหาที่ผู้เขียนอธิบายว่าแสงคืออะไร ส่งผลต่อการออกแบบอย่างไร เปลี่ยนแปลงการเล่นเกม สุนทรียภาพ และประสบการณ์ ทั้งหมดมีตัวอย่างและภาพหน้าจอ ในระหว่างเกมคุณจะไม่สังเกตเห็นสิ่งนี้ทันที
การแนะนำ
การจัดแสงไม่ได้ช่วยให้ผู้เล่นมองเห็นฉากเท่านั้น (แม้ว่าจะสำคัญมากก็ตาม) แสงส่งผลต่ออารมณ์ เทคนิคการจัดแสงหลายอย่างในละคร ภาพยนตร์ และสถาปัตยกรรมถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มอารมณ์ความรู้สึก เหตุใดนักออกแบบเกมจึงไม่ควรยืมหลักการเหล่านี้ การเชื่อมโยงระหว่างภาพและการตอบสนองทางอารมณ์เป็นอีกเครื่องมืออันทรงพลังที่ช่วยให้คุณทำงานกับตัวละคร การเล่าเรื่อง เสียง กลไกของเกม และอื่นๆ ในขณะเดียวกัน ปฏิสัมพันธ์ของแสงกับพื้นผิวช่วยให้คุณสามารถกำหนดความสว่าง สี คอนทราสต์ เงา และเอฟเฟกต์อื่นๆ ได้ ทั้งหมดนี้ส่งผลให้เกิดพื้นฐานที่นักออกแบบทุกคนต้องเชี่ยวชาญ
วัตถุประสงค์ของเนื้อหานี้คือเพื่อพิจารณาว่าการออกแบบแสงส่งผลต่อความสวยงามและประสบการณ์ผู้ใช้ของเกมอย่างไร เรามาดูธรรมชาติของแสงและวิธีการนำไปใช้ในงานศิลปะแขนงอื่นๆ เพื่อวิเคราะห์บทบาทของแสงในวิดีโอเกมกันดีกว่า
"สวอนเลค" อเล็กซานเดอร์ เอ็กแมน
ฉัน - ธรรมชาติของแสง
“พื้นที่ แสงสว่าง และความเป็นระเบียบ สิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่ผู้คนต้องการมากพอๆ กับความต้องการขนมปังสักชิ้นหรือที่พักสำหรับค้างคืน” เลอ กอร์บูซีเยร์
แสงธรรมชาตินำทางและติดตามเราไปตั้งแต่แรกเกิด จำเป็น มันสร้างจังหวะตามธรรมชาติของเรา แสงควบคุมกระบวนการในร่างกายของเราและส่งผลต่อนาฬิกาชีวภาพ มาทำความเข้าใจว่าฟลักซ์การส่องสว่าง ความเข้มของแสง สี และจุดโฟกัสคืออะไร แล้วเราจะเข้าใจว่าแสงประกอบด้วยอะไรและมีพฤติกรรมอย่างไร
1 - สิ่งที่ตามนุษย์มองเห็น
แสงเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดวงตารับรู้ ในภูมิภาคนี้ความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 380 ถึง 780 นาโนเมตร ในระหว่างวันเราเห็นสีโดยใช้กรวย แต่ในเวลากลางคืนดวงตาใช้แท่งและเราเห็นเพียงเฉดสีเทาเท่านั้น
คุณสมบัติพื้นฐานของแสงที่มองเห็นได้คือ ทิศทาง ความเข้ม ความถี่ และโพลาไรซ์ ความเร็วในสุญญากาศคือ 300 เมตรต่อวินาที และนี่คือหนึ่งในค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐาน
สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองเห็นได้
2 - ทิศทางของการขยายพันธุ์
ไม่มีสสารในสุญญากาศ และแสงเดินทางตรง อย่างไรก็ตาม เมื่อสัมผัสกับน้ำ อากาศ และสารอื่นๆ จะมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป เมื่อสัมผัสกับสาร แสงส่วนหนึ่งจะถูกดูดซับและแปลงเป็นพลังงานความร้อน เมื่อชนกับวัสดุโปร่งใส แสงบางส่วนก็ถูกดูดซับเช่นกัน แต่ส่วนที่เหลือจะผ่านไปได้ วัตถุที่เรียบ เช่น กระจก จะสะท้อนแสง หากพื้นผิวของวัตถุไม่เรียบ แสงก็จะกระเจิง
ทิศทางของการแพร่กระจายของแสง
3 - ลักษณะพื้นฐาน
การไหลของแสง ปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง
หน่วยวัด: lm (ลูเมน)
พลังแห่งแสงสว่าง ปริมาณแสงที่ถ่ายโอนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง
หน่วยวัด: ซีดี (แคนเดลา)
ไฟส่องสว่าง ปริมาณแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิว
ความสว่าง = ฟลักซ์ส่องสว่าง (lm) / พื้นที่ (m2)
หน่วยวัด: lx (ลักซ์)
ความสว่าง นี่เป็นลักษณะพื้นฐานเพียงอย่างเดียวของแสงที่สายตามนุษย์รับรู้ ในด้านหนึ่งจะคำนึงถึงความสว่างของแหล่งกำเนิดแสง อีกด้านหนึ่งจะคำนึงถึงพื้นผิว ซึ่งหมายความว่าจะขึ้นอยู่กับระดับการสะท้อน (สีและพื้นผิว) เป็นอย่างมาก
หน่วยวัด: cd/m2
4 - อุณหภูมิสี
อุณหภูมิสีวัดเป็นเคลวินและแสดงถึงสีของแหล่งกำเนิดแสงเฉพาะ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ วิลเลียม เคลวิน อุ่นถ่านหินชิ้นหนึ่ง มันกลายเป็นสีแดงร้อน แวววาวเป็นสีต่างๆ ตามอุณหภูมิที่ต่างกัน ในตอนแรกถ่านหินเรืองแสงเป็นสีแดงเข้ม แต่เมื่อได้รับความร้อน สีก็เปลี่ยนเป็นสีเหลืองสดใส ที่อุณหภูมิสูงสุด แสงที่ปล่อยออกมาจะกลายเป็นสีน้ำเงิน-ขาว
แสงธรรมชาติ 24 ชั่วโมง ไซมอน เลคกี้
II - เทคนิคการออกแบบแสงสว่าง
ในส่วนนี้ เราจะดูว่ารูปแบบการจัดแสงแบบใดที่สามารถใช้เพื่อส่งผลต่อการแสดงออกของเนื้อหา/ภาพ ในการทำเช่นนี้ เราจะระบุความเหมือนและความแตกต่างในเทคนิคการจัดแสงที่ศิลปินและนักออกแบบการจัดแสงใช้
1 – Chiaroscuro และ tenebrism
Chiaroscuro เป็นหนึ่งในแนวคิดของทฤษฎีศิลปะที่อ้างถึงการกระจายตัวของแสงสว่าง ใช้เพื่อแสดงการเปลี่ยนโทนสีเพื่อถ่ายทอดระดับเสียงและอารมณ์ Georges de La Tour มีชื่อเสียงจากผลงานของเขาที่มีบรรยากาศยามค่ำคืนและฉากที่ส่องสว่างด้วยเปลวเทียน ไม่มีศิลปินรุ่นก่อนของเขาคนใดที่ทำการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวได้อย่างเชี่ยวชาญ แสงและเงามีบทบาทสำคัญในงานของเขา และเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบภาพในรูปแบบต่างๆ ที่หลากหลายและมักจะเป็นทางเลือก การศึกษาภาพวาดของเดอลาตูร์ช่วยให้เข้าใจการใช้แสงและคุณสมบัติของแสง
Georges de La Tour "สำนึกผิดแมรีแม็กดาเลน", 1638-1643
เอ - คอนทราสต์สูง
ในภาพวาดนี้ ใบหน้าและเสื้อผ้าสีอ่อนโดดเด่นตัดกับพื้นหลังสีเข้ม เนื่องจากโทนสีที่มีคอนทราสต์สูง ความสนใจของผู้ชมจึงมุ่งเน้นไปที่ส่วนนี้ของภาพ ในความเป็นจริงจะไม่มีความแตกต่างเช่นนั้น ระยะห่างระหว่างใบหน้ากับเทียนมากกว่าระหว่างเทียนกับมือ แต่เมื่อเปรียบเทียบกับหน้าตาเราจะเห็นว่าโทนและคอนทราสต์บนมือนั้นเงียบไป Georges de La Tour ใช้ความแตกต่างที่แตกต่างกันเพื่อดึงดูดความสนใจของผู้สังเกตการณ์
b - รูปร่างและจังหวะของแสง
เนื่องจากโทนสีมีความแตกต่างกันสูง รูปทรงจึงปรากฏในบางพื้นที่ตามขอบของภาพ แม้แต่ในส่วนที่มืดของภาพวาด ศิลปินก็ชอบใช้โทนสีที่แตกต่างกันเพื่อเน้นขอบเขตของวัตถุ แสงไม่ได้รวมอยู่บริเวณใดจุดหนึ่ง แต่จะเลื่อนลงมาตั้งแต่หน้าจนถึงเท้า
ค - แหล่งกำเนิดแสง
ผลงานส่วนใหญ่ของ Georges de La Tour เขาใช้เทียนหรือตะเกียงเป็นแหล่งกำเนิดแสง ภาพแสดงการจุดเทียน แต่เรารู้อยู่แล้วว่าไคอาโรสคูโรที่นี่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับมัน Georges de La Tour วางใบหน้าไว้บนพื้นหลังสีเข้ม และวางเทียนเพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงระหว่างโทนสีที่คมชัด เพื่อให้ได้คอนทราสต์สูง โทนสีอ่อนจะถูกวางร่วมกับโทนสีเข้มเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ที่เหมาะสมที่สุด
d — Chiaroscuro เป็นองค์ประกอบของรูปทรงเรขาคณิต
หากเราลดแสงและเงาในงานนี้ เราจะเห็นรูปทรงเรขาคณิตพื้นฐาน ความสามัคคีของโทนสีสว่างและสีเข้มก่อให้เกิดองค์ประกอบที่เรียบง่าย มันสร้างความรู้สึกทางอ้อมโดยที่ตำแหน่งของวัตถุและตัวเลขแสดงพื้นหน้าและพื้นหลัง ทำให้เกิดความตึงเครียดและพลังงาน
2 – เทคนิคการจัดแสงแบบภาพยนตร์ขั้นพื้นฐาน
2.1 - แสงสว่างจากสามจุด
หนึ่งในวิธีที่ได้รับความนิยมและประสบความสำเร็จมากที่สุดในการส่องสว่างวัตถุใดๆ ก็คือการจัดแสงแบบสามจุด ซึ่งเป็นรูปแบบคลาสสิกของฮอลลีวู้ด เทคนิคนี้ช่วยให้คุณสามารถถ่ายทอดปริมาตรของวัตถุได้
ไฟหลัก (ไฟหลักคือแหล่งกำเนิดแสงหลัก)
โดยปกติแล้วจะเป็นแสงที่ทรงพลังที่สุดในแต่ละฉาก สามารถมาจากทุกที่ แหล่งที่มาอาจอยู่ด้านข้างหรือด้านหลังตัวแบบ (Jeremy Byrne "Digital Lighting and Rendering")
เติมแสง (นั่นคือแสงเพื่อควบคุมคอนทราสต์)
ตามชื่อที่แนะนำ มันถูกใช้เพื่อ "เติม" และลบพื้นที่มืดที่เกิดจากแสงหลัก แสงเสริมจะเข้มน้อยลงอย่างเห็นได้ชัด และอยู่ในตำแหน่งที่ทำมุมกับแหล่งกำเนิดแสงหลัก
แสงพื้นหลัง (แสงด้านหลังนั่นคือตัวแยกพื้นหลัง)
ใช้เพื่อถ่ายทอดความดังของฉาก มันแยกวัตถุออกจากพื้นหลัง เช่นเดียวกับแสงเสริม แสงพื้นหลังจะมีความเข้มน้อยกว่าและครอบคลุมพื้นที่ของวัตถุมากขึ้น
2.2 - ด้านล่าง
เนื่องจากการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ เราจึงคุ้นเคยกับการเห็นผู้คนส่องสว่างจากทุกมุม แต่ไม่ใช่จากด้านล่าง วิธีนี้ดูผิดปกติมาก
แฟรงเกนสไตน์, เจมส์ เวล, 1931
2.3 - ด้านหลัง
วัตถุอยู่ในตำแหน่งระหว่างแหล่งกำเนิดแสงและตัวแสดง ด้วยเหตุนี้ แสงเรืองจึงปรากฏรอบๆ วัตถุ และส่วนที่เหลือของวัตถุยังคงอยู่ในเงามืด
"E.T. the Extra-Terrestrial", สตีเวน สปีลเบิร์ก, 1982
2.4 - ด้านข้าง
การจัดแสงประเภทนี้ใช้เพื่อส่องสว่างฉากจากด้านข้าง สร้างคอนทราสต์ที่คมชัดซึ่งเผยให้เห็นพื้นผิวและเน้นรูปทรงของวัตถุ วิธีนี้ใกล้เคียงกับเทคนิค Chiaroscuro
เบลด รันเนอร์, ริดลีย์ สก็อตต์, 1982
2.5 - การจัดแสงที่ใช้งานได้จริง
นี่คือการจัดแสงจริงในฉาก ได้แก่ โคมไฟ เทียน จอทีวี และอื่นๆ แสงเพิ่มเติมนี้สามารถใช้เพื่อเพิ่มความเข้มของแสงได้
แบร์รี ลินดอน, สแตนลีย์ คูบริก, 1975
2.6 - แสงสะท้อน
แสงจากแหล่งกำเนิดอันทรงพลังจะกระเจิงโดยตัวสะท้อนแสงหรือพื้นผิวบางส่วน เช่น ผนังหรือเพดาน ด้วยวิธีนี้ แสงจะครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้นและกระจายอย่างเท่าเทียมกันมากขึ้น
อัศวินรัตติกาลผงาด, คริสโตเฟอร์ โนแลน, 2012
2.7 - แสงที่แข็งและอ่อน
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแสงที่แข็งและอ่อนคือขนาดของแหล่งกำเนิดแสงที่สัมพันธ์กับวัตถุ ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งแสงที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ อย่างไรก็ตาม มันอยู่ห่างจากเรา 90 ล้านกิโลเมตร ซึ่งหมายความว่ามันเป็นแหล่งกำเนิดแสงเล็กๆ มันสร้างเงาที่แข็งและทำให้เกิดแสงที่แข็ง หากเมฆปรากฏขึ้น ท้องฟ้าทั้งผืนก็จะกลายเป็นแหล่งแสงขนาดมหึมาและเงาจะมองเห็นได้ยากขึ้น ซึ่งหมายความว่ามีแสงนุ่มนวลปรากฏขึ้น
ตัวอย่าง 3 มิติด้วย LEGO, João Prada, 2017
2.8 - ปุ่มสูงและต่ำ
แสงไฮคีย์ใช้เพื่อสร้างฉากที่สว่างมาก มักจะใกล้กับแสงมากเกินไป แหล่งกำเนิดแสงทั้งหมดมีพลังงานเท่ากันโดยประมาณ
ต่างจากการจัดแสงแบบไฮคีย์ตรงที่มีคีย์ต่ำ ฉากจะมืดมากและอาจมีแหล่งกำเนิดแสงที่ทรงพลังอยู่ในนั้น บทบาทหลักมอบให้กับเงา ไม่ใช่แสง เพื่อถ่ายทอดความรู้สึกระทึกใจหรือดราม่า
"ขอบคุณ 1138", จอร์จ ลูคัส, 1971
2.9 - แสงสว่างที่มีแรงบันดาลใจ
แสงนี้เลียนแบบแสงธรรมชาติ เช่น แสงอาทิตย์ แสงจันทร์ ไฟถนน และอื่นๆ ใช้เพื่อเพิ่มแสงสว่างในทางปฏิบัติ เทคนิคพิเศษช่วยให้แสงที่ได้รับแรงบันดาลใจเป็นธรรมชาติ เช่น ฟิลเตอร์ (โกบอส) เพื่อสร้างเอฟเฟ็กต์ของหน้าต่างที่ปิดม่าน
ไดรฟ์, นิโคลัส วินดิง เรฟฟิน, 2011
2.10 — ไฟภายนอก
นี่อาจเป็นแสงแดด แสงจันทร์ หรือไฟถนนที่มองเห็นได้ในฉาก
“สิ่งที่แปลกมาก ซีซัน 3", Duffer Brothers, 2019
III - พื้นฐานการเรนเดอร์
นักออกแบบระดับเข้าใจถึงความสำคัญของการจัดแสงและใช้เพื่อให้บรรลุการรับรู้ของฉาก เพื่อให้แสงสว่างในระดับหนึ่งและบรรลุเป้าหมายด้านการมองเห็นที่ต้องการ พวกเขาจำเป็นต้องระบุแหล่งกำเนิดแสงที่อยู่นิ่ง มุมการแพร่กระจาย และสี พวกเขากำหนดบรรยากาศและภาพรวมที่จำเป็น แต่ทุกอย่างไม่ใช่เรื่องง่ายเพราะ แสงสว่างขึ้นอยู่กับลักษณะทางเทคนิค - ตัวอย่างเช่นพลังของโปรเซสเซอร์ ดังนั้นจึงมีการจัดแสงสองประเภท: การจัดแสงที่คำนวณไว้ล่วงหน้าและการเรนเดอร์แบบเรียลไทม์
1 - แสงสว่างที่คำนวณไว้ล่วงหน้า
นักออกแบบใช้แสงคงที่เพื่อกำหนดลักษณะแสงของแต่ละแหล่ง รวมถึงตำแหน่ง มุม และสี โดยทั่วไปแล้ว การใช้งานการส่องสว่างทั่วโลกแบบเรียลไทม์ไม่สามารถทำได้เนื่องจากปัญหาด้านประสิทธิภาพ
การส่องสว่างส่วนกลางแบบคงที่ที่แสดงผลล่วงหน้าสามารถใช้ได้ในเอ็นจิ้นส่วนใหญ่ รวมถึง Unreal Engine และ Unity เครื่องยนต์จะ "อบ" แสงดังกล่าวให้เป็นพื้นผิวพิเศษที่เรียกว่า "แผนที่แสง" (แผนที่แสง) Lightmap เหล่านี้จะถูกจัดเก็บไว้พร้อมกับไฟล์แผนที่อื่นๆ และกลไกจะเข้าถึงไฟล์เหล่านั้นเมื่อเรนเดอร์ฉาก
ฉากเดียวกัน: ไม่มีแสงสว่าง (ซ้าย) มีเฉพาะแสงสว่างโดยตรง (กลาง) และมีแสงสว่างทั่วบริเวณโดยอ้อม (ขวา) งานศิลปะจาก Unity Learn
นอกจากแผนที่แสงแล้ว ยังมีแผนที่เงาซึ่งใช้ในการสร้างเงาด้วยเช่นกัน ขั้นแรก ทุกอย่างจะถูกเรนเดอร์โดยคำนึงถึงแหล่งกำเนิดแสง โดยจะสร้างเงาที่สะท้อนความลึกของพิกเซลของฉาก แผนที่ความลึกของพิกเซลที่ได้เรียกว่าแผนที่เงา ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับระยะห่างระหว่างแหล่งกำเนิดแสงและวัตถุที่ใกล้ที่สุดสำหรับแต่ละพิกเซล จากนั้นจึงทำการเรนเดอร์ โดยที่ทุกพิกเซลบนพื้นผิวจะถูกตรวจสอบเทียบกับแผนที่เงา หากระยะห่างระหว่างพิกเซลและแหล่งกำเนิดแสงมากกว่าที่บันทึกไว้ในแผนที่เงา แสดงว่าพิกเซลนั้นอยู่ในเงา
อัลกอริทึมสำหรับการใช้แผนที่เงา ภาพประกอบจาก OpenGl-tutorial
2 - การเรนเดอร์แบบเรียลไทม์
หนึ่งในโมเดลการจัดแสงแบบคลาสสิกสำหรับเรียลไทม์เรียกว่าโมเดล Lambert (ตามชื่อนักคณิตศาสตร์ชาวสวิส Johann Heinrich Lambert) เมื่อเรนเดอร์แบบเรียลไทม์ GPU มักจะส่งวัตถุทีละรายการ วิธีนี้ใช้การแสดงผลของวัตถุ (ตำแหน่ง มุมการหมุน และมาตราส่วน) เพื่อกำหนดว่าควรวาดพื้นผิวใด
ในกรณีของแสง Lambert แสงจะมาจากทุกจุดบนพื้นผิวในทุกทิศทาง สิ่งนี้ไม่ได้คำนึงถึงรายละเอียดปลีกย่อยบางอย่าง เช่น การสะท้อนกลับ (บทความโดย Chandler Prall) เพื่อให้ฉากดูสมจริงยิ่งขึ้น จึงมีการใช้เอฟเฟกต์เพิ่มเติมกับโมเดลของ Lambert เช่น แสงจ้า เป็นต้น
ตัวอย่างการแรเงาแลมเบิร์ตโดยใช้ทรงกลม ภาพประกอบจากวัสดุโดย Peter Dyachikhin
เอ็นจิ้นสมัยใหม่ส่วนใหญ่ (Unity, Unreal Engine, Frostbite และอื่นๆ) ใช้การเรนเดอร์ตามทางกายภาพ (Pysically Based Rendering, PBR) และการแรเงา (บทความโดย Lukas Orsvarn) การแรเงา PBR นำเสนอวิธีการและพารามิเตอร์ที่ใช้งานง่ายและสะดวกยิ่งขึ้นสำหรับการอธิบายพื้นผิว ใน Unreal Engine วัสดุ PBR มีพารามิเตอร์ดังต่อไปนี้:
- สีฐาน - พื้นผิวที่แท้จริงของพื้นผิว
- ความหยาบ - พื้นผิวไม่เรียบแค่ไหน
- โลหะ—ไม่ว่าพื้นผิวจะเป็นโลหะก็ตาม
- Specular (specularity) - ปริมาณแสงสะท้อนบนพื้นผิว
ไม่มี PBR (ซ้าย), PBR (ขวา) ภาพประกอบจากสตูดิโอ Meta 3D
อย่างไรก็ตาม มีอีกวิธีหนึ่งในการเรนเดอร์: การติดตามรังสี ก่อนหน้านี้เทคโนโลยีนี้ไม่ได้รับการพิจารณาเนื่องจากปัญหาด้านประสิทธิภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพ มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมภาพยนตร์และโทรทัศน์เท่านั้น แต่การเปิดตัวการ์ดแสดงผลรุ่นใหม่ทำให้สามารถใช้แนวทางนี้ในวิดีโอเกมได้เป็นครั้งแรก
Ray Tracing เป็นเทคโนโลยีการเรนเดอร์ที่สร้างเอฟเฟกต์แสงที่สมจริงยิ่งขึ้น โดยจำลองหลักการแพร่กระจายของแสงในสภาพแวดล้อมจริง รังสีที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงจะมีพฤติกรรมเหมือนกับโฟตอน พวกมันจะสะท้อนจากพื้นผิวไปในทิศทางใดก็ได้ ในเวลาเดียวกัน เมื่อรังสีสะท้อนหรือรังสีโดยตรงเข้าสู่กล้อง รังสีจะส่งข้อมูลภาพเกี่ยวกับพื้นผิวที่สะท้อนออกมา (เช่น รายงานสี) หลายโครงการจาก E3 2019 จะสนับสนุนเทคโนโลยีนี้
3 - ประเภทของแหล่งกำเนิดแสง
3.1 - ไฟส่องเฉพาะจุด
ปล่อยแสงในทุกทิศทาง เช่นเดียวกับหลอดไฟทั่วไปในชีวิตจริง
เอกสาร Unreal Engine
3.2 - ไฟสปอตไลท์
ปล่อยแสงจากจุดหนึ่งโดยให้แสงกระจายเหมือนกรวย ตัวอย่างชีวิตจริง: ไฟฉาย
เอกสาร Unreal Engine
3.3 - แหล่งกำเนิดแสงที่มีพื้นที่ (ไฟบริเวณ)
ปล่อยรังสีโดยตรงจากโครงร่างเฉพาะ (เช่น สี่เหลี่ยมหรือวงกลม) แสงดังกล่าวสร้างความเครียดให้กับโปรเซสเซอร์อย่างมาก เนื่องจากคอมพิวเตอร์จะคำนวณจุดทั้งหมดที่เปล่งแสง
เอกสารความสามัคคี
3.4 - แหล่งกำเนิดแสงแบบทิศทาง
จำลองดวงอาทิตย์หรือแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ ที่อยู่ห่างไกล รังสีทุกดวงเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันและถือว่าขนานกัน
เอกสารความสามัคคี
3.5 - แสงที่เปล่งออกมา
แหล่งกำเนิดแสงที่เปล่งแสงหรือวัสดุที่เปล่งแสง (วัสดุที่เปล่งแสงใน UE4) สร้างภาพลวงตาว่าวัสดุกำลังเปล่งแสงได้อย่างง่ายดายและมีประสิทธิภาพ เอฟเฟกต์แสงพร่ามัว - มองเห็นได้หากคุณดูวัตถุที่สว่างมาก
เอกสาร Unreal Engine
3.6 - แสงโดยรอบ
ฉากจาก Doom 3 สว่างไสวด้วยโคมไฟบนผนัง เครื่องยนต์สร้างเงา หากพื้นผิวอยู่ในที่ร่มก็จะทาสีดำ ในชีวิตจริง อนุภาคของแสง (โฟตอน) สามารถสะท้อนจากพื้นผิวได้ ในระบบการเรนเดอร์ขั้นสูง แสงจะถูกอบเข้าสู่พื้นผิวหรือคำนวณแบบเรียลไทม์ (การส่องสว่างทั่วโลก) เอ็นจิ้นเกมรุ่นเก่า เช่น ID Tech 3 (Doom) ใช้ทรัพยากรมากเกินไปในการคำนวณแสงทางอ้อม เพื่อแก้ปัญหาการขาดแสงทางอ้อมจึงใช้แสงแบบกระจาย และพื้นผิวทั้งหมดก็มีแสงสว่างอย่างน้อยเล็กน้อย
เครื่องยนต์ Doom 3 (เครื่องยนต์ IdTech 4)
3.7 - การส่องสว่างทั่วโลก
การส่องสว่างทั่วโลกเป็นความพยายามที่จะคำนวณการสะท้อนของแสงจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง กระบวนการนี้โหลดโปรเซสเซอร์มากกว่าแสงโดยรอบมาก
เอกสาร Unreal Engine
IV - การออกแบบแสงสว่างในวิดีโอเกม
การจัดองค์ประกอบภาพ (ตำแหน่งแสง มุม สี มุมมอง การเคลื่อนไหว) มีผลกระทบอย่างมากต่อวิธีที่ผู้ใช้รับรู้สภาพแวดล้อมของเกม
นักออกแบบ Will Wright พูดที่ GDC เกี่ยวกับฟังก์ชั่นการจัดองค์ประกอบภาพในสภาพแวดล้อมการเล่นเกม โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันจะดึงความสนใจของผู้เล่นไปยังองค์ประกอบที่สำคัญซึ่งเกิดขึ้นโดยการปรับความอิ่มตัวความสว่างและสีของวัตถุในระดับ
ทั้งหมดนี้ส่งผลต่อการเล่นเกม
บรรยากาศที่เหมาะสมดึงดูดผู้เล่นทางอารมณ์ นักออกแบบจะต้องดูแลเรื่องนี้ด้วยการสร้างความต่อเนื่องของภาพ
Maggie Safe El-Nasr ทำการทดลองหลายครั้ง - เธอเชิญผู้ใช้ที่ไม่คุ้นเคยกับเกมยิง FPS ให้เล่น Unreal Tournament เนื่องจากการออกแบบแสงที่ไม่ดี ผู้เล่นจึงสังเกตเห็นศัตรูช้าเกินไปและเสียชีวิตอย่างรวดเร็ว เราอารมณ์เสียและส่วนใหญ่ก็ออกจากเกมไป
แสงสร้างเอฟเฟกต์ แต่สามารถนำมาใช้ในวิดีโอเกมได้แตกต่างจากในโรงละคร ภาพยนตร์ และสถาปัตยกรรม จากมุมมองของการออกแบบ มีเจ็ดหมวดหมู่ที่อธิบายรูปแบบการจัดแสง และที่นี่เราต้องไม่ลืมเรื่องอารมณ์
องค์ประกอบการออกแบบในงานศิลปะระดับ Jeremy Price
1 - คู่มือ
4 Uncharted
ใน 100 สิ่งที่นักออกแบบทุกคนจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับผู้คน Susan Weinchenk สำรวจความสำคัญของวิสัยทัศน์จากส่วนกลางและอุปกรณ์ต่อพ่วง
เนื่องจากวิสัยทัศน์ส่วนกลางเป็นสิ่งแรกที่เราเห็น จึงควรรวมองค์ประกอบสำคัญที่ผู้เล่นต้องมองเห็นตามที่นักออกแบบตั้งใจไว้ การมองเห็นบริเวณรอบนอกให้บริบทและเสริมการมองเห็นจากส่วนกลาง
เกม Uncharted เป็นตัวอย่างที่ดีในเรื่องนี้ แสงจะเข้าสู่มุมมองส่วนกลางและนำทางผู้เล่น แต่ถ้าองค์ประกอบในการมองเห็นบริเวณรอบข้างขัดแย้งกับการมองเห็นส่วนกลาง การเชื่อมต่อระหว่างนักออกแบบและผู้เล่นก็จะพังทลายลง
จนถึงรุ่งอรุณ
มันใช้แสงเพื่อนำทางผู้เล่น Will Byles ผู้อำนวยการฝ่ายสร้างสรรค์ของสตูดิโอกล่าวว่า “ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับเราคือการสร้างบรรยากาศแห่งความกลัวโดยไม่ทำให้ทุกอย่างมืดมน น่าเสียดายที่เมื่อภาพมืดเกินไป เอ็นจิ้นเกมจะพยายามทำให้มันสว่างขึ้น และในทางกลับกัน เราต้องคิดค้นเทคนิคใหม่เพื่อจัดการกับปัญหานี้”
ดังที่คุณเห็นในภาพประกอบด้านล่าง แสงโทนอุ่นโดดเด่นตัดกับพื้นหลังสีน้ำเงิน ซึ่งดึงดูดความสนใจของผู้เล่น
2 - การจัดแสง/การจัดกรอบ
Resident Evil 2 Remake
การจัดแสงใน RE2 Remake สามารถเปลี่ยนเฟรมได้ เมื่อคุณเดินผ่านทางเดินอันมืดมิดของสถานีตำรวจ Raccoon City แหล่งกำเนิดแสงหลักคือไฟฉายของผู้เล่น การจัดแสงแบบนี้เป็นกลไกที่ทรงพลัง มุมมองที่เปลี่ยนแปลงจะดึงดูดสายตาของผู้เล่นไปยังบริเวณที่มีแสงสว่าง และตัดสิ่งอื่นๆ ออกไปเนื่องจากความแตกต่างที่ชัดเจน
วิญญาณมืด I
Tomb of the Giants เป็นหนึ่งในสถานที่ที่มืดมนในเกมซึ่งมีหน้าผาอันตรายมากมาย มันสามารถผ่านไปได้หากคุณระวังหินเรืองแสงและเคลื่อนที่อย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้ตก คุณควรระวังดวงตาที่ขาวเป็นประกายด้วยเพราะนี่คือศัตรู
รัศมีการส่องสว่างจากเครื่องเล่นลดลงอย่างมาก การมองเห็นในความมืดมีจำกัด ด้วยการถือไฟฉายไว้ที่มือซ้าย ผู้เล่นจะเพิ่มทั้งแสงสว่างและขอบเขตการมองเห็น ในขณะเดียวกัน ไฟฉายก็ช่วยลดความเสียหายที่เกิดขึ้นได้อย่างมาก และคุณต้องเลือก: การมองเห็นหรือการป้องกัน
3 - คำบรรยาย
เหยื่อ
เนื่องจากสถานีที่การกระทำเกิดขึ้นอยู่ในวงโคจร เกมจึงมีวงจรแสงพิเศษ มันกำหนดทิศทางของแสงและส่งผลอย่างมากต่อการเล่นเกม เกมนี้ทำให้การค้นหาไอเท็มและสถานที่ยากขึ้นกว่าปกติ ในส่วนที่ห่างไกล ผู้เล่นสามารถแก้ไขปัญหาได้ด้วยการมองจากมุมหนึ่งจากภายในสถานีและจากอีกมุมหนึ่งจากภายนอก
การแยกคนต่างด้าว
ในเอเลี่ยน แสงถูกใช้เพื่อนำทางผู้เล่นและสร้างความรู้สึกหวาดกลัว ผู้ใช้มีความตึงเครียดอยู่ตลอดเวลา - บางแห่งในความมืดมีซีโนมอร์ฟซ่อนตัวอยู่
4 - ลายพราง
เซลล์แตกคอ: บัญชีดำ
แสงในนั้นไม่เพียงแต่นำทางผู้ใช้เท่านั้น แต่ยังใช้เป็นกลไกของเกมอีกด้วย
ในหลายสถานที่ ผู้เล่นใช้เงาเพื่ออยู่ในเส้นทางที่ปลอดภัยและหลีกเลี่ยงศัตรู ใน Splinter Cell บทบาทของ "เครื่องวัดการมองเห็น" จะแสดงโดยแสงบนอุปกรณ์ของตัวละคร - ยิ่งผู้เล่นถูกซ่อนไว้มากเท่าใด แสงก็จะยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น
เครื่องหมายของนินจา
ใน Mark of the Ninja แสงและความมืดเป็นศัตรูกันโดยสิ้นเชิง หัวหน้านักออกแบบเกม Nels Andersen กล่าวว่า “รูปลักษณ์ของตัวละครบ่งบอกว่าคุณมองเห็นได้หรือไม่ หากคุณถูกซ่อน คุณจะแต่งกายด้วยชุดสีดำ มีเพียงรายละเอียดบางส่วนเท่านั้นที่ถูกเน้นด้วยสีแดง ในที่มีแสง - คุณจะมีสีสมบูรณ์" (บทความกฎการออกแบบการลักลอบทั้งห้าของ Mark of the Ninja)
5 - ต่อสู้/ป้องกัน
ปลุกอลัน
ไฟฉายใน Alan Wake นั้นเป็นอาวุธ หากไม่มีมันก็เป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดศัตรู คุณต้องฉายแสงไปที่พวกมันและถือไว้สักระยะหนึ่ง - วิธีนี้จะทำให้พวกมันอ่อนแอและสามารถถูกฆ่าได้ เมื่อแสงตกกระทบศัตรู รัศมีจะปรากฏขึ้น จากนั้นจะลดลงและวัตถุก็เริ่มเรืองแสง เมื่อถึงจุดนี้ผู้เล่นสามารถยิงศัตรูได้
คุณยังสามารถใช้พลุและระเบิดสตันเพื่อกำจัดศัตรูได้
เรื่องโรคระบาด: ความไร้เดียงสา
ในโครงการจาก Asobo Studio คุณสามารถใช้หนูกับผู้คนได้ ตัวอย่างเช่น หากคุณทำลายตะเกียงของศัตรู เขาจะถูกกระโจนเข้าสู่ความมืดทันที ซึ่งไม่สามารถหยุดยั้งฝูงหนูได้
6 - การแจ้งเตือน/ผลตอบรับ
Deus Ex: มนุษย์แบ่งออก
ใน Deus Ex กล้องวงจรปิดจะคอยติดตามสิ่งที่เกิดขึ้นในขอบเขตการมองเห็น ซึ่งถูกจำกัดด้วยกรวยแสง แสงเป็นสีเขียวเมื่อเป็นกลาง เมื่อตรวจพบศัตรู กล้องจะเปลี่ยนแสงเป็นสีเหลือง ส่งเสียงบี๊บและติดตามเป้าหมายเป็นเวลาสองสามวินาทีหรือจนกว่าศัตรูจะหมดระยะการมองเห็น หลังจากนั้นไม่กี่วินาที ไฟจะเปลี่ยนเป็นสีแดงและกล้องจะส่งเสียงเตือน ดังนั้นการมีปฏิสัมพันธ์กับผู้เล่นจึงเกิดขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของแสง
ไนท์ฮอลโลว์
Metroidvania ของทีม Cherry เปลี่ยนแสงบ่อยกว่าที่ผู้เล่นสังเกตเห็น
ตัวอย่างเช่น ทุกครั้งที่คุณได้รับความเสียหาย ภาพจะค้างครู่หนึ่ง และเอฟเฟกต์กระจกแตกจะปรากฏขึ้นข้างๆ ฮีโร่ แสงโดยทั่วไปจะหรี่ลง แต่แหล่งกำเนิดแสงที่อยู่ใกล้กับฮีโร่มากที่สุด (โคมไฟและหิ่งห้อย) จะไม่ดับลง สิ่งนี้ช่วยเน้นความสำคัญและพลังของการโจมตีแต่ละครั้งที่ได้รับ
7 - การแยกจากกัน
Assassin's Creed Odyssey
วงจรของกลางวันและกลางคืนเป็นศูนย์กลางของโอดิสซีย์ ในเวลากลางคืน มีการลาดตระเวนน้อยลงและผู้เล่นมีแนวโน้มที่จะไม่ถูกตรวจจับ
สามารถเปลี่ยนแปลงเวลาของวันได้ตลอดเวลา - มีให้ในเกม ในตอนกลางคืน การมองเห็นของศัตรูจะอ่อนแอลง และหลายคนก็เข้าสู่โหมดสลีป การหลีกเลี่ยงและโจมตีคู่ต่อสู้จะง่ายขึ้น
การเปลี่ยนแปลงทั้งกลางวันและกลางคืนที่นี่เป็นระบบพิเศษ และกฎของเกมจะเปลี่ยนไปอย่างมากขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน
อย่าอดตาย
เครื่องจำลองการเอาชีวิตรอด Don't Starve ไม่ได้ละเว้นผู้มาใหม่ในตอนกลางคืน - การเดินในความมืดที่นี่เป็นอันตรายถึงชีวิต หลังจากผ่านไปห้าวินาที ผู้เล่นจะถูกโจมตีและได้รับความเสียหาย แหล่งกำเนิดแสงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อความอยู่รอด
ฝูงชนจะหลับไปทันทีที่ตกกลางคืนและตื่นขึ้นมาพร้อมกับพระอาทิตย์ขึ้น สัตว์บางชนิดที่นอนหลับตอนกลางวันอาจตื่นขึ้นมาได้ พืชไม่เติบโต เนื้อไม่แห้ง วงจรของกลางวันและกลางคืนสร้างระบบโดยแบ่งกฎของเกมออกเป็นสองประเภท
วี - บทสรุป
เทคนิคการจัดแสงหลายอย่างที่เราเห็นในวิจิตรศิลป์ ภาพยนตร์ และสถาปัตยกรรมถูกนำมาใช้ในการพัฒนาเกมเพื่อเสริมความสวยงามของพื้นที่เสมือนจริง และปรับปรุงประสบการณ์ของผู้เล่น อย่างไรก็ตาม เกมแตกต่างจากในโรงภาพยนตร์หรือโรงละครมาก - สภาพแวดล้อมในเกมนั้นมีความเคลื่อนไหวและคาดเดาไม่ได้ นอกจากแสงแบบคงที่แล้ว ยังใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบไดนามิกอีกด้วย พวกเขาเพิ่มการโต้ตอบและอารมณ์ที่เหมาะสม
แสงเป็นเครื่องมือที่หลากหลาย มันเปิดโอกาสให้ศิลปินและนักออกแบบได้มีส่วนร่วมกับผู้เล่นมากขึ้น
การพัฒนาเทคโนโลยีก็ส่งผลต่อสิ่งนี้เช่นกัน ตอนนี้เอ็นจิ้นเกมมีการตั้งค่าแสงมากขึ้น - ตอนนี้ไม่ใช่แค่การส่องสว่างตามสถานที่ต่างๆ แต่ยังมีอิทธิพลต่อการออกแบบเกมด้วย
อ้างอิง
- Seif El-Nasr, M., Miron, K. และ Zupko, J. (2005) ระบบไฟอัจฉริยะเพื่อประสบการณ์การเล่นเกมที่ดียิ่งขึ้น การดำเนินการปฏิสัมพันธ์ระหว่างคอมพิวเตอร์และมนุษย์ 2005 พอร์ตแลนด์ ออริกอน
- เซฟ เอล-นาเซอร์, ม. (2005) ระบบไฟอัจฉริยะสำหรับสภาพแวดล้อมในเกม วารสารการพัฒนาเกม, 1(2),
- เบิร์น, เจ. (เอ็ด.) (2000). แสงดิจิตอลและการเรนเดอร์ นิวไรเดอร์ส อินเดียนาโพลิส
- คาลาฮาน, เอส. (1996) การเล่าเรื่องผ่านแสง: มุมมองคอมพิวเตอร์กราฟิกส์ หมายเหตุหลักสูตร Siggraph
- Seif El-Nasr, M. และ Rao, C. (2004) ดึงดูดความสนใจของผู้ใช้ด้วยสายตาในสภาพแวดล้อม 3 มิติแบบโต้ตอบ เซสชั่นโปสเตอร์ลายเซ็น
- รีด, เอฟ. (1992) คู่มือการจัดแสงเวที เอแอนด์ซี แบล็ค, ลอนดอน
- รีด, เอฟ. (1995) การส่องสว่างเวที. โฟคอลเพรส, บอสตัน
- Petr Dyachikhin (2017), เทคโนโลยีวิดีโอเกมสมัยใหม่: แนวโน้มและนวัตกรรม, วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาตรี, มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์ Savonia
- ศูนย์การเรียนรู้ Adorama (2018), เทคนิคการจัดแสงภาพยนตร์ขั้นพื้นฐาน จาก (https://www.adorama.com/alc/basic-cinematography-lighting-techniques)
- Seif El-Nasr, M., Niendenthal, S. Knez, I., Almeida, P. และ Zupko, J. (2007), Dynamic Lighting for Tension in Games, วารสารนานาชาติด้านการวิจัยเกมคอมพิวเตอร์
- ยาคุป โมห์ด ราฟี, Ph.D. (2015), สำรวจภาพวาดของ Georges de la Tour ตามทฤษฎี Chiaroscuro และ tenebrism, มหาวิทยาลัยมาเลเซียซาราวัก
- Sophie-Louise Millington (2016), การจัดแสงในเกม: การจัดแสงมีอิทธิพลต่อการโต้ตอบและอารมณ์ของผู้เล่นในสภาพแวดล้อมหรือไม่, University of Derby
- ศาสตราจารย์ Stephen A. Nelson (2014), คุณสมบัติของแสงและการตรวจสอบสารไอโซโทรปิก, มหาวิทยาลัยทูเลน
- ใบอนุญาต Creative Commons Attribution-ShareAlike (2019), The Dark Mod จาก (https://en.wikipedia.org/wiki/The_Dark_Mod)
ที่มา: will.com