VIRTUOS EXPERT TALKS #11

Số 11 của chuỗi bài viết giói thiệu những thành tựu nổi bật và kinh nghiệm quý báu từ thực tiễn sản xuất của đội ngũ chuyên gia tại khắp các chi nhánh của Virtuos trên khắp Thế giới.

Giới thiệu

Khi cấu hình máy tính và máy chơi game ngày càng tân tiến, các game engine có thể render số lưới poly-count và bề mặt với độ phân giải ngày một cao hơn; nhờ đó mà các nhà thiết kế game đã phát triển được những tựa game AAA chân thực hơn trước. Tuy nhiên, quá trình tạo dựng nên những asset game chất lượng cao như thế cũng dần đòi hỏi nhiều thời gian hơn và độ phức tạp tăng lên, đặc biệt khi các thiết kế trong game phải nhìn chân thực nhất có thể.

Sự phát triển của công nghệ photogrammetry có thể xem là một xu thế tất yếu khi mà nhu cầu sáng tạo asset game với độ chân thực cao ngày càng tăng và các game engine luôn liên tục cải tiến. Giờ đây, bất cứ ai cũng có thể chụp một chùm ảnh, và chỉ cần một vài ngày để sản xuất một model tả thực với chi tiết bề mặt trông như thật và có thể dùng ngay như một asset trong game.

Photogrammetry đã xuất hiện từ nhiều năm trước, nhưng cho đến khi hậu kì của tựa game thành công Star Wars Battlefront được chia sẻ tại Hội Nghị các Nhà Phát Triển Game (GDC) bốn năm trước thì mọi người mới bắt đầu biết đến nó rộng rãi hơn và áp dụng vào quá trình sản xuất. Virtuos cũng đã áp dụng photogrammetry tại một số studio và hiện đang dùng công nghệ này để phát triển những khung cảnh với độ chi tiết cao trong nhiều dự án sản xuất game end-to-end (sản xuất game trên toàn quy trình).

Khởi đầu của Photogrammetry tại Sparx*

Phần lớn các quá trình phát triển công nghệ photogrammetry của Virtuos được diễn ra ở studio thành viên Sparx* tại Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam. Từng được biết đến qua những sản phẩm VFX trong nhiều bộ phim bom tấn thuộc vũ trụ Star Wars, Sparx* hội tụ đầy đủ kĩ năng và trang thiết bị cần thiết để bắt đầu nghiên cứu về công nghệ photogrammetry.

Dù Sparx* đã từng sử dụng photogrammetry trong sản xuất phim được một thời gian, tư liệu scan vẫn chỉ được dùng để tham chiếu trong quá trình tạo dựng asset – các model vẫn phải được dựng thủ công trên công cụ và chỉ có các dữ liệu về bề mặt là được thu thập từ những bức ảnh chụp thật.

Mãi đến năm 2018, studio lần đầu xử lý và giảm sáng dữ liệu để dựng lại toàn bộ các bối cảnh phim trên engine Unreal cho series truyền hình “The Mandalorian” của Disney Plus, photogrammetry mới chính thức được xem như một công cụ hữu ích để dựng các asset 3D. Sau đó, Sparx* tiếp tục dành thêm nhiều thời gian và công sức để nghiên cứu và thử nghiệm công nghệ này, đồng thời hoàn thiện quy trình cũng như các trang thiết bị cần thiết.

Hiện tại Sparx* đã áp dụng photogrammetry vào rất nhiều dự án game sắp được ra mắt với sự dẫn dắt của Senior Art Director Kristian Pedlow, và Senior Technical Artist Minh Sơn. Họ là hai thành viên cốt cán của “Đội Xung Kích Photogrammetry” (Photogrammetry Strike Team) – một nhóm chuyên phụ trách cho tất cả khâu sản xuất liên quan đến công nghệ photogrammetry tại Sparx*.

Kristian Pedlow
Nguyen Minh Son

Ảnh: Kristian (trái) và Minh Sơn (phải).

Bắt Trọn Vẻ Chân Thực: Sparx* Đã Lĩnh Hội Kĩ Thuật Scan Như Thế Nào

Trước khi bước ra ngoài để thu thập các bản scan cho photogrammetry, Đội Xung Kích Photogrammetry của Sparx* đã phải chuẩn bị những thiết bị cần thiết như sau:

  • Một máy ảnh full frame (đội hiện đang rất hài lòng với mẫu máy Sony A7II)
  • Các loại ống kính cố định và có khả năng zoom tốt dùng cho máy full frame (đội đang dùng ống 28-70mm)
  • Một bảng màu X-rite ColorChecker
  • Một trụ đèn để chiếu sáng đều cho asset
  • Tấm tản sáng để tránh phải giảm sáng các điểm chói về sau
  • Dụng cụ cắt foliage
  • Cờ để cắm khi khảo sát hoặc Google Maps
  • Bảng và thước để ghi tên món vật và tỉ lệ đo
  • Một đèn pin cầm tay (dung cho foliage)
  • Hai quả cầu (chrome và xám)
  • Một tấm vải đen dùng khi cần tách nền asset (màu đen tốt hơn màu xanh lá hoặc xanh dương)
Photogrammetry at Sparx*

Minh Sơn chia sẻ: “Một chuyến đi bình thường sẽ kéo dài từ vài ngày cho đến một tuần, tùy vào quy mô cảnh chụp và bao nhiêu asset mà chúng tôi cần trong môi trường đó.

Chúng tôi thường dành ngày đầu để tham quan quanh khu vực đã chọn, cũng như lên danh sách những asset chúng tôi cần. Qua những ngày sau, chúng tôi dựa vào đó để chụp và không bỏ sót asset nào.

Photogrammetry at Sparx*

Trước khi scan asset, dù trong nhà hay ngoài trời, chúng tôi cũng sẽ chụp một tấm hình cùng bảng màu để điều chỉnh cân bằng trắng (white balance) và sửa màu. Sau đó, chúng tôi lại chụp thêm một tấm cùng với thước đo để lấy tỉ lệ của asset.”

Photogrammetry at Sparx*

Khi đã chụp xong những ảnh cơ bản, chúng tôi chuyển sang tiến hành phần chụp chính. Có ba hạng mục chính cần phải scan trong những chuyến đi như thế này: Asset, Bề MặtFoilage/Atlas.

Asset

Trong ngữ cảnh photogrammetry, asset là những món vật được scan và xử lý riêng biệt.

Trước hết, Đội Xung Kích chụp một hình tổng thể của asset để chắc chắn rằng không thiếu chi tiết nào khi tiến hành sắp xếp các tấm ảnh lại với nhau, và để hạn chế việc phải tự sắp xếp thủ công. Sau đó, họ sẽ chụp sát mọi chi tiết nhất có thể và có đôi khi cần chụp thêm một lượt nữa để có được chi tiết từ những góc nhỏ.

Photogrammetry at Sparx*
Photogrammetry at Sparx*

Minh Sơn: “Trong trường hợp có đổ bóng như ví dụ ở trên, chúng tôi sẽ thường chụp với một màn lọc tán sáng để làm giảm đi phần nào cường độ ánh sáng dù sau đó vẫn cần đến công đoạn giảm sáng.

Để việc chụp được diễn ra suôn sẻ, chúng tôi luôn phải di chuyển máy ảnh sau từng tấm. Nếu chỉ xê dịch hoặc xoay máy ảnh trên tripod cố định thay vì di chuyển đôi khi sẽ khiến cho những tấm ảnh bị trùng lặp chi tiết và góc nhìn. Tôi cũng khuyên nên tránh việc gộp các góc máy ảnh như hình phía dưới:”

Photogrammetry at Sparx*

Bề mặt

Bề mặt môi trường cũng cần được scan qua photogrammetry khi có nhu cầu chụp lại cảnh vật xung quanh.

Với việc chụp lại bề mặt, đội sử dụng một tripod hoặc monopod để cố định vị trí camera với bề mặt, như trong hình bên dưới.

Photogrammetry at Sparx*

Minh Sơn: “Chúng tôi cũng đang thử nghiệm chụp bằng ống kính cố định vì nó cho ra chất lượng ảnh tốt hơn ống kính zoom, cụ thể trong ví dụ này chúng tôi dùng ống Sigma 50mm f/1.4 EX DG HSM để chụp bề mặt cảnh.

Bên cạnh đó, chúng tôi vẫn dùng ống zoom rộng để chụp những cảnh tổng thể khác. Điều này không chỉ dành cho việc canh tỉ lệ mà còn để có được PBR material dựa trên ảnh tĩnh nếu cần bằng cách sử dụng Substance Alchemist hoặc Unity ArtEngine. Phía dưới là một ví dụ của một ảnh đã được xử lý chụp từ ống kính Sigma 50mm f/1.4 EX DG HSM.”

Photogrammetry at Sparx*

Foliage/Atlas

Việc chụp foliage/atlas thường dùng để phục vụ cho việc scan các asset cây cối một cách chính xác nhất mà không tốn  quá nhiều dung lượng.

Trước đây, đội thường dùng kéo để tỉa các cành cây, đặt trong túi nhựa, mang mẫu về studio để thu thập ảnh scan sau. Về sau, họ nhận ra rằng chụp ngay tại môi trường ngoài hiệu quả hơn rất nhiều bằng cách đặt atlas lên trên nền xanh và dùng đèn pin để chiếu theo 8 góc khác nhau.

Bên cạnh đó, đội cũng đang chuyển sang dùng màn xám thay vì màn xanh để tránh các mảng ám xanh khó xóa đi trong công vụ.

Minh Sơn: “Điều kiện ánh sáng là trở ngoại lớn nhất trong quá trình thu thập. Những ngày nhiều mây rất phù hợp cho photogrammetry, nhưng vì điều kiện khí hậu tại Việt Nam, chúng tôi thường xuyên phải chụp vào những ngày nắng. Điều này có nghĩa chúng tôi phải đối mặt với bị bóng đậm và độ phơi sáng lớn, đặt biệt ở những khu vực đầy cây trong rừng – chúng tôi phải chụp những nơi râm nhưng vẫn có nắng xen giữa.

Photogrammetry at Sparx*

Chúng tôi cố gắng làm sáng đều khu vực bằng trụ đèn và chụp ảnh định dạng RAW để có thể chỉnh sửa bóng và highlights trong Photoshop/Lighting về sau.”

Tổng Hợp Lại Thành Quả: Xử Lý Các Ảnh Scan

Sau khảo sát, các dữ liệu sẽ được phân loại và xử lý tại studio để biến những ảnh scan vừa chụp được thành những 3D asset được dùng trong các engine game như Unity và Unreal.

Kristian: “Trong quá trình xử lý, chúng tôi có thể gặp những hình chụp có chi tiết bị mờ hoặc bị bóng che không dùng được. Để khắc phục vấn đề này, chúng tôi cố gắng xử lý nhiều nhất ngay tại hiện trường chụp: chúng tôi chụp hình asset, đổi thẻ SD của máy tính và mang ảnh lên laptop ngay tại đó. Với cách này, chúng tôi có thể đảm bảo có được ảnh chụp chất lượng tốt và hạn chế được việc phải quay trở lạiđó để chụp lại.”

Minh Sơn: “Chúng tôi hiện dùng Photoshop để chỉnh sửa màu, rồi xử lý qua RealityCapture (RC) để dựng lại lưới. Sau khi xử lý, chúng tôi thường cắt lưới ra, giảm số poly-count trong RC rồi xuất phần low-poly và high-poly cho việc bake. Trong một số trường hợp chúng tôi có thể mang lên ZBrush để chỉnh sửa thêm như lắp vào các lỗ trống trên vật thể hay cắt nó ra thằng từng module.

Photogrammetry at Sparx*

Việc ‘bake map’ thường được thực hiện trong Substance Designer/Painter và xNormal vì những phần mềm này, đặc biệt Substance Painter và xNormal, có thể xử lý được lên đến 200m lưới.

Sau quá trình bake, chúng tôi sẽ phủ lên bề mặt một lớp màu cơ bản qua quá trình giảm sáng, qua đó cũng loại bỏ đi bóng và highlight trên bề mặt. Dựa trên asset đó, họ sẽ dùng công cụ Unity De-Lighting hoặc Agisoft De-Lighter.

Đến lúc này thì asset đã có thể được trữ trong thư viện nội bộ để dùng sau.”

Tương Lai Của Photogrammetry Tại Sparx* Và Virtuos

Đội Xung Kích Photogrammetry hiện vẫn còn đang trong giai đoạn đầu phát triển. Các thành viên chính của đội hầu hết đều là những Senior Artist có kinh nghiệm làm việc trong những dự án cần sử dụng photogrammetry và nắm rõ quy trình thu thập ảnh scan theo yêu cầu của khách hàng. Tuy thế, đội rồi cũng sẽ phải đổi mới thông qua việc đào tạo thêm nhiều tài năng trẻ khác và tìm ra một người dẫn dắt mới từ bây giờ để có thể đảm nhận toàn bộ quy trình trong tương lai.

Trong lúc này, Sparx* cũng đang tiếp tục mở rộng việc áp dụng photogrammetry trong sản xuất. Bên cạnh việc dùng photogrammetry để hỗ trợ quá trình dựng asset như mục đích ban đầu của studio khi mới tiếp cận công nghệ này, Sparx* cũng đã bắt đầu sử dụng công nghệ photogrammetry để hỗ trợ khách hàng của mình tái dựng bất cứ môi trường và asset nào mà họ cần. Do  dịch COVID-19 hiện tại nên việc thu thập dữ liệu ảnh scan chỉ có thể được thực hiện tại những địa điểm trong nước, dù vậy đội vẫn có kế hoạch thực hiện các chuyến đi tương tự ở những nước lân cận để thu thập nguồn dữ liệu hình ảnh đa dạng hơn.

Việc triển khai công nghệ mới này cùng với nỗ lực không ngừng nâng cao chuyên môn và trang thiết bị đã chứng minh quyết tâm của studio Sparx* và Tập đoàn Virtuos trong việc mang photogrammetry trở thành một trong những dịch vụ mới từ phát triển game end-to-end của Tập đoàn.

Về Virtuos

Thành lập vào năm 2004, Virtuos Holdings Pte. Ltd là chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất nội dung trò chơi hoạt động tại Singapore, Trung Quốc, Việt Nam, Canada, Pháp, Malaysia, Nhật Bản, Hàn Quốc, Ireland và Mỹ. Sở hữu đội ngũ hơn 2,000 chuyên viên, Virtuos tập trung phát triển trò chơi và nội dung mĩ thuật 3D cho các tựa game AAA trên nhiều nền tảng khác nhau, tạo điều kiện cho các đối tác có thể tăng doanh thu cũng như cắt giảm chi phí. Hơn một thập kỉ vừa qua, Virtuos đã thành công mang lại những nội dung chất lượng cao cho hơn 1300 dự án cũng như 18 trên 20 công ty giải trí kĩ thuật số hàng đầu trên thế giới. Để biết thêm thông tin, vui lòng tham khảo: www.virtuosgames.com

Về Sparx*

Sparx* là studio chuyên về 3D Art, Animation và FX hàng đầu tại Việt Nam thuộc tập đoàn Virtuos. Có trụ sở đặt tại Thành phố Hồ Chí Minh, Sparx* hiện là mái nhà của hơn 400 tài năng đã và đang sản xuất nội dung cho những dự án phim điện ảnh, chương trình truyền hình dài tập, game và cinematic trong game lớn nhất.