In diesem Blogartikel wollen wir zeigen, welche Schritte notwendig sind, um einen Charakter in einem Spiel zu entwerfen. Als Beispiel dient das Forschungsprojekt MightyU, welches sich mit der Entwicklung einer spielerischen Anwendung zur Therapieunterstützung von Kindern und Jugendlichen mit infantiler Cerebralparese (ICP) beschäftigt.
Referenzzeichnung und die Auswahl des Tools
Das Tool unserer Wahl ist Blender. Es ist eine verbreitete 3D Software, die eine umfangreiche und sehr komfortable Werkzeugpalette bietet. Begonnen haben wir mit einer Referenzzeichnung des Fuchses. Hier ist der Charakter in der Regel in einer T-Pose zu sehen, die das „Nachbauen“ vereinfacht.
Mit den Sculpting-Funktionen von Blender haben wir dann, zunächst grob und dann immer feiner, die Proportionen der Figur ausgearbeitet. Man kann sich diesen Arbeitsschritt tatsächlich wie das Formen von virtueller Knetmasse vorstellen. Hier geht es in erster Linie darum, die richtigen Proportionen und die Silhouette der Figur zu treffen. Der Vorteil bei diesem Ansatz ist, dass man die Struktur und Auflösung des Polygonnetzes völlig außer Acht lassen kann und sich auf das Wesentliche konzentriert. Ist die grundlegende Form der Figur gefunden, können noch beliebig viele Details ausmodelliert werden.
Auflösung des Polygonnetzes
Da unser Charakter in einer Echtzeitanwendung und nicht in einem vorberechneten Animationsfilm Verwendung findet, ist es nach der kreativen Ausarbeitung mit virtueller Knete anschließend noch notwendig, auf eine realistische und berechenbare Auflösung des Polygonnetzes zu kommen. Daher wird das hochaufgelöste Polygonnetz (Knete) jetzt reduziert. Für diesen Schritt gibt es unterschiedliche Methoden und Hilfswerkzeuge, die den Prozess vereinfachen und schon fast automatisieren können. In unseren Fall haben wir manuell auf der Oberfläche der Knete ein zweites Netz definiert, das Form und Konturen des Modells aufgreift.
Bei diesem Schritt wird im Idealfall auch schon an die spätere Animation des Charakters gedacht, indem man versucht, die Topologie des neu entstandenen Polygonnetzes entlang der sich später stark verformenden Regionen zu berücksichtigen. Zu diesen Regionen zählen z.B. Schultern, Ellbogen, Knie und auch die Hüften.
Als nächstes kann man sich entscheiden, ob man sich erst um die Texturierung der Figur oder doch um die Vorbereitungen für die Animation kümmert. Wir wollten uns zunächst sicher sein, dass das Polygonnetz genug Auflösung für Animationen bietet und fokussierten uns somit auf die Animationen.
Die Figur bewegbar machen
Um der Figur Bewegung einzuhauchen, ist ein wenig Vorbereitung notwendig. Man kann sich den Aufbau eines Animationssystems für Charaktere in etwa wie in der echten Anatomie vorstellen, nur stark abstrahiert. Die äußere Hülle der Figur wird von einem inneren Skelett getragen. Bewegt sich das Skelett, folgt der Körper. Hierzu wird ein Rig bestehend aus Knochen in das Polygonnetz eingezogen. Ein Knochen repräsentiert dann eine bewegte Region, zum Beispiel Hand, Unterarm oder Oberarm. Der Prozess dieser Konstruktion wird im Video veranschaulicht.
Die Verknüpfung von Hülle und Skelett
Nun schauen wir uns an, wie Skelett und Hülle verbunden werden, so dass sich durch Bewegung der Knochen auch die Hülle mitbewegt. Hierzu ordnet Blender jedem Kochen im Skelett eine Gruppe an Oberflächenpunkten zu. Das Besondere dabei ist, dass die Punkte gewichtet zugeordnet werden. Das bedeutet, dass die Transformation des Knochens nur zu einem gewissen Prozentsatz die Transformation des Oberflächenpunktes beeinflusst. So kann sich das Polygonnetz beispielsweise an den Gelenken elastisch verhalten. Blender versucht initial die Gewichtung weitestgehend automatisch zu berechnen. Es muss aber an bestimmten Stellen manuell nachgebessert werden. Das passiert mit dem Weightpainting.
Beim Weightpainting werden die Gewichte der Oberflächenpunkte durch einen virtuellen Pinsel zugeordnet. Dabei symbolisiert Blau kein Gewicht und Rot volles Gewicht. Gelb und Grün sind dann Zwischenwerte. Mit dieser Methode ist es anschließend möglich ungewollte Verformungen der Hülle zu glätten oder gewollte Verformungen aufzubauen.
Das waren die Grundlagen des Charakter Designs, so geht es weiter
Die bis hier beschriebenen Tätigkeiten bilden die Grundlage für die weiteren Entwicklungsschritte eines Game-Charakters, welche wir in einem folgenden Blog-Beitrag weiter beleuchten werden. Als kleiner Teaser gibt es im letzten Video-Clip einen Vorgeschmack, wie der Charakter sich in Zukunft bewegt und innerhalb einer Gameengine dargestellt wird.
