【進度】3D背景實裝過程

這是筆者與3D美術人員，還有兩位看板娘的研究筆記，從不懂開始一步步做到實用化，摸清楚遊戲中的3D要注意的地方。
鈷寶：……，咦，什麼？要出場？
艾莉兒：主人，我們好像有好幾個月沒出場了。
抱歉，前陣子做的事剛好都想不到怎麼寫你們的對話。

模型檔格式我採用PMD(MikuMikuDance的模型檔)，因為它的構造幾乎就是依照D3D和OpenGL函式的需求，容易解析，也很容易想像用什麼流程render、shader要怎麼寫。(PMX比較複雜，暫不考慮)
然後有專門的編輯工具PMDEditor和PMXEditor，Blender也有外掛可存取PMD檔。

想說通用的格式有現成的工具可用，比較省事，結果又是重重難關……。
同時發在官網

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給美術的規格書裡有寫要用的檔案格式是PMD，只是要如何輸出PMD檔我並沒有給他工具，讓他自己想辦法，結果美術給我的是Wavefront obj檔。

如「【製作進度】3D技術研究1－引擎本體」所說，當時已經讓艾莉兒有處理3D的能力，只要再做一些跟遊戲整合的部分。

鈷寶，tilemap編輯器要增加8195號事件，有x,y兩個參數，要把它輸出到事件列表裡。
鈷寶：嗯……。
艾莉兒，幫你新增一個圖像物件：3D模型，還有讀到8195號事件就表示要設背景位置，參數的作用是……
艾莉兒：好，了解！

模型轉檔是先安裝存取PMD的外掛，用Blender讀取obj檔→輸出成PMD檔，再給艾莉兒用，暫時還不用鈷寶動手。

艾莉兒：上吧，第一個版本！
(此時貼圖還沒畫好)


美術看過後發現一個問題，原本應該是平面的地方遊戲裡看起來有弧度，稜角也是圓的而沒有角的感覺。
檢查後發現是Blender載入obj的功能有問題，不能讀取頂點的法線，之後再輸出PMD法線就錯了。

艾莉兒：我查查看……，這裡說它不會讀obj裡的法線資料，是它自己重新產生的，可惡，Blender竟然有這個bug！
Blender說明文件，關於讀取obj檔

詳細情況是，obj裡的資料是這樣

#頂點位置 v 155.0000 0.0000 0.0000 v 155.0000 0.0000 -60.0000 v 90.0000 0.0000 -60.0000 …… #法線 vn 0.0000 1.0000 0.0000 vn 1.0000 0.0000 0.0000

然後頂點index是用「第1個位置，第1個法線」、「第2個位置，第1個法線」、「第1個位置，第2個法線」這樣定義，點被兩個面共用的時候會有相同位置不同法線的情況。
而把頂點陣列給D3D和OpenGL時不能兩個頂點共用一個法線或一個位置，每個頂點必須「位置1，法線1」、「位置2，法線2」一整組，有相同的就要重覆寫兩次，但Blender沒做這個處理。

鈷寶：主人……，試試這個……，沒用？
PMDEditor和PMXEditor雖然有載入obj的選項，但是用了以後卻什麼也沒發生，原因不明。

用另一個軟體：3dAce看看，用3dAce轉成.x，再用PMDEditor轉成pmd，這樣稜角對了，姑且先這樣用。
3dAce作者網站(日文)

看起來都是平面是因為還沒做貼圖，也還沒調整打光。

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第二關

艾莉兒：主人，美術畫好貼圖了，來實裝看看吧。
結果有貼圖的情況下，3dAce的方法也會出問題。

俗話說不要重新發明輪子，但是別人的輪子有瑕疵的時候，也只好自己發明一個了。
只好派我的鈷寶上場了。

參考這兩篇寫個命令列程式來轉換格式。
MikuMikuDance Wiki:PMD格式說明
Wikipedia:obj格式說明

…………

寫好了，動手吧，執行這個指令：objtopmd.py stage01.obj。
鈷寶：……(讀取obj和mtl檔)，……(解析、把頂點拆開)，……(輸出PMD檔)。
(她有無口屬性，埋頭工作時不發一語，有時候會看不出她在做什麼請見諒。)
鈷寶：姊……好了。

也因為法線會錯的問題，沒辦法在Blender裡編輯模型，想對模型做什麼修改得靠自製的工具。

還有一個小關卡，有一張貼圖是用DXT演算法壓縮的DDS格式，我想DDS格式算是業界標準，遲早會用到，就順便幫艾莉兒做了。

艾莉兒：取得新技能：DDS格式支援，很好，這一關過了。

(不過alpha還沒支援，3D要畫半透明物件比較麻煩，polygon排序要自己做而不能用Z buffer)
(畫質也有些小瑕疵，後面會用一些技術改善畫質)

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第三關

由於美術人員對世界觀還有些不了解，於是我列出模型要修改的地方，並畫了個簡圖。

把遠處的窗戶和天空拿掉，並且將房間改成兩層以配合前景的地形。


艾莉兒：總算比較像我們住的地方了。
　　我們在電腦裡的空間，跟人類的世界不一樣。
　　還有我們會飛，建築不用照人類的規矩。
還有一些錯誤，要叫美術修。

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Stage 4

再修一些細部之後模型形狀可以了，再來調整其他地方。

a.鈷寶：主人，打光參數……，要不要……叫美術調？
目前為止其實都沒針對各個材質調，都用預設值。
美術人員似乎也不知道ambient、diffuse、specular的意義，跟他解釋了一下。

途中：用PMDEditor查看模型內部數值。


b.艾莉兒：模型有鋸齒邊不太好看，這也修一下吧。
　　我記得有個方法，好像叫multisample來著的，用用看吧。

對方先試著調整右邊兩個櫃子的specular。


放大看multisample的效果，左邊是不使用，右邊是使用multisample。


觀察工作管理員顯示的資料，multisample的效能消耗似乎比較高，不過也不會因此lag。
早期或許要讓玩家可以在Option開關反鋸齒，玩家的配備會lag的時候可以設成較差的畫質減輕負載，但現在的硬體比那個時候好很多了，能應付比較複雜的計算。想參考一下現在的3D遊戲都怎麼做，是一定開啟還是做成可設定。

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Stage 5

再做兩個改良
a.目前各材質的貼圖都是分開的圖檔，把它們全放在一張大圖上，合併成一個圖檔。
美術人員試了一下，3DS Max的合併貼圖功能並不聰明，如果多個物件用相同的圖檔它不能辨識出來，會輸出很多重覆的圖。

又一個有問題的輪子，還是得靠我的電子妖精了。
這次讓鈷寶進入Inkscape裡工作(寫個Inkscape外掛)。

先在Inkscape人工排貼圖……，弄好了，開始修改模型檔吧。

對了，模型檔路徑是D:\……\background\stage01\back1.pmd

鈷寶：……(整理Inkscape圖像物件的坐標)。
鈷寶：……(拿著一疊資料轉身)
鈷寶：……(修改PMD檔的貼圖檔名和貼圖坐標)。

弄好了，減少貼圖數量以後效能消耗也減少了。

b.實裝mipmap，上面幾張圖的桌子隔板有奇怪的紋路，mipmap可以消除這種紋路。
至於mipmap如何產生，先用容易看到結果的方式，在你執行的時候叫顯卡即時產生吧。
艾莉兒：好，我試試看。

這次的成果。
tilemap也實裝了，如之前所說，因為一直找不到人只好我自己來畫。


比較一下mipmap的效果，右圖是使用mipmap。


右圖是沒有紋路了，可是遠處變得很模糊。
我是知道解法：把內插方法改成anisotropic(非同向性內插)，但多一些效能消耗，同樣想知道現在的3D遊戲一般怎麼做，是強制開啟、不使用、還是可在Option裡調整。

還有個問題是，有些部位的顏色錯了。
艾莉兒：我看看執行過程……，有些貼圖坐標正好在邊緣，相鄰的其他部位也拿來內插了。
貼圖坐標正好在邊緣的話(即UV其中一個是0.0或1.0)，貼圖分離時不會有問題，但合併後就有下圖的情況，相鄰的像素也被拿來計算。


艾莉兒：這該怎麼解呢？
只有請美術人員修改貼圖了，貼圖之間留空隙，還有各別的貼圖改小一點，現在這樣圖太大沒辦法挪出空隙。

艾莉兒：到這裡有點累了……，可是還沒完成，要和主人繼續努力。
鈷寶：嗯……(點頭)。

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這次比以往的技術研發來得困難：

• 有些事還是當面討論比較能講清楚，這位美術人員不能約出來見面討論，只能靠e-mail溝通。
• 對方有畫圖底子、會建模，但沒有遊戲美術的經驗，需要學習。
• 我也是第一次寫3D程式，在公司都是負責server，沒機會碰畫面的部分，而業餘製作目前為止都是2D。
• 兩人用的軟體不同，他用3DS Max我用Blender，技巧不一定能互通。
• 別人做的工具有問題，得自己開發，這次特地新做了兩個工具。

但是為了把遊戲做出來，各種難關不勇敢面對不行。

一開始是想說有現成的工具可用所以選了PMD，但實作了以後，開始考慮要不要自己開發一個格式了。除了轉檔工具有問題以外，有些進階技術要模型檔裡有相關資料才能使用(如normal map、shadow volumn)，PMD和PMX就沒辦法了。
別人的輪子有時候有不夠靈活的缺點，很多3D引擎也根據自身需求有自訂的格式。
不過這些進階技術也要美術人員會用才能發揮，做遊戲不是只有帶頭的人而已，合作夥伴能力不足的話遊戲整體品質也無法提升。

另外有些設定想參考其他3D遊戲怎麼做：multisample、非同向性內插要不要讓玩家可調整，還有mipmap縮小的層次要事先做好存入檔案，還是圖檔只存第一層，其他的叫顯卡即時產生。雖然是效能和畫質的取捨，但是現在的硬體應該都能輕鬆應付了，我在測試過程中也沒有lag。