Dwanaście prac animatora
w projektowaniu gier komputerowych

W klasycznej animacji 2D i filmowym 3D animator ma niemal absolutną swobodę w deformowaniu kształtu postaci — pod jednym warunkiem: musi zachować jej całkowitą objętość. Gdy postać rozpłaszcza się o ziemię, staje się niższa, ale szersza. Nic nie znika i nic nie przybywa, tylko zmienia kształt. Dzięki temu widz odczytuje w obiekcie elastyczność i widzi siły, które na niego działają — a iluzja pędu i mocy uderzenia staje się dużo silniejsza.

Antycypacja to przygotowanie widza na nadchodzącą akcję — ugięcie kolan i zamach przed oddaniem ciosu czy skokiem. Bez niej ruch w animacji 2D i 3D wygląda mechanicznie, płasko i bez mocy. Efekt ten świadomie wykorzystywano już na początku XX wieku, między innymi w filmie Podróż na Księżyc.

Przygotowanie do ruchu nie musi polegać wyłącznie na zmianie położenia — równie dobrze może odbywać się przez rotację i skalę. Świadczy o tym choćby pozorny morfing dwóch różniących się od siebie obiektów, rozpisany na zaledwie sześciu klatkach kluczowych: bez antycypacji wygląda jak zwykłe przejście, z antycypacją nabiera ciężaru i intencji.

W grach komputerowych, gdzie responsywność sterowania jest priorytetem, antycypację trzeba świadomie ograniczać. Gracz oczekuje natychmiastowej reakcji na swój ruch na padzie — dłuższy cykl przygotowania zostanie odebrany jako opóźnienie sterowania i zepsuje rozgrywkę. Dlatego przygotowanie do ruchu skraca się w animacji postaci gracza, a wydłuża w animacji przeciwników sterowanych przez sztuczną inteligencję (NPC) — dzięki temu ich intencje pozostają czytelne i dają graczowi czas na podjęcie własnej decyzji. Wiąże się z tym kolejna zasada.

W animacji filmowej inscenizacja to w całości decyzja reżysera: światło, kompozycja, prowadzenie wzroku widza dokładnie tam, gdzie tego chce. W grze to gracz decyduje, w którą stronę skieruje spojrzenie. Twórca gry nie narzuci już kadru, na który gracz ma patrzeć — może jednak zaprojektować postać tak, by pozostawała rozpoznawalna niezależnie od kąta, z jakiego się na nią patrzy. Przykładem jest Team Fortress, gdzie inscenizację przeniesiono z kompozycji kadru na poziom projektu postaci.

Ciekawym narzędziem dla animatorów jest wtyczka Odyssey firmy Praxinos. Wcześniej firma ta oferowała osobny produkt do storyboardów — EPOS — ale Odyssey ma znacznie szersze zastosowanie. To kompletny zestaw narzędzi 2D działający bezpośrednio w Unreal Engine: pozwala rysować, malować i animować klatka po klatce wewnątrz edytora, obsługuje warstwy rastrowe i wektorowe, onion skinning oraz automatyczne klatki pośrednie, a także adnotacje i szkice nanoszone wprost na sceny 3D. Dla inscenizacji najciekawsza jest możliwość budowania storyboardu w samym silniku, z gotowym poziomem gry jako tłem, i zamiany go w animatik lub sekwencję (Level Sequence). Dzięki temu kadrowanie planuje się od razu w docelowej przestrzeni — zamiast szkicować je osobno i dopiero potem przenosić do gry. Wtyczka jest darmowa, dostępna na Fab dla Unreal Engine 5.6+.

W grze inscenizacja przestała być domeną wyłącznie animatora — wymaga współpracy z level designerem oraz artystami odpowiedzialnymi za dźwięk, światło i efekty specjalne. Cała sztuka i wypełnienie tej zasady polega na kierowaniu uwagą gracza przy pomocy dostępnych narzędzi.

W tradycyjnej animacji technika „straight ahead” polega na rysowaniu akcji klatka po klatce, bez wcześniej wyznaczonego celu — to najbardziej spontaniczna z technik. Animuje się w ten sposób długie włosy, odstające elementy ubioru i tym podobne: ruch wychodzi płynny i organiczny, choć trudny do opanowania, bo animator odkrywa go dopiero w miarę posuwania się naprzód. „Pose to pose” jest jej przeciwieństwem: najpierw powstają główne pozy kluczowe, a dopiero potem systematycznie wypełnia się przerwy między nimi (in-betweens — co często robi asystent animatora). Kosztem spontaniczności zyskuje się pełną kontrolę nad sceną.

Przez dziesięciolecia animacja w grach była cyfrowym odpowiednikiem tego drugiego podejścia. Maszyna stanów (State Machine) rozstrzygała, jak postać ma przejść ze stanu A, na przykład biegu, do stanu B, na przykład skoku — za pomocą zdefiniowanych przejść (crossfade) między stanami, a każdy stan mógł dodatkowo wewnętrznie mieszać animacje przez blend space. Problem w tym, że wraz z rozwojem projektu taka struktura robiła się coraz trudniejsza do opanowania. Każdy nowy ruch mnożył liczbę możliwych przejść.

Motion Matching odwraca tę logikę i jest bliższy właśnie technice „straight ahead” — tyle że napędza ją nie animator, lecz dane animacji. W Unreal Engine mechanizm ten działa we wtyczce Pose Search, stanowiącej alternatywę dla maszyn stanów i blend space’ów: dobiera potrzebne do animacji pozy z bazy danych bez konieczności ręcznego rozpisywania logiki przejść i ich blendowania. Zamiast mapować przejścia, animator dostarcza silnikowi jak największą bazę animacji. W trakcie rozgrywki, w czasie rzeczywistym, silnik buduje zapytanie złożone z dwóch części: z pożądanej trajektorii oraz z aktualnej pozy bohatera — która noga dotyka ziemi, jakie są wektory ruchu i prędkości poszczególnych kości — a następnie przeszukuje bazę w poszukiwaniu klatki, która najwierniej kontynuuje bieżący ruch.

Ta swoboda ma jednak swoją cenę. System jest mało odporny na wady w szkielecie: wymaga spójnej orientacji kości, poprawnie ustawionej osi „przodu” postaci i zgodności pozy referencyjnej między szkieletem a animacjami. Rozjazd na którymś z tych poziomów potrafi przekłamać kierunek ruchu. Dlatego, paradoksalnie, najbardziej „organiczna” i pozornie spontaniczna z technik animacji tradycyjnej w grach jest zarazem tą, która najmniej wybacza błędy u podstaw.

Nawet w animacji tradycyjnej to fizyka w czystej postaci: im masa postaci większa, tym więcej energii potrzeba, aby ją ruszyć z miejsca lub zatrzymać. Nic nie może zatrzymać się od razu, chyba że uderzy w ścianę — ale wtedy wkracza już squash and stretch, zasada numer jeden. Zwykła obserwacja wystarczy, by zauważyć, że gdy postać gwałtownie zatrzymuje się po biegu, elementy takie jak włosy, fragmenty ubrania, a nawet klatka piersiowa kontynuują ruch siłą rozpędu i wyhamowują z niewielkim opóźnieniem względem reszty ciała.

Przeniesiona wprost z filmu do gry, zasada ta zderza się z tym samym problemem co antycypacja: oczekiwanie na dokończenie animacji może zostać poczytane za brak responsywności.

Użycie wtyczki jest tanie obliczeniowo, a efekt wystarczająco przekonujący, by rozwiązanie to znalazło zastosowanie w komercyjnych tytułach takich jak Stellar Blade czy Wuthering Waves. Jej ograniczeniem jest reagowanie wyłącznie na ruch i rotację szkieletu postaci, a nie na fizyczne przeszkody w świecie ani ciosy przeciwnika.

Podobnie jak w poprzedniej zasadzie, punktem wyjścia jest fakt, że żaden organizm ani maszyna nie osiąga pełnej prędkości w ułamku sekundy ani nie zatrzymuje się w miejscu jak wryty. Stopniowe wchodzenie i wychodzenie z ruchu buduje wrażenie masy.

W grze problem polega na tym, że postać może zatrzymać się w dowolnym momencie, a animacja kroków ma z góry ustaloną długość. Najprostsze, ale już przestarzałe rozwiązanie — przyspieszanie odtwarzania animacji biegu proporcjonalnie do prędkości postaci — daje efekt widocznego poślizgu stóp.

Można też stosować oba rozwiązania naraz — Distance Matching ogranicza problem, a Foot Lock łapie to, co jeszcze może się pojawić, zwłaszcza przy skrętach i przejściach między animacjami.

Ruch ciał — nie tylko organicznych — ma kształt łuku. Tak pracują stawy i pivoty w urządzeniach. Tymczasem sygnał z pada czy klawiatury to skok o dziewięćdziesiąt stopni bez żadnego stopniowania: zmiana kierunku z „prosto” na „w bok” następuje natychmiast. Próba rozwiązania tego problemu przez mieszanie animacji biegu naprzód i biegu w bok w zwykłym blend space 2D daje efekt żartobliwie nazywany „chodem kraba” — postać sunie po przekątnej bez żadnego ciężaru rotacyjnego, jakby ślizgała się bokiem.

Akcja drugoplanowa to coś, co postać robi obok głównego ruchu. Stosuje się ją, żeby dodać postaci coś, co powie o niej więcej. Może to być poprawianie włosów w biegu, kołysanie torbą, balansowanie rękami na nierównym terenie. Problem w grze: jest mało prawdopodobne, aby ktoś chciał przygotować osobną animację na każdą kombinację — marsz z bronią, marsz bez broni, w deszczu, z tarczą…

Timing to czas potrzebny postaci na wykonanie danej czynności, liczony w klatkach. Spacing to sposób, w jaki klatki kluczowe animacji są rozstawione na osi czasu, przyspieszając lub zwalniając przebieg ruchu. Czas trwania zależy od masy postaci: ciężki, wielki stwór potrzebuje więcej czasu, żeby unieść ramię, niż zwinny bohater na zadanie swojego ciosu.

W grze walki ten prosty przepis nie zawsze działa dobrze, ponieważ długość animacji ataku to już nie tylko kwestia estetyki, ale część balansu rozgrywki: liczby klatek startu, aktywności i odzyskania kontroli. Wydłużenie animacji, żeby cios „wyglądał” ciężej i mocniej, może zepsuć ten balans.

Podobnie jak w animacji filmowej, wyolbrzymienie — nieraz aż do przesady — jakiegoś ruchu lub kształtu służy podkreśleniu i zaakcentowaniu akcji, którą oglądamy na ekranie. W animacji do gier komputerowych zastosowanie znajdują tu wcześniej omówione triki: morfing elementów, projektowanie postaci i projektowanie samej rozgrywki. Zasada ta przestaje być domeną wyłącznie animatorów i staje się elementem, nad którym pracują również pozostali członkowie zespołu.

W klasycznej animacji ta zasada dotyczy tworzenia rysunkowych postaci w płaskiej przestrzeni w taki sposób, aby sprawiały wrażenie posiadania trzeciego wymiaru — realnej objętości i punktu oparcia. W grze 3D problem wraca w najbardziej dosłownej postaci: jeśli stopa postaci na schodach czy pochyłości zatopi się w kamieniu albo zawiśnie w powietrzu, wygląda to słabo.

W skrócie: i w filmie, i w grze chcemy, aby postać mogła w pełni być częścią świata, jaki dla niej stworzyliśmy. Dzieje się tak, jeśli animacja naszej postaci łączy w sobie wszystkie jedenaście wcześniejszych zasad, bez błędów, które zniszczyłyby jej wiarygodność. Appeal to charyzma postaci — jej sylwetka, sposób chodzenia, wszystkie drobne animacje, które pozwalają odróżnić ją od innych. To wszystko sprawia, że zapada w pamięć gracza.