Photogrammetry คืออะไร? ทำไมอุตสาหกรรมเกมยุคใหม่ถึงชอบเอ่ยถึง

เทคโนโลยีเบื้องหลังกว่าจะมาเป็นกราฟิกระดับภาพถ่าย

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้คำว่า “Photogrammetry” เป็นสิ่งที่ทางผู้พัฒนาเกมได้หยิบยกนำมาเป็นประเด็นสำคัญเสมอในกระบวนการสร้างภาพกราฟิกให้ออกมาราวกับโลกแห่งความเป็นจริงให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ไม่ว่าจะเป็นเกมอย่าง Resident Evil 7 และ 2 ฉบับสร้างใหม่ หรือ Call of Duty: Modern Warfare และเกมอื่นๆ มันมีกรรมวิธีอย่างไรในการสร้าง และปัจจัยอะไรที่ทำให้มันจะกลายเป็นเทคโนโลยีมาตรฐานในการสร้างเกมในหลังจาก

อะไรคือ Photogrammetry?

ในเชิงทั่วไปแล้ว Photogrammetry คือหนึ่งในศาสตร์สำหรับใช้ในการศึกษาเชิงมิติ รูปร่าง, สถานที่และค่าตัวแปรอื่นๆ จากภาพถ่ายของวัตถุ ซึ่งโดยปกติแล้วมันถูกใช้ในการศึกษาเชิงสถาปัตยกรรม, การแพทย์, การก่อสร้าง และใช้ในการสร้างแผนที่ต่างๆ บนโลก รวมไปถึงการนำไปใช้ในการทำโมเดลสามมิติสำหรับเทคโนโลยี VR และ AR อีกด้วย ซึ่งสิ่งที่ทำให้มันเป็นข้อได้เปรียบเหนือเทคโนโลยีอื่นๆ ก็คือการที่มันสามารถให้วัดค่าตัวแปรต่างๆ ได้อย่างแม่นยำโดยไม่ต้องทำการวัดด้วยเครื่องมือวัดและการคำนวณจากสิ่งของหรือวัตถุที่มีอยู่จริง ซึ่งจะทำให้มันนำไปสู่การสร้างโมเดลในเกมที่มีความละเอียดสูงได้ราวกับวัตถุที่อยู่ในโลกจริงนั่นเอง

อันที่จริงศาสตร์ของการใช้ Photogrammetry นั้นไม่ใช่เรื่องใหม่นัก มันมีการใช้งานในอุตสาหกรรมอื่นๆ มาแล้วมากมายในช่วงศตวรรษที่ 19 นับตั้งแต่ที่การถ่ายภาพถูกคิดค้นขึ้นมา แต่ในวงการอุตสาหกรรมเกมแล้วมันเป็นสิ่งที่นักพัฒนาเกมในช่วง 15-20 ปีที่ผ่านมาไม่ได้ใส่ใจไปกับมันมากนัก เนื่องด้วยเทคโนโลยีอันจำกัด ทั้งทางด้านซอฟต์แวร์และอุปกรณ์ ซึ่งโดยปกติแล้วการสร้างวัตถุต่างๆ ในเกมนั้นจะเป็นการสร้างรูปทรงเรขาคณิตขึ้นมาและทำการตกแต่งมันให้กลายเป็นวัตถุในรูปแบบที่ต้องการซึ่งเป็นขั้นตอนที่ใช้ทั้งพลังงานและเวลาเป็นอย่างมาก ซึ่งการมาของ Photogrammetry ในอุตสาหกรรมเกมได้ทุ่นเวลาในขั้นตอนนี้ได้เป็นอย่างมากนั่นเอง

Photogrammetry ทำงานอย่างไร?

Photogrammetry สามารถทำได้ด้วยวิธีการที่หลากหลาย แต่หลักการพื้นฐานของมันก็คือการนำเอาภาพถ่ายมาใช้ประมวลผลในเชิงรูปทรงเรขาคณิต ที่โดยส่วนใหญ่แล้วจะมีการใช้กล้องถ่ายภาพหลายตัวทำการถ่ายภาพวัตถุเดียวกันจากหลายๆ มุมที่แตกต่างกัน โดยภาพถ่ายเหล่านั้นจะถูกนำมาหาจุดร่วมและกำหนดตำแหน่งของวัตถุ ผ่านโปรแกรมต่างๆ เช่น Agisoft Photoscan, RealityCapture หรือไม่ก็ Autodesk ReMake ซึ่งโปรแกรมจะทำหน้าที่ในการประมวลผลข้อมูลจากภาพถ่ายเหล่านั้น และนำมันมาสร้างเป็นโมเดลสามมิติที่สามารถนำไปใช้งานจริงได้ทันที

โดยแต่ละโปรแกรมก็จะมีจุดดีจุดด้อยที่แตกต่างกันออกไปตัวอย่างเช่น Agisoft ที่เป็นหนึ่งในโปรแกรมที่นิยมใช้การอย่างแพร่หลาย ด้วยการที่มันสามารถสร้างรายละเอียดของวัตถุขึ้นมาใหม่บนตัววัตถุได้เท่าที่ต้องการได้ และสามารถสร้างวัตถุนั้นๆ ขึ้นมาใช้งานซ้ำได้ แต่นั่นต้องแลกมาด้วยการที่เครื่องคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่ประมวลผลนั้นจะต้องใช้ทรัพยากรที่สูงมากโดยเฉพาะกราฟิกการ์ด ในขณะที่ Realitly Capture จะมีการใส่ฟิลเตอร์และทำการเบลอวัตถุเพื่อลด noise ที่เกิดจากภาพถ่าย และยังทำให้มันสามารถประมวลผลได้ไวกว่าและใช้ทรัพยากรเครื่องคอมพิวเตอร์น้อยกว่าอีกด้วย

ตัวอย่างการใช้ Photogrammetry

Call of Duty: Modern Warfare เป็นหนึ่งในเกมที่นำเทคโนโลยี Photogrammetry มาใช้งานเพื่อใช้ในการสร้างสภาพแวดล้อมที่สมจริง ทีมงาน Infinity Ward ผู้พัฒนาเกมได้มีการสร้างสิ่งของต่างๆ ภายในเกมนับพันชิ้น จากภาพถ่ายความละเอียดสูงที่ได้มาจากวัตถุที่มีอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริง ซึ่งยังช่วยลดเวลาในกระบวนการสร้างให้กับพวกเขาอีกด้วย

“ถ้าคุณสร้างตัวละครตั้งแต่แรกเริ่มด้วยการร่างบนซอฟต์แวร์มันจะใช้เวลาราวหกสัปดาห์ในการทำงานทั้งหมดครับ และมันก็ยังต้องใช้เวลาอีกประมาณหนึ่งด้วยในการทำให้มันเกิดความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ อย่างละเอียดลออ ทั้งการทำสีและสิ่งอื่นๆ อีก มันเป็นอะไรที่ใช้เวลามากจริงๆ” คุณ Joel Emslie ผู้อำนวยการฝ่ายศิลป์ของเกม Call of Duty: Modern Warfare อธิบาย ซึ่งการมาของเทคโนโลยี Photogrammetry นั้นได้เข้ามาทุนแรงงานในส่วนนี้ได้เป็นอย่างมาก

Photogrammetry ได้ถูกนำมาใช้งานแทนที่การปั้นโมเดลสามมิติในรูปแบบเดิมๆ ที่ทีมงานเคยทำ โดยมันสามารถบันทึกค่าตัวแปรต่างๆ จากภาพถ่ายได้ทั้ง ขนาด, รูปร่างและรายละเอียดที่อยู่บนพื้นผิวของวัตถุ ด้วยการถ่ายรูปจากทุกมุมให้มากที่สุดเท่าที่มันจะทำได้ซึ่งในการถ่ายภาพวัตถุในเกม Call of Duty: Modern Warfare ทางทีมงาน Infinity Ward ได้ใช่กล้องกว่า 200 ตัวในการทำการถ่ายภาพวัตถุพร้อมๆ กัน ซึ่งจะทำให้พวกเขาได้ข้อมูลต่างๆ ที่ต้องการภายในเวลาเพียงชั่วเสี้ยววินาที

จากภาพถ่ายที่นำมาถูกประมวลผลเข้าด้วยกัน มันจึงได้กลายเป็นวัตถุดิจิทัลที่มีจำนวนโพลีกอนนับล้านที่ทำให้มันกลายเป็นรูปร่าง และยังมีรายละเอียดต่างๆ ที่ชัดเจนอีกด้วย โดยหน้าที่ในส่วนที่เหลือก็คือการปรับแต่งขนาดและรายละเอียดอีกเพียงเล็กน้อยเพื่อนำมันไปใช้ในการสร้างฉากของตัวเกมในขั้นตอนต่อไป

หนึ่งในตัวอย่างของวัตถุในเกมที่สร้างขึ้นโดยการใช้  Photogrammetry ก็คือ “รถยนต์” ที่อยู่ตามฉากซึ่งทางทีมงาน Infinity Ward ได้ร่วมมือกับทางทีมงาน 727 ในการถ่ายภาพรถยนต์ที่มีอยู่จริง และสร้างมันเป็นวัตถุดิจิทัลที่สามารถนำมาประกอบฉากในเกมได้ในเวลาเพียงแค่สามวันเท่านั้น

รถยนต์หนึ่งคันในเกมเกิดจากการภาพถ่ายรายละเอียดสูงกว่า 10,000 ภาพที่ถูกนำมาประมวลผล ซึ่งการประมวลผลนั้นกินเวลาร่วมสองวันจนสุดท้ายภาพถ่ายเหล่านั้นก็ได้กลายมาเป็นวัตถุหนึ่งชิ้นที่ประกอบไปด้วยโพลีกอนที่มีลวดลายสามมิติกว่า 50 ล้านชิ้นนั่นเอง โดยตัวโมเดลที่ได้มานี้จะถูกนำไปทำการปรับแต่งอีกร่วมสัปดาห์โดยเหล่าศิลปิน ในการทำการลบรายละเอียดที่เกิดจากความผิดพลาดออกจากพื้นผิวของวัตถุและขัดเกลาร่องรอยต่างๆ ที่ไม่ต้องการในช่วงสุดท้าย

แต่การทำวัตถุที่เต็มไปด้วยรายละเอียดเช่นนั้นหลายๆ ชิ้นในฉากมันจะเป็นงานที่หนักหนาสาหัสสำหรับทีมงานเป็นอย่างมาก และมันยังเป็นการกินทรัพยากรเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการเล่นเกมอีกด้วย ซึ่งนั่นทำให้นักออกแบบเกมต้องทำการลดขนาดของโพลีกอนที่ได้มาจากขั้นตอนของการทำ Photogrammetry โดยการใช้ซอฟต์แวร์อื่นๆ เข้ามาช่วยเหลือเพื่อทำให้มันสามารถถูกนำมาสร้างใหม่โดยมีจำนวนโพลีกอนที่ลดลงเหลือเพียงแค่ 50,000 ชิ้นเท่านั้น เพื่อให้มันเหมาะสมกับความละเอียดของฮาร์ดแวร์ในยุคปัจจุบัน และขั้นตอนนี้ยังสามารถทำได้ในเวลาเพียงหนึ่งชั่วโมงเท่านั้นอีกด้วย

และนี่ก็คือขั้นตอนของการทำวัตถุหนี่งชิ้นด้วยเทคโนโลยี Photogrammetry จากวัตถุอีกนับพันที่ปรากฏอยู่ในโลกของวิดีโอเกมที่เราได้เล่นกันไปนั่นเอง

แหล่งข้อมูลอ้างอิง: