50典型的なゲーミングカメラの設計エラー（パート1）

この記事は、GDC14のJohn Neskyによるスピーチの翻訳です。

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ジョンは、彼のジャーニーゲームで有名なTGCの開発者の一人です。 彼はそこでゲームデザイナーとして働き始めましたが、後にジャーニーでカメラをセットアップすることに興味を持つようになったので、彼のポジションはフィールエンジニアのように聞こえます。

ゲーム用カメラに特化した開発者のコ​​ミュニティを見つけることはまずありません。 そして、おそらくこのテーマに関する本は1つだけです。MarkHaigh-Hutchinsonが執筆したリアルタイムカメラです。 しかし、私はこのトピックをより深く研究し、人々が特定の困難をどのように解決するかを知りたいと思います。

カメラのトピックにあまり注意が向けられていないという事実は驚くべきことではありません。カメラが適切に機能する限り、それらについて議論する必要はありません。 彼らは何か悪いことをすると目立ちます。 プレーヤーがカメラについて話し始めるのは、カメラが不快に感じることを訴えたいときだけです。

したがって、ゲーム用カメラについて話すには、間違いを犯す必要があります。 この記事では、ゲームでカメラの動作を設計し始めるときに何がうまくいかないかを説明します。

映画館の外

もちろん、映画から多くのことを学ぶことができますが、ゲーム用カメラには多くのルールがあります。 オペレーターは、シーンをどのように撮影するかを詳細に計画できますが、ゲームデザイナーにはそのような豪華さがありません。 カメラを含むゲーム内のすべてのものは、プレーヤーのアクションに応答し、現在の状況に適応する必要があります。 これを行うには、ゲームカメラの適切な動作のためのルールを策定し、それらを実装する方法をコンピューターに教える必要があります。

ゲーミングカメラの種類

ゲームカメラには3つのタイプがあります。

1. 撮影角度を固定した第三者視点
2. 動的な射撃角度を持つ第三者から。
3. そして一人称で。

それらの間には多くの違いがありますが、主なもの（残りの部分）は、カメラからプレイヤーが制御するキャラクターまでの距離です。

最初のケースでは、カメラはキャラクターから遠くにあります。 したがって、視野の邪魔になり、キャラクターをブロックする可能性のあるものをすべて取り除く必要があります。 大まかに言えば、あなたは4番目の壁を取り除きます。 すべての2次元ゲームはこれを行います-これは、側面図と上面図の両方のゲームに適用されます（この場合、壁ではなく天井を取り除きます）。

逆に、一人称視点の場合、距離はゼロです。 カメラは実際にキャラクターの頭蓋骨の内側にあるため、カメラがそれを監視していることを確認する必要はありません-プレイヤーはすでにキャラクターの目を通して世界を見ています。 そのため、キャラクターは決して見えなくなることはなく、壁や天井を取り除く必要はありません。

残りのタイプのカメラ-サードパーソンビューと動的な撮影角度-は、前の2つの中間のどこかにあり、両方の最悪の機能を継承します。

Journeyの開発中に、プレイヤーが詳細に世界を探索できるようにしたかったので、最初のタイプのカメラを放棄しました。 同時に、プレイヤーに自分のキャラクターがよく見えるようにしたかったので、一人称視点でカメラを放棄しなければなりませんでした。 そのため、ゲームワールド内にあり、キャラクターのすぐ隣にあるカメラが必要でした。 そのため、カメラとキャラクターの間の視野がきれいに保たれ、プレイヤーが常に自分のしていることを見ることができるように、衝突の定義を気にする必要がありました。

これらの制限はすべて、私たちにとって大きな問題であることが判明しました。 少なくとも50個の作品がありましたが、あなたの便宜のために自由に番号を付けました。 Journeyの作業中にこれらの問題のほとんどに遭遇しましたが、原則として最初の解決策は常に間違っていました。 それらのいくつかはリリースされたゲームにさえ残っており、いくつかはジャーニーで未解決のままです。

実際、このリストには最初は100個のエラーがありましたが、パフォーマンススケジュールに合わせて少し削減する必要がありました。

＃1必要なくダイナミックカメラを使用する

サードパーソンダイナミックカメラの実装は最も困難です。 よりシンプルなオプションを使用して、ゲームプレイの他の側面に集中し、それらを提示可能な状態にすることに何の問題もありません。 ダイナミックカメラはゲームをより良くするのではなく、逆にすべてを台無しにします。 たとえば、長らく出版された3次元のマリオとゼルダでは、ダイナミックカメラが使用され、最新の続編では、開発者は再び静的カメラに戻りました。 そして、これらのゲームはかなり良い評価を得ました。

学生の仕事、ゲームジャム、および厳しい時間枠での同様のイベントの場合、固定角度または一人称視点で、より単純なカメラモデルを使用することは間違いなく優れています。

＃2レベルデザインに適さないカメラを使用する

レベル設計はカメラ設計と密接に関連しています。 レベルとカメラの両方は、プレイヤーがゲームの世界をナビゲートするのに役立つはずです。 カメラの角度がわかっている場合、これを念頭に置いてレベル全体を設計できます。 カメラの方向を変更できる場合は、カメラが有機的に世界を動き回り、プレーヤーに正しい方向を示していることを確認する必要があります。 同時に、カメラはゲーム内のすべてのタイプの場所（狭い部屋とオープンスペースの両方）でうまく機能するはずです。

＃3グローバル座標とクォータニオンを使用してカメラの位置を説明する

この問題は、むしろ、カメラ動作のソフトウェア実装のみに関係します。 三人称カメラは、カメラを手に持ってさまざまな方向に向ける人のように振る舞うべきであると想定できます。 しかし、実際には、一人称視点のゲームとは異なり、三人称視点のゲームでは、回転軸はカメラではなくゲームキャラクターです。 また、カメラが回転すると、キャラクターの周りを周回する必要があります。 したがって、カメラのグローバル（x、y、z）座標を保存することはそれほど重要ではありません。これらは常に文字の座標から計算できるためです。

四元数に関しては、空間の向きはそれらを使用して最もよく説明され、実際に非常に有用であると考えられています。 しかし、プレイヤーは四元数ではなく、オイラー角、つまりピッチやヨーなどの概念で考えます。 アナログスティックやその他のコントロールを使用して、カメラを左右に上下に動かすのが簡単です。 そのため、オイラー角を使用してカメラの向きを説明することをお勧めします。したがって、ピッチ、ヨー、および場合によってはロールなどの概念を使用します。

最終的な計算で角度を使用する必要はありませんが、角度を入力として表示する必要があります。入力は後で四元数に変換できます。 カメラの位置の説明に関しては、グローバルな3次元座標の代わりに、キャラクターからの距離と2軸に沿った偏差を使用することをお勧めします（キャラクターを画面の中央に配置する必要がない場合）。

＃4カメラから視界が簡単に見えなくなるキャラクターまでの距離を使用する

視野は、本質的にカメラとキャラクターを結ぶ想像上の線です。 この行は、カメラの操作に関するロジック全体の重要な部分であり、プログラムコードのほとんどは、視野をきれいに保つことに専念しています。
カメラがキャラクターに近ければ近いほど、視野の純度に違反する可能性は低くなります。

＃5障害物が両側の視界を遮ることを許可する

ほとんどの場合、障害物は画面の側面から見えるビューをブロックします。 これを防ぐ最も簡単な方法は、キャラクターからカメラへのレーキキャストで、キャラクターが不明瞭になっていないかどうかを常に確認することです。 障害物が障害物をブロックする場合、カメラをキャラクターに近づけることができます。 しかし、すぐに移動すると、フレームが急激に変化し、頻繁にフレームを急激に変化させると30度の規則に違反します。 このルールは映画館に由来し、フレームの急激な変化に伴い、撮影角度は少なくとも30度変化する必要があると述べています。 これにより、画像のジッター感を回避できます。

したがって、視野を遮る恐れのある障害物がカメラによって事前に包まれていると、はるかに快適になります。 キャラクターからさまざまな角度から来る一連のラカスタを使用して、このような障害物を検出できます。

レイカストの1人が障害物を検出するとすぐに、障害物が見えないようにカメラを動かし始めることができます。 必要に応じて、後続のフレームでこれらの計算を再利用して、プロセッサを容易にすることができます。

＃6プレイヤーがカメラを自分の方向に動かそうとするとき、カメラを障害物から遠ざける

そのため、カメラの動作モデルで最初の競合が発生します。

Journeyや他の同様のゲームでは、ユーザーはゲームパッドのアナログスティックを使用してカメラを制御できます。 そして、プレイヤーの意図がゲームの最初の場所にあることが非常に重要です。 したがって、プレーヤーがカメラをある方向に向けたい場合、カメラは必然的にそれを聞かなければなりません。そうでなければ、単に怒り始めます。 そして今、カメラが障害物を迂回しようとしており、プレイヤーがこの障害物にカメラを向けようとしている状況があります。 この場合、私の意見で唯一可能な解決策は、カメラをプレーヤーに近づけることです。 しかし、障害物が視野に入ると脅迫していることを事前に知ることができ、プレイヤーがこの障害物がレンズに当たるようにカメラを回転させようとしているので、ゆっくりカメラをキャラクターに近づけることができます。 その後、障害物が見えるようになるまでに、カメラはすでにキャラクターに非常に近くなり、障害物を置き去りにします。

＃7プレーヤーに障害物内でカメラを移動させる

このエラーを回避するには、カメラの周りに球状のコライダーを使用して、カメラがゲームオブジェクトに入らないようにします。

＃8カメラを動かす権利でさまざまな力が競うことを許可する

カメラが障害物を避けようとし、プレイヤーが障害物をこの障害物に向けようとする場合については、すでに検討しました。 しかし、これは唯一のケースではなく、多くの同様の状況があります。 カメラの動きは複数の条件を同時に満たす必要があり、これらの条件が互いに競合する場合、互いのアクションをスクリーニングするときに状況が発生する可能性があり、非常に良い結果は得られません。

ただし、条件を少し異なるように調整できます。 カメラの自由度は、ピッチ、ヨー、ロール、キャラクターからの距離、2軸オフセット、視野角の7つしかないことがわかっています。 したがって、どの自由度がどの条件にとって重要であるかに基づいて、条件の作業を整理できます。 前述の例では、両方の条件がカメラのピッチに関係していました。 この場合、一定の自由度に関連するすべての条件を採用し、それらに優先順位を付けます。 繰り返しますが、例として、プレイヤーの入力が最も優先順位が高いことを以前に知っているため、障害物に向かってカメラを動かすことができます。

＃9狭い障害物が視野を乱さないようにする

視野をきれいに保つことは重要ですが、カメラとキャラクターの間に障害物を避けようとすると、良いことよりも多くの問題が生じることがあります。 これは、柱などの狭い狭い障害物に適用されます。 この場合、カメラが障害物を通り過ぎるようにした方が良いでしょう。 プレイヤーは、しばらくの間不明瞭になるという事実にもかかわらず、キャラクターの動きを追跡することができます。 これらの目的のために、障害物をキャラクターを隠すことができるものとできないものに分けることができます。

＃10カメラが障害物を横断できるようにする

すでにわかったように、視野を小さな障害物で壊しても構いませんが、障害物がカメラ自体にぶつからないようにしてください。 この場合も、球状コライダーを使用して、カメラが障害物に接触しているかどうかを判断し、接触している場合はそれを遠ざけることができます。

＃11丘を避けるべき障害物と考える

旅は、なだらかな斜面の砂丘でいっぱいです。他の障害物と同様に、カメラとキャラクターの間にそれらを避けることが重要です。 ただし、丘を右または左に旋回する必要がある障害物として認識しないでください。カメラを丘の上に上げるのがはるかに理にかなっています。 旅に関しては、ラカスタでは砂丘は考慮されていません。 しかし、視界を遮る表面の法線の方向を確認し、そこから障害物を横から回る価値があるかどうか、またはカメラをその上に上げる方が良いかどうかを判断できます。

＃12後ろから障害物が現れたらカメラを横に動かす

これまで、障害物が側面に現れ、カメラが左右に動く場合を考えてきました。 しかし、障害はまったく異なる方向から来る可能性があります。 たとえば、キャラクターがカメラに向かって移動し、カメラが後方に移動した場合、カメラが角を曲がる状況が発生する可能性があり、側面への移動でもそこから抜け出すことができません。 この状況を防ぐには、カメラから方向転換されたレーキキャストを使用して、背後に障害物があるかどうかを確認し、障害物がある場合は、カメラをキャラクターの近くに移動するだけです。

＃13カメラレンダーの境界線がキャラクターを横切ることを許可する

ニアクリッピングプレーンは、3Dグラフィックスのすべてのカメラに共通する技術的な制限です。 この境界に近いものはすべて切断され、オブジェクトに穴が開いてしまう可能性があります。 キャラクターがこの境界よりめったに近くないこと、そして決して良くないことを確認する必要があります。 したがって、キャラクターと障害物の間には、カメラに常に十分なスペースを確保して、最も近いレンダー境界がキャラクターモデルと交差しないようにする必要があります。 これを行うには、キャラクターのコライダーのサイズを作成するだけで十分で、キャラクターがクリティカル未満の距離で障害物に近づくことはありません。

＃14ピッチ角に同じ距離を使用する

見上げると、キャラクターが見えるようにカメラを下げる必要があります。 ただし、カメラを下に下げると、キャラクターの近くに移動しない限り、カメラは十分に素早く地面にぶつかります。 一部のゲームでは、カメラが最初に地面に衝突し、その後に接近します。 しかし、床の表面を考慮し、滑らかな軌跡をたどって、事前に接近し始める方がはるかに良いです。 また、反対方向に同様の軌道を使用すると便利です。これにより、見下ろしてカメラがキャラクターの上に上がると、キャラクターまでの距離が長くなります。 見下ろすと、地平線が視野から隠され、キャラクターの周りに小さな床が見えるだけで、少しcr屈になります。 しかし、キャラクターまでの距離を長くすると、周囲にもう少しスペースができます。

＃15下からのビューと他のカメラアングルに同じ視野角を使用する

空は大きいです。 そして、できるだけ多くの空をレンズで撮影するのがいいでしょう。 実生活では、周辺視野を使用して、空全体をほぼ一度に見ることができます。 私たちの視野角は周辺とともにほぼ180度に達します。 ゲームで空を見ているプレイヤーに同様の感覚を与えるために、地面に近づくにつれてカメラの視野角を広げることができます。 これにより、プレイヤーはキャラクターの目を通して空を見ているように感じます。

＃16ピッチ、距離、視野角を個別に変更

前に述べたように、ピッチを変更するときは、カメラの距離と表示角度も変更する必要があります。 しかし、これらの値が互いに独立して変更されると、不快な効果が発生します。 実際には、視野角は本質的にズームであるため、視野角を変更すると、画面上のオブジェクトのサイズも変更されます。 距離を変更すると、オブジェクトのサイズも変更されます。 さらに、この場合、これらの値は反対方向に変化し、画面上の他のすべてのオブジェクトと一緒に、プレイヤーのキャラクターが必死にサイズを変更し始めます。 したがって、距離と視野角を合わせてピッチに依存させ、一緒に変更することをお勧めします。 ただし、他のカメラ制御メカニズムでも距離や視野角を変更したい場合があります。 この場合、これらの量の絶対値はピッチに依存するようにすることができ、他のメカニズムは目的の値の相対修飾子を変更することができます。 乗数と通常の加減算の両方が可能です。

＃17文字が不透明な領域を通過するときにフレームを変更しない

この場合、視野の純度に対する脅威が前面にありますが、実際には非常にまれです。これは、キャラクター自体が障害物を通過できないコライダーを持っているためです。 しかし、障害物が無難な場合もあります。 たとえば、ジャーニーでは、砂の滝がそのような障害として機能します。 この場合、できることは、フレームを大幅に変更することだけです。

＃18突然のフレーム変更中の制御の変更

アナログスティックを上に傾けると、前進するコマンドを与えます。 しかし、この「前方」の方向はカメラの方向に依存します。 また、フレームを変更するときにカメラが突然方向を変えると、「前方」の値も劇的に変化します。 この場合、プレーヤーは指の位置を即座に変更することができず、ナビゲートする時間が必要です。 したがって、フレームの急激な変化は、カットシーンまたはあるフレームから別のフレームへの何らかのトランジション効果を使用する大きな理由です。 または、フレームの変更が必要になった瞬間に、プレイヤーを脅かすような状況にプレイヤーを置くことができます。 さらに、フレーム間で前方値を補間できます。 これがうまくいくかどうかはわかりませんが、うまくいくものもあります。

＃19プレイヤーの方向感覚を乱す

プレーヤーは新しい条件にすばやく適応できるため、コントロールの変更は一時的な問題です。 ただし、射撃角度の変更に伴うフレームの変更は、プレーヤーの長期的な影響を与え、方向感覚を乱します。 プレイヤーは、ほとんどの場合、空間で2つの方向を使用します。 最初の方法は、人が空間内の位置の変化を監視する、いわゆる数値計算です。 たとえば、人が約180度向きを変えると、彼は今は北が南であることを理解します。 オリエンテーションの2番目の方法は、景観と環境全体の特徴的な特徴によるものです。 フレームの急激な変化により、最初の方向付け方法は機能しなくなります。プレーヤーはカメラが回転した角度を知ることができないため、仮想マップを回転させて自分自身を方向付けることはできません。 したがって、重要な事実は、カメラがプレイヤーが自分の現在位置を理解し、方向感覚を失わないようにする識別可能なランドマークまたはその他のオブジェクトを表示することです。

＃20 180度の規則を破る

これは映画でよく知られているルールであり、フレームを変更するとき、撮影角度を180度変更することはできません。 幸いなことに、ゲームでは、このルールについてあまり頻繁に心配する必要はありません。なぜなら、人事異動は、他の方法がない場合にのみ頼る必要がある極端な手段だからです。 ただし、このルールが役立つ場合があります。 ほとんどの場合、これはカットシーンに適用されます。 たとえば、カットシーンの最後に、カメラはプレーヤーにオリエンテーションのための十分な情報を表示する必要があります。 カットシーンが終わった後、カメラを元の位置からゲームの位置にゆっくりと移動することもできます。

＃21プレイヤーキャラクターのみに注目

その前に、私たちはキャラクターについて専ら話しましたが、プレイヤーは宇宙でうまくナビゲートするために他の環境オブジェクトを見る必要があります。 たとえば、プレイヤーは、壁に衝突したり崖から落ちたりするかどうかを知るために、キャラクターの周りの地球を直接見る必要があります。 また、ジャーニーの地平線上の山や他のプレイヤーのキャラクターなど、より遠くのオブジェクトを見る必要があります。

＃22カメラの制御は常にプレーヤーに依存する

多くのプレイヤーにとって、キャラクターとカメラを同時に操作することは、頭をたたいて胃をなでるのと同じくらい困難です。 プレーヤーがなんとかカメラを制御できたとしても、その動きはぴくぴくします。 したがって、カメラは、プレーヤーが手動で回転させる必要がないように、プレーヤーが所定の時間に見る必要があるものを事前に表示しようとする必要があります。

＃23選手が走るときにヨーを変えない

プレイヤーに自分がどこに向かっているのかを確認させる最も簡単な方法は、カメラを自分の動きの方向に回転させることです。 プレイヤーの動きの方向を取得し、カメラのヨー角に適用して、キャラクターの後に浮かぶようにします。 ただし、注意点が1つあります。たとえば、プレーヤーが壁に向かって走る場合、カメラを壁に向ける必要はありません。 したがって、ゲームパッドのスティックの方向ではなく、キャラクターの動きの方向を決定するためにキャラクターの速度を使用する価値があります。 さらに、たとえば、プレイヤーが目に見えない壁に寄りかかって、この壁の後ろにあるものを見せて彼をからかわない場合、カメラを正しい方向に向けて、プレイヤーが行くべき場所を示す方が良いでしょう。

＃24距離推定の妨害

問題は、モニター画面が平面であることです。 ただし、3次元ディスプレイを使用している場合でも、知覚の深さは距離を推定するための不十分なメカニズムです。 プレイヤーは、表示面での距離の評価がはるかに優れています。 たとえば、ゲームがトップビューの場合、プレイヤーは水平距離を簡単に推定できます。横にいる場合、プレイヤーは1つの軸に沿った垂直距離と水平を推定できます。

＃25キャラクターが崖の端に着いたら、カメラを水平にしておきます

人が崖に近づくと、通常は見下ろします。カメラはまったく同じように動作します。 これを行うには、別のレーキキャストを作成する必要がありますが、今回はキャラクターの前で直接下に向けられます。 そして、レイクキャストがキャラクターが崖に近づいたことを検出するとすぐに、カメラが上に移動してピッチを変更し、撮影角度でこの崖とキャラクターの端に対する位置が見えるようにします。 このテクニックのもう1つの利点は、プレイヤーが崖から落ち始めた場合に、カメラが事前にエッジを回る準備ができているという事実です。 これを行わずにカメラを通常の位置に置いたままにしておくと、キャラクターが倒れたときに彼女は彼に従い、自分が崖の端に衝突します。

一度に50ポイントすべてを公開するのは冗長に思えた-記事は巨大だっただろう。 すぐに翻訳の2番目の部分が表示されます。