نظام الكاميرات الافتراضية

في ألعاب الفيديو ثلاثية الأبعاد ، يهدف نظام الكاميرا الافتراضية إلى التحكم بكاميرا واحدة أو مجموعة كاميرات لعرض مشهد من عالم افتراضي ثلاثي الأبعاد . تُستخدم أنظمة الكاميرا في ألعاب الفيديو عندما يكون الغرض منها عرض الحركة من أفضل زاوية ممكنة؛ وبشكل عام، تُستخدم في العوالم الافتراضية ثلاثية الأبعاد عندما تكون هناك حاجة إلى منظور الشخص الثالث.

على عكس صانعي الأفلام، يواجه مصممو أنظمة الكاميرات الافتراضية عالماً تفاعلياً وغير قابل للتنبؤ. فمن المستحيل معرفة مكان وجود الشخصية التي يتحكم بها اللاعب في الثواني القليلة القادمة؛ وبالتالي، يستحيل تخطيط اللقطات كما يفعل صانع الأفلام. ولحل هذه المشكلة، يعتمد النظام على قواعد محددة أو الذكاء الاصطناعي لاختيار اللقطات الأنسب.

توجد ثلاثة أنواع رئيسية من أنظمة الكاميرات. في أنظمة الكاميرات الثابتة ، لا تتحرك الكاميرا إطلاقًا، ويعرض النظام شخصية اللاعب في سلسلة من اللقطات الثابتة. أما كاميرات التتبع ، فتتبع حركات الشخصية. وأخيرًا، أنظمة الكاميرات التفاعلية مؤتمتة جزئيًا وتتيح للاعب تغيير زاوية الرؤية مباشرةً. ولتنفيذ أنظمة الكاميرات، يستخدم مطورو ألعاب الفيديو تقنيات مثل حلول القيود ، وبرامج الذكاء الاصطناعي ، أو الأنظمة المستقلة .

في ألعاب الفيديو، يُشير مصطلح " منظور الشخص الثالث " إلى منظور رسومي يُعرض من مسافة ثابتة خلف شخصية اللاعب وأعلى منها قليلاً. يُمكّن هذا المنظور اللاعبين من رؤية شخصية اللاعب بشكلٍ أكثر وضوحًا ، وهو شائع في ألعاب الحركة والمغامرات . غالبًا ما تستخدم الألعاب التي تعتمد هذا المنظور الصوت المكاني، حيث يتغير مستوى صوت البيئة المحيطة تبعًا لموقع شخصية اللاعب. ^{[ 1 ]}

توجد ثلاثة أنواع رئيسية من أنظمة الكاميرا من منظور الشخص الثالث: "أنظمة الكاميرا الثابتة" التي يتم فيها تحديد مواقع الكاميرا أثناء إنشاء اللعبة؛ و"أنظمة الكاميرا المتتبعة" التي تتبع فيها الكاميرا شخصية اللاعب ببساطة؛ و"أنظمة الكاميرا التفاعلية" التي تخضع لسيطرة اللاعب.

مُثَبَّت

في نظام الكاميرا الثابتة، يحدد المطورون خصائص الكاميرا، مثل موقعها واتجاهها ومجال رؤيتها ، أثناء تصميم اللعبة. لا تتغير زوايا الكاميرا ديناميكيًا، لذا سيظهر المكان نفسه دائمًا من نفس زوايا الرؤية. من بين الألعاب التي تستخدم كاميرات ثابتة: Grim Fandango (1998) وألعاب Resident Evil و God of War الأولى . ^{[ 2 ]}

إحدى مزايا نظام الكاميرا هذا أنه يتيح لمصممي الألعاب استخدام لغة السينما ، وخلق أجواء مميزة من خلال تقنيات التصوير واختيار اللقطات. غالبًا ما تُشيد الألعاب التي تستخدم هذا النوع من التقنيات بجودتها السينمائية. ^{[ 3 ]} تستخدم العديد من الألعاب ذات الكاميرات الثابتة نظام تحكم "الدبابات" ، حيث يتحكم اللاعبون في حركة الشخصية نسبةً إلى موقعها الفعلي وليس موقع الكاميرا؛ ^{[ 4 ]} وهذا يسمح للاعب بالحفاظ على اتجاهه عند تغير زاوية الكاميرا. ^{[ 5 ]}

التتبع

تتبع الكاميرات الشخصيات من الخلف. لا يتحكم اللاعب بالكاميرا بأي شكل من الأشكال، فلا يمكنه مثلاً تدويرها أو تحريكها إلى موضع مختلف. كان هذا النوع من أنظمة الكاميرات شائعًا جدًا في ألعاب ثلاثية الأبعاد المبكرة مثل كراش بانديكوت وتومب رايدر، نظرًا لسهولة تطبيقه. مع ذلك، توجد بعض المشاكل المتعلقة به. على وجه الخصوص، إذا لم تكن زاوية الرؤية الحالية مناسبة (إما لأنها محجوبة بجسم ما، أو لأنها لا تُظهر ما يهم اللاعب)، فلا يمكن تغييرها لأن اللاعب لا يتحكم بالكاميرا. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} أحيانًا تُسبب زاوية الرؤية هذه صعوبة عندما تستدير الشخصية أو تقف مواجهةً للحائط، فقد تهتز الكاميرا فجأة أو تتخذ وضعيات غير مريحة. ^{[ 1 ]}

تفاعلي

يُعدّ هذا النوع من أنظمة الكاميرات تحسينًا لأنظمة الكاميرات التتبعية. فبينما تستمر الكاميرا في تتبع الشخصية، يُمكن تغيير بعض خصائصها، مثل اتجاهها أو بُعدها عنها. في أجهزة ألعاب الفيديو ، غالبًا ما تُتحكّم الكاميرا بعصا تحكم تناظرية لتوفير دقة عالية، بينما في ألعاب الحاسوب، تُتحكّم بها عادةً باستخدام الفأرة . هذا هو الحال في ألعاب مثل Super Mario Sunshine و The Legend of Zelda: The Wind Waker . غالبًا ما يكون تنفيذ أنظمة الكاميرات التفاعلية بالكامل بالطريقة الصحيحة أمرًا صعبًا. ولذلك، يرى موقع GameSpot أن جزءًا كبيرًا من صعوبة لعبة Super Mario Sunshine يكمن في ضرورة التحكّم بالكاميرا. ^{[ 9 ]} أما لعبة The Legend of Zelda: The Wind Waker فقد ​​حققت نجاحًا أكبر في هذا الجانب، حيث وصفها موقع IGN بأنها "ذكية للغاية لدرجة أنها نادرًا ما تحتاج إلى تصحيح يدوي". ^{[ 10 ]}

كانت لعبة سوبر ماريو 64 من أوائل الألعاب التي قدمت نظام كاميرا تفاعلي . احتوت اللعبة على نوعين من أنظمة الكاميرا، يمكن للاعب التبديل بينهما في أي وقت. كان النظام الأول نظام تتبع قياسي، إلا أنه كان مدعومًا جزئيًا بالذكاء الاصطناعي . في الواقع، كان النظام "مدركًا" لبنية المرحلة، وبالتالي كان قادرًا على توقع لقطات معينة. على سبيل المثال، في المرحلة الأولى، عندما يكون الطريق المؤدي إلى التلة على وشك الانعطاف يسارًا، تبدأ الكاميرا تلقائيًا بالنظر إلى اليسار أيضًا، متوقعةً بذلك تحركات اللاعب. أما النوع الثاني، فيتيح للاعب التحكم بالكاميرا بالنسبة لموقع ماريو . بالضغط على الزرين الأيمن والأيسر، تدور الكاميرا حول ماريو، بينما يؤدي الضغط على الزرين العلوي والسفلي إلى تقريب الكاميرا أو إبعادها عنه. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

توجد دراسات بحثية كثيرة حول كيفية تطبيق نظام الكاميرا. ^{[ 13 ]} يتمثل دور برنامج حل القيود في توليد أفضل لقطة ممكنة بناءً على مجموعة من القيود البصرية. بعبارة أخرى، يُعطى برنامج حل القيود تركيبة لقطة مطلوبة، مثل "إظهار هذه الشخصية والتأكد من أنها تغطي 30% على الأقل من مساحة الشاشة". ثم يستخدم البرنامج طرقًا مختلفة لمحاولة إنشاء لقطة تلبي هذا الطلب. بمجرد العثور على لقطة مناسبة، يُخرج البرنامج إحداثيات الكاميرا ودورانها، والتي يمكن لمحرك العرض الرسومي استخدامها لعرض المشهد. ^{[ 14 ]}

في بعض أنظمة الكاميرات، إذا تعذر إيجاد حل، يتم تخفيف القيود. على سبيل المثال، إذا لم يتمكن برنامج الحل من توليد لقطة تشغل فيها الشخصية 30% من مساحة الشاشة، فقد يتجاهل قيد مساحة الشاشة ويضمن ببساطة أن تكون الشخصية مرئية على الإطلاق. ^{[ 15 ]} تشمل هذه الأساليب التصغير.

تستخدم بعض أنظمة الكاميرات نصوصًا برمجية مُعدة مسبقًا لتحديد كيفية اختيار اللقطة الحالية في سيناريوهات اللقطات الشائعة المعروفة باسم "أساليب التصوير السينمائي". عادةً، يتم تفعيل النص البرمجي نتيجةً لفعلٍ ما. على سبيل المثال، عندما تبدأ شخصية اللاعب محادثةً مع شخصية أخرى، يتم تفعيل نص "المحادثة". يحتوي هذا النص على تعليمات حول كيفية "تصوير" محادثة بين شخصيتين. وبالتالي، ستكون اللقطات مزيجًا من لقطات من فوق الكتف ولقطات مقرّبة ، على سبيل المثال . قد تُبدّل هذه الأساليب القائمة على النصوص البرمجية الكاميرا بين مجموعة من الكاميرات المُحددة مسبقًا، أو تعتمد على مُحلِّل قيود لتوليد إحداثيات الكاميرا لمراعاة التباين في تخطيط المشهد. اقترح دراكر هذا النهج القائم على النصوص البرمجية واستخدام مُحلِّل القيود لحساب الكاميرات الافتراضية لأول مرة. ^{[ 16 ]} أظهرت الأبحاث اللاحقة كيف يمكن لنظام قائم على النصوص البرمجية تبديل الكاميرات تلقائيًا لعرض المحادثات بين الصور الرمزية في تطبيق دردشة فورية. ^{[ 17 ]}

استخدم بيل توملينسون نهجًا أكثر ابتكارًا لحل المشكلة. فقد ابتكر نظامًا تكون فيه الكاميرا بمثابة كيان مستقل ذي شخصية خاصة به. وسيتأثر أسلوب اللقطات وإيقاعها بالحالة المزاجية التي تظهر فيها. ^{[ 18 ]}

في عام ٢٠١٠، أطلقت مايكروسوفت جهاز كينكت كجهاز طرفي هجين يجمع بين الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد وكاميرا الويب ، مما يتيح الكشف عن كامل جسم لاعبي إكس بوكس ​​٣٦٠ والتحكم بدون استخدام اليدين في واجهات المستخدم لألعاب الفيديو والبرامج الأخرى على الجهاز. لاحقًا، قام أوليفر كريلوس ^{[ ١٩ ]} من جامعة كاليفورنيا، ديفيس، بتعديل هذا الجهاز في سلسلة من مقاطع الفيديو على يوتيوب، حيث عرض دمجه بين كينكت وكاميرا افتراضية تعمل على جهاز كمبيوتر. ^{[ ٢٠ ]} ونظرًا لقدرة كينكت على اكتشاف نطاق كامل من العمق (من خلال الرؤية المجسمة الحاسوبية والضوء المنظم ) ضمن المشهد الملتقط، فقد أظهر كريلوس قدرة كينكت والكاميرا الافتراضية على السماح بالتنقل بحرية في نطاق العمق، على الرغم من أن الكاميرا كانت تسمح فقط بتسجيل الفيديو للمشهد كما هو معروض أمام كينكت، مما ينتج عنه مساحات سوداء فارغة حيث لم تتمكن الكاميرا من تسجيل الفيديو ضمن مجال العمق. لاحقًا، قدّم كريلوس شرحًا مُفصّلًا للتعديل من خلال دمج بثّي الفيديو من جهازي كينكت لتحسين جودة التقاط الفيديو ضمن مجال رؤية الكاميرا الافتراضية. ^{[ 21 ]} وقد نُشرت أعمال كريلوس باستخدام جهاز كينكت ضمن أعمال آخرين في مجتمع اختراق كينكت وتطوير البرامج المنزلية في مقالٍ لصحيفة نيويورك تايمز . ^{[ 22 ]}

طُوّرت كاميرات افتراضية تُمكّن المخرج من تصوير حركة الشخصية الرقمية وعرضها في الوقت الفعلي ^{[ 23 ]} ضمن بيئة رقمية مُعدّة مسبقًا، كمنزل أو سفينة فضائية. ^{[ 24 ]} وكانت لعبة Resident Evil 5 أول لعبة فيديو تستخدم هذه التقنية، ^{[ 25 ]} التي طُوّرت لفيلم Avatar عام 2009. ^{[ 24 ] [ 26 ]} يُمكّن استخدام تقنية التقاط الحركة للتحكم في موضع الكاميرا الافتراضية واتجاهها المُشغّل من تحريكها وتوجيهها بسهولة بمجرد التجول وتدويرها. تتكون منصة الكاميرا الافتراضية من شاشة محمولة أو جهاز لوحي، ومستشعرات حركة، وإطار دعم اختياري، وعصا تحكم أو أزرار اختيارية تُستخدم عادةً لبدء التسجيل أو إيقافه وضبط خصائص العدسة. ^{[ 27 ]} في عام 1992، عرض مايكل ماكينا من مختبر الإعلام في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أول منصة كاميرا افتراضية موثقة، عندما ثبّت مستشعر حركة مغناطيسي من نوع Polhemus وشاشة تلفزيون LCD محمولة مقاس 3.2 بوصة على مسطرة خشبية. ^{[ 28 ]} أنتج مشروع التجول الافتراضي في جامعة نورث كارولينا في تشابل هيل عددًا من أجهزة الإدخال المادية للتحكم في عرض الكاميرا الافتراضية، بما في ذلك عصا تحكم مزدوجة ثلاثية المحاور، وأداة على شكل كرة بلياردو تُعرف باسم "عين جامعة نورث كارولينا"، والتي تتميز بجهاز تتبع حركة مدمج بست درجات حرية وزر رقمي. ^{[ 29 ]}

• مصفوفة الكاميرا
• منظور الشخص الأول (لعبة فيديو)
• معاينة مجانية
• محرك الألعاب
• التصوير السينمائي الافتراضي