Как сделать сокола

Обновлено: 07.07.2024

Недавно мы объявили о разработке игры Falcon Age о выращивании взрослой птицы из птенца сокола и совместном противостоянии силам, стремящимся колонизировать планету. Falcon Age выйдет в 2019 году на PS4 и PS VR.

На прошлой неделе мы показали игру на PAX и получили замечательные отзывы, особенно о самом соколе. Давайте подробно рассмотрим его дизайн, настройку анимаций и рига, ИИ и навигацию, технологию создания перьев и звуки хищника.

Дизайн сокола

Рассказывают Чандана Эканаяке и Дэрран Хёрлбат.

В дизайне сокола сочетаются разные виды хищных птиц. Наша соколиха размером с беркута, дерётся как ястреб, внешне напоминает и орла, и ястреба, имеет хохолки, как у совы, а уход за ней осуществляется, как за соколом. Она одна из последних представительниц своего вида в нашем мире, и мы хотели сделать её внешний вид уникальным и подходящим для сюжета. При этом во время игрового процесса она должна выделяться на фоне неба и пустынь.

Одним из первых источников вдохновения для создания Falcon Age стали видео беркутов, охотящихся на крупных горных козлов. Мы начали проводить исследования по соколиной охоте, и нас появилась идея приручения сокола и создания на основе этого механик и геймплея. На раннем этапе разработки мы создали грубый прототип, чтобы протестировать наши концепции. Как только мы впервые свистом подозвали птицу в VR, и увидели, как её масштаб меняется, она приближается к нам и садится на руку, нам стало понятно, что это может стать основой уникальной игры.

Анимации и риг

Рассказывает Аунг Зау Оо.

Отслеживание лап сокола

Однако самой важной причиной отказа от IK стало то, что это был наилучшее решение, которое я нашёл за пару дней. В начале проекта мы так быстро собирали прототип, что у нас не было времени на рассмотрение других доступных решений. Это был самый надёжный и наименее неуклюжий способ из найденных мною, поэтому с тех пор мы придерживаемся его. Не нужно чинить то, что не сломано.

Вот как я представлял смешивание движения когтей птицы в реальной жизни. Шар — это кулак, прикреплённый к VR-устройству управления движением. У этого способа есть ограничения. Когти должны иметь возможность огибать большую часть кулака, и поза кулака должна быть как можно более сферической.

Краткая версия того, как это было сделано: кулак — это шар, а лапы вращаются вокруг шара с помощью 30 поз смешивания и анимации перебирания лапами, чтобы вернуть их обратно к центру, когда шар (движущаяся рука) поворачивается слишком далеко.

30 поз смешивания (Blend Poses) на шаре

Анимация переступания позволяет вернуть лапы на центр

Смешивание начинается заново после короткой анимации переступания из нового поворота руки. По словам нашего программиста Джастина, он реализовал это обычными формулами кватернионов и линейной алгебры. А я используют три значения float, которые он даёт мне, и передаю их в эти состояния смешивания анимаций.

У птенца второй сустав указательного пальца обрабатывается как шар.

Единственный пограничный случай, в котором идея с шаром не работает — это когда перчатка направлена прямо вниз, как показано на рисунке ниже.

Только если они по каким-то причинам не играют, стоя на голове.

В стойке на голове все анимации будут выглядеть неверными или сломанными.

Отслеживание головы сокола

Вкратце расскажу, как мы этого добились; голова (bone_Head) — это первый дочерний элемент самого верхнего объекта в скелетной иерархии птицы (bone_Root ).

Позиция (не поворот) Bone_Root следует за позицией контроллера движения и bone_Head противодействует этому движению. По сути, это иерархия из двух объектов, в котором смешивание позиций используется для противодействия движению родительского объекта, чтобы сохранить глобальную позицию дочернего объекта. Остальная часть тела птицы использует смешивание 27 поз для как можно более естественной позиции птицы.

С учётом размера взрослой птицы, перемещение на 12 см по всем осям (куб размером 24x24x24) оказалось идеальным для получения эффекта стабилизатора без слишком сильного вытягивания шеи. Голова будет двигаться на границе этого диапазона, и когда рука с отслеживанием движения перестанет двигаться, новая позиция будет считаться новым центром, вокруг которого создаётся другой куб со стороной 24 см. С математической точки зрения, стабилизация головы — это просто векторное преобразование со множеством различных довесков для ограничения скорости, начала и конца перехода, перемещения точки стабилизации, когда слишком удаляется от тела, а птица всё ещё находится в области.

Навигация и ИИ птицы

Рассказывает Джастин Лэлоун.

Когда птице скучно

Чаще всего сокол подчиняется приказам Ары (главной героини игры) и следует за ней. Если слишком долго стоять в одной области, пока птица просто летает кругами или если отпускать её, не отдавая приказов, то она начнёт сама искать себе занятие в округе — обычно охотиться или приземляться на разные важные точки рельефа. Также она берёт на себя инициативу, когда сидит на Аре и кто-то пытается схватить её, и любит показывать Аре следующую лунку при игре в молниевый гольф.

Солнце, ослепляющее жертву

Некоторые виды добычи, например кролики, очень пугливы, и когда они видят, как сокол ныряет в воздухе, пытаясь их схватить, то сбегают к ближайшей норе. Им гораздо сложнее заметить птицу Ары, когда она приближается с солнечной стороны, поэтому можно упростить поимку добычи, если уделять внимание тому, откуда падает свет, и посылать птицу с этого направления. С другой стороны, может быть вполне достаточно и просто нырять вниз с высоты, потому что птица сможет набрать бОльшую скорость, прежде чем её заметят, давая жертве меньше времени на побег.

Заходим быстро и со стороны солнца, чтобы точно схватить добычу.

3D-навигация сокола

Обычно в стандартном наборе игрового движка нет механизмов надёжного перемещения летающего животного в 3D-пространстве, которое при этом выглядело бы естественно. У нас есть примерно три уровня логики навигации птицы, выполняемых для перемещения птицы из точки A в точку Б, позволяющие не слишком усложнять систему и не застревать в углах.

Для высокоуровневой навигации, позволяющей находить маршрут по миру, мы строим 3D-граф навигации и используем для поиска пути алгоритм A*. В данной реализации достаточно уникально то, что для выполнения всех операций по поиску пути алгоритмом A* мы используем довольно новую систему задач Unity. Она обеспечивает быстрый поиск, не нагружающий основной поток, что оставляет больше времени для ИИ, физики и других аспектов. БОльшая часть графа генерируется автоматически, а для пролёта через узкие проёмы, например через окна, соединения размещаются вручную, потому что они малы или требуют подлёта под правильным углом.

Фиолетовая линия — это приблизительный путь для облёта больших скал посередине, где начинает полёт сокол и стоит Ара. Птица не стремится особенно близко следовать по этой линии; если бы это было так, она бы совершала очень странные и резкие повороты, поэтому если можно без помех добраться до следующей части пути, то она направляется туда.

Последний уровень логики полёта птицы — это сама логика маневрирования, выбор того, насколько быстро решает лететь птица, насколько ей нужно подняться или опуститься, как быстро поворачивать, как она применяет физическое ускорение, какие ограничения накладываются на её действия, чтобы добраться в конечную точку. Эти данные передаются в систему анимаций, сообщая, насколько активно птица работает, в каком типе позы она должна находиться, должна ли она делать вираж, и т.д. С этой системой довольно сильно связано уклонение от объектов, но вся навигация A* выполняется полностью отдельно. Здесь используется большой объём математики и логики.

Перья и рендеринг

Рассказывает Бен Голус.

Небольшие перья на теле, или контурные перья нашей птицы колышутся от ветра и реагируют на приглаживающие их руки игрока, чтобы добавить более глубокое ощущение тактильной интерактивности. Способ реализации перьев в демо для PAX был хаком, поэтому я надеюсь заменить его до выпуска игры. (Разумеется, это значит, что именно это решение будет реализовано в готовой игре.) Если вкратце, то каждое мелкое перо птицы считается несколькими шейдерами травы или растительности. Для вычисления простого шума колебаний перьев вычисляется несколько накладывающихся синусоид, что придаёт перьям естественности. Их временные изменения смещены на случайное для каждого пера значение, хранящееся в цвете вершины, а движение колыхания тоже масштабируется в соответствии с цветом вершины. Это означает, что основа перьев, в отличие от концов, не движется. Также это значит, что длинные перья движутся больше, чем короткие.

Мы хотим, чтобы перья не двигались в случайных направлениях, как в большинстве шейдеров травы, поэтому нельзя использовать направления мирового или локального пространства. Плюс они находятся на меше со скиннингом, что делает направление ещё более динамичным. Поэтому я использовал сочетание нормалей и касательных вершин перьев, чтобы перья колыхались внутрь и наружу, а также в разные стороны относительно их ориентации. Система не очень точная, но при таких небольших перемещениях ошибки почти не будут заметны.

Для обработки взаимодействий с рукой в руке игрока есть скрипт, отслеживающий кости и создающий список капсул, следующих за формой каждого пальца, а в качестве ладони используется сфера. Если рука находится в области действия, то вершинный шейдер обходит список капсул и находит наименьшее расстояние до одной из них, а затем плавно масштабирует колыхания, если капсула пересекает её. Кроме того, перья прижаты к телу. Капсулы имеют увеличенный размер, потому что проверки наложения мягкие, то есть переключаются не резко, а с плавным переходом. Всё это настроено приблизительно так, чтобы когда видимый палец касался пера, оно бы полностью останавливалось и свисало вниз.

Вот тест ранней версии этой системы. Можно увидеть, как перья реагируют на сферу ещё до того, как коснутся её, но взаимодействия всё равно выглядят убедительно.

Для финального релиза игры я хочу создать систему с геометрическим или вычислительным шейдером, которая бы решила часть проблем, возникающих при касании только одной вершины перьев, и устранила бы то, что нормали освещения перьев не изменяются, когда к ним прикасаются.

Информация о ранах сокола

В результате мы пришли к решению, состоящему из двух частей. Первой было повреждение перьев и растрёпанность. Альфа-канал каждого пера настроен особым образом, чтобы повреждённые и неповреждённые версии находились в альфе с разной непрозрачностью. Для переключения между двумя состояниями перьев используется проверка альфа-значений (по сути это alpha to coverage). 50% непрозрачности обозначают нормальное здоровье, а 25% непрозрачности — раны.

Для пятен крови у птицы есть вторые UV-координаты текстуры крови, поэтому нам не нужно повторно использовать UV-координаты текстуры самого пера. Кровь примешивается поверх базовой текстуры. В результате нам достаточно только одного набора базовых текстур, одного набора текстур крови, и этого хватает для получения разных эффектов ран на птице.

Звуки хищника

Рассказывает Роб Пирсолл.

Ястреб — всегда отличный выбор. Все любят клёкот ястреба. Раньше я думал, что у всех звукорежиссёров есть одна запись ястребиного клёкота, и что у всех ястребов во всех фильмах звук одинаков. Но это не так. Как оказалось, это все ястребы звучат одинаково. Почти никаких отличий. Не поймите меня неправильно, звук отличный, поэтому… да, для нашей птицы мы тоже его использовали. Но это ещё не всё.

Лучше всего было то, что я не обязан был ограничиваться одним конкретным видом сокола; а этих видов очень много. Поэтому я мог на свой вкус выбирать любые подходящие звуки, испускаемые любым соколом, которые походили бы на своего рода эмоциональное утверждение птицы.

Всё тихо, всё хорошо
Я услышала, что ты меня зовёшь
Нападаю
Я ранена, но всё равно лечу
Больно

Отслеживание птицы в игре по звуку — это совершенно другая история для ещё одной статьи.

Сигнальные ракеты являются неотъемлемой частью арсенала не только военных, но и туристов, охотников, рыбаков. Если вы заблудились или не можете идти дальше самостоятельно, такие ракеты будут ориентиром того места, где вы находитесь. Соблюдая все меры предосторожности, можно самостоятельно изготовить патроны для подачи сигнала.

Как сделать сигнальную ракету
Как сделать ракету в домашних условиях
Как сделать бумажную ракету

Смешайте ацетон с порохом и оставьте на срок от 5 до 10 дней. Периодически встряхивайте смесь. Она должна получиться однородной, густоватой, зелено-серого цвета.

Из бумаги толщиной 1 мм склейте стаканчики. Его высота должна быть примерно как у дробового пыжа (контейнера). Высота пыжа варьируется в зависимости от калибра пули.

Сделайте пиротехническую смесь из указанных выше ингредиентов. В крайнем случае, магний можно заменить на серебрянку. Добавьте в полученную смесь немного раствора пороха. У вас должна получиться густая кашица. Плотно расфасуйте ее по бумажным стаканчикам, оставляя около 0,5 см до верхнего края. Оставьте смесь до полного высыхания.

Аккуратно разотрите черный порох. Делайте это в металлической емкости деревянным пестиком. Добавьте немного уже приготовленного вами раствора из ацетона и пороха и заполните высушенные стаканчики до краев. Вновь дождитесь, пока смесь застынет, смажьте сверху тонким слоем раствора пороха и присыпьте измельченным черным порохом.

Возьмите контейнер-пыж и отрежьте от него стаканчик и обтюратор. Просверлите в каждом из них сквозное трехмиллиметровое отверстие. Склейте детали так, чтобы отверстия совпали.

Вставьте туда же изготовленный вами стаканчик с пиротехнической смесью (дном к верху). Теперь гильзу надо закрыть картонной прокладкой, толщиной 1 мм. Край гильзы завальцовывается закруткой. Если в патроне была серебрянка, то след от выстрела будет голубоватым, если магний – белым.

Квадроцикл Сокол обладает большой мощностью и тяжелым весом. Благодаря этому он прекрасно преодолевает сложные препятствия в природных условиях.

Это компактное транспортное средство несравнимо по возможностям с автомобилем. На вездеходе часто передвигаются туристы, чтобы активно отдохнуть и посмотреть на природные красоты.

Общая информация

Вездеходную технику спроектировал Алексей Поздеев в Якутии – специально, чтобы на ней можно было с легкостью осматривать любые достопримечательности, проходя через сложные бездорожья.

Чтобы машина получила максимальную проходимость, конструктор не использовал традиционные решения. Получилась конструкция, имеющая все необходимые технические данные для экстремальных поездок. Такой проходимостью пока еще не обладает ни одно транспортное средство.

Конструкция квадроцикла Сокол позволяет ему проходить через болотистые места, горную местность, грязь и сугробы. Вездеход спокойно проедет через песок, речку и не утонет, так как имеет специальные шины, позволяющие находиться на плаву.

Однако сильное течение затрудняет управление и вовсе может унести машину. Если дополнить квадроцикл электрическим лодочным мотором, можно будет перемещаться по водоему с увеличенной скоростью. Это удобно, когда нужно перебраться на другой берег.

Характеристики базовой модели

Первая версия модели считается экспериментальной. Она была в продаже, но производитель счел ее параметры недостаточными и снял с производства. Конечно, при желании можно найти такой квадроцикл в подержанном виде.

Двигатель

В оснащении экспериментальной версии использовался двигатель 1SZ-FE и коробка передач Toyota Vitz. Объем силового агрегата составляет 996 см3, мощность 70 лошадиных сил.

Также имеются четыре цилиндра. А длительная работа двигателя обеспечивается жидкостной охладительной системой. Все это дает возможность достигать скорости движения до 80 км/час.

В следующем варианте появился мотор 1NZ-FE 1496 см куб. объема и 109 лошадиных сил мощности. Новый двигатель обладает длительным эксплуатационным сроком и подходящими параметрами, в отличие от первой версии. В среднем расходуется 8 л бензина на 100 км пути.

Подвеска и трансмиссия

Чтобы увеличить проходимость, из конструкции убрали независимую подвеску. Вместо нее установили неразрезные мосты Suzuki. После трансмиссии добавили жесткую постоянную блокировку межосевого типа с фиксацией дифференциала заднего моста в определенном состоянии.

Из-за этого нарушилась управляемость и увеличилась проходимость.

Как показывают отзывы владельцев, квадроцикл Сокол имеет некомфортабельную подвеску, но она максимально подходит для него. В ходовой части добавили гидравлические тормоза, способные работать в тяжелых условиях. В подвесках нет стабилизаторов, рычагов и других деталей, способных изнашиваться. За счет этого машина без проблем проезжает через большие камни, бревна и другие препятствия.

Рулевое управление и колеса

Благодаря модернизированному гидравлическому рулю, квадроцикл проезжает через серьезные преграды: глубокие рвы, коряги и болотистую местность.

Ходовая часть с шинами от грузового автомобиля. Размеры ОИ-47 1100/420/21, ИП-184 1100/400/20.

Для облегчения ходовой системы избавились от лишнего корда. Колеса накачиваются выхлопными газами. Вес модели составляет 700 кг, поэтому происходит минимальная нагрузка для почвы.

Мосты имеют межколесные пневмоблокировки – квадроцикл без усилий пересекает слабонесущий грунт, снег и легко поднимается из воды на берег.

Модификации

Якутский вездеход обладает следующими модификациями:

Сокол Про с агрегатом Toyota 1nz является самой новой моделью и пользуется популярностью у рыболовов-охотников. Также она используется для выполнения задач в области ЧС. Шины с новым рисунком на квадроцикле Сокол pro увеличивают проходимость. Для таких машин это важный показатель.
Сокол 1.0 с двигателем 1SSZ-FE. Эта версия долго не задерживалась в производстве, так как обладала недостаточной мощностью. Но вместе с тем легко проходила различные преграды природного характера. Сейчас можно купить модель с двигаетем 1.3.
Сокол 1.5 с мотором 1NZ-FE имеет совершенные параметры и высокий срок эксплуатации. Его по достоинству оценят любители рыбной ловли и охотники, т.к. он не тонет и без усилий проходит через большие сугробы
Сокол Пикап с двигателем Toyota 1zz подходит для перевозки одного пассажира и необходимого багажа. Для большего удобства транспортировки вещей заднюю часть квадроцикла оснастили откидной крышей и бортами.
Сокол Трофи – новая модель с двигателем Toyota 1zz-fe (1,8 литра). Оснащена гидроусилителем руля и гидровакуумным усилителем тормозов.

Таблица: сравнение характеристик модификаций квадроцилка Сокол

Модель	Объем двигателя	Мощность	Max скорость	Габариты (Д/Ш/В)	Цена в базовой комплектации, рубли
Сокол Про	1496 см куб.	110 л.с.	85 км/ч	3200 / 2050 / 1800	1 050 000
Сокол 1.0	1298 см куб.	88 л.с.	85 км/ч	3000 / 1900 / 1700
Сокол 1.3	1298 см куб.	88 л.с.	85 км/ч	3000 / 1900 / 1700	600 000
Сокол 1.5	1496 см куб.	110 л.с.	85 км/ч	3000 / 1900 / 1700	700 000
Сокол Пикап	1794 см куб.	136 л.с.	85 км/ч	3900 / 2400 / 2200	1 450 000
Сокол Трофи	1794 см куб.	125 л.с.	85 км/ч	3400 / 2100 / 1900	1 200 000

Преимущества и недостатки квадроциклов Сокол

Мотовездеход обладает следующими положительными качествами:

Проходимостью. Вездеход пройдет через самый сложный участок земли. Он не потонет в болоте, не увязнет в грязи или песке. Квадроцикл успешно преодолевает вязкий грунт, небольшие ямы и сугробы толщиной до 50 см.
Надежной ходовой частью. Техника оснащена уникальными шинами и колесными дисками, не поддающимися деформированию. Острые камни не смогут повредить колеса.
Компактностью. Несмотря на огромную мощность, вездеход имеет небольшие габариты. Его можно поместить в гараж и перевозить специальным прицепом. Машина способна проходить через узкие лесные тропинки, по проселочным дорогам и бездорожью.
Скоростью. Конструкция обладает мощным двигателем для развития скорости до 109 км/час. Во время езды машина не теряет устойчивости и экономичности.

Не все характеристики квадроцикла Сокол положительные. Есть и недостатки:

Управляемость. Усиление ходовой части привело к значительному снижению управляемости. Когда устройство пересекает местность с разными преградами, водитель ощущает этот недостаток. Все удары с вибрациями чувствуются на руле.
Стоимость. Квадроцикл не такой дорогой, как аналоги, но все же обладает высокой ценой. Легковые автомобили стоят столько же.

Транспорт не может ездить по общим дорогам, потому что не соответствует требованиям. Нельзя выезжать на нем в город. Это противоречит правилам дорожного движения.

Где купить

Никакая серийная версия не сможет превзойти Сокола. Мотовездеход изготавливался без фирменных механических узлов. Основа собрана из готовых запчастей и деталей от известной торговой марки. Чтобы добиться определенных параметров, детали специально дорабатывали.

Опытные водители мотовездехода считают, что технику следует модернизировать небольшим тюнингом: установкой расширителей арок, балок с дополнительным освещением, лебедки, новыми зеркалами и удобными креслами. Ручки следует оснастить подогревом. Тогда водитель почувствует себя более комфортно.

Аналогов пока еще нет. Можно встретить только копию, изготовленную на заводе сериями. Название может отличаться. Стоимость также может быть более дорогой. Усовершенствованием изобретения занимается его автор, так как он является основным производителем.