أنماط فن فوكسل في فيديوهات الألعاب

مقدمة

سنتحدّث في هذا المقال عن تضمين فن فوكسل داخل ألعاب الفيديو، وعن مستقبله في هذا المجال؟
فوكسل: هي طريقةُ عرض كانت موجودةً منذ فترة طويلة، وكانت في منافسة مع المضلّعات كطُرُق عرض مرئيّة للألعاب ثلاثيّة الأبعاد. انتهى ذلك التّنافس بفوز المضلّعات، التي ساعدت على نموِّ الألعاب وتطوّرها بشكلٍ فنيّ.
من الأمثلة الرّائعة عن الألعاب القديمة التي استخدمت فن فوكسل كطريقة عرض نذكر:

• ظل المحارب (1997) Shadow Warrior
• لعبة القيادة والغزو تايبيرين سن (Command and Conquer: Tiberian Sun (1999

هذا لا يعني بأن فن فوكسل استُخدم مؤخّراً فقط، فقد كان موجوداً قبل ذلك ولكن لم يتمّ استخدامهٌ بسبب متطلّبات الأداء العالية. 

في السنوات العشر الأخيرة، عاد فن فوكسل بقوة لمجال صناعة الألعاب، مثل ماين كرافت Minecraft (تمّ إصدار نسخة ألفا في مايو 2009)، و لعبة دوت هيروز 3D Dot Heroes (تم إصدارها في نوفمبر 2009).

نشطت هذه العودة المطورين ودفعتهم لإنشاء ألعاب تعتمد على جماليّة فن فوكسل، والسّبب وراء ذلك هو زيادة تكنولوجيا تصنيع العتاد الصلب وتحسين تقنيّات العرض، بفضل هذا النمو أصبح بإمكان المطوّرين الآن صنع ألعاب تستفيد بالكامل من فوكسل، ومع ذلك يمكن القول بأنّ الفضل يعود لمطوّري محرّري فوكسل.

الفرق بين فوكسل Voxel وبيكسل Pixel

فوكسل هو مصطلح جديد نسبيًّا ويرتبط غالباً بالطّباعة ثلاثيّة الأبعاد، كما يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالبكسل ولكنّهما يختلفان عن بعضها البعض تمامًا، إذ يبدو البيكسل مألوفاً لكلّ شخصٍ يستخدم هاتفًا ذكيًا أو كاميرا رقميّة أو حتّى أجهزةَ تلفزيون LED، أمّا فوكسل فيرتبط بالغالب بمفهومين هما: التّصنيع الإضافيّ أو الطّباعة ثلاثيّة الأبعاد.

محررات فوكسل

إنّ تحرير فوكسل خارج محرّك اللّعبة ومن ثَمّ تمريره إلى فضاء اللّعبة مهمٌّ للغاية، وهو نفس التّأثير الذي أحدثه برنامج التّحرير ثنائيّ الأبعاد على الألعاب سابقاً (انتقال فن بيكسل من تاريخه السّابق إلى تركيب الصّورة الواقعيّة اليوم).
يعود فضل ذلك لبرامج فوكسل شوب (Voxelshop) وفوكسل ماجيكا (MagicaVoxel) وكيوبكل (Qubicle) وبرامج أخرى.
كما أن الفنّانين تمكنّوا من التّعبير عن أنفسهم بشكل أفضل باستخدام فوكسل عند إنشاء ألعاب فنية، هذه البرامج لديها القدرة على تصدير النّماذج والقطع ككائنات فوكسل، بالإضافة لذلك فهي قادرةٌ على تصديرها كمضلّعات قابلة للاستخدام.

لقد كنّا نعتقد بأنّ المضلّعات وفن فوكسل شيئان مختلفان، ولكنّ فن فوكسل هو الأشمل، سنتحدّث لاحقاً عن بعض النماذج لنبيّن ذلك.
لمعرفة كيف تعمل فوكسل، علينا فصله عن جميع الأشكال ثلاثيّة الأبعاد الأخرى (تماماً كالمضلّعات عندما نقوم بفصلها عن الرّسوم التوضيحيّة ثنائيّة الأبعاد).

إنّ فن بيكسل يساعد فوكسل على تطوير النّموذج لكنه يقوم بتقييد النّمط، حيث يقوم فوكسل بإظهار الشّكل على أنّه ثلاثيّ الأبعاد، وبدونه سيبدو العمل كأنّه ثنائيّ الأبعاد حتّى وإن قمت بعرضه على مساحة ثلاثيّة الأبعاد.

أنماط فن فوكسل

هناك العديد من أنماط فن فوكسل، لكنّنا سنقوم بشرح بعضٍ منها والتي يمكن اعتبارها أنماطًا “أساسية”:

1. شعاع فن فوكسل. Vector voxel art
2. فوكسل المقطّعة (مظلّلة بشكلٍ مسطّح).Pixelated voxels (flat shaded) 
3. بلوكات فوكسل.Blocky voxels
4. جريبل فوكسل.Greeble Voxels

1- شعاع فن فوكسل: نلاحظ في هذا النّمط بأنّه يتم استخدام انحناءات 90 درجة فقط عند تمثيل المنحنيات، وهو أسلوب بسيط للغاية تسهل قراءته بمقاييسَ مختلفة. تستخدم لعبة الفيديو كروسي روّد (Crossy Road) هذا النّمط بشكلٍ كبير، فهو الأفضل للأجهزة ذات المتطلبات المنخفضة للنّظام . تظهر اللعبة بشكل بسيط (كما في الشّكل)، بسبب تجريدها للأشياء والشخصيات الواقعيّة، والقيود التي تفرضها على الهواتف الذكيّة.

2- فوكسل المقطّعة (مظلّلة بشكل مسطّح):هو النّمط الأقلّ شيوعًا حاليًا ولكن تمّ تنفيذه باستخدام فن بيكسل بالكامل، تقوم القطع الفنيّة التي تستخدم هذا النّمط بتمثيل فن بيكسل في مساحة ثلاثيّة الأبعاد. يجب أن يكون هذا النّمط مسطّحًا حتّى يقوم بإظهار هذه الانحناءات.
هذا النمط قادر على إظهار جميع الألوان المستخدمة (يُظهر الألوان الزّاهية) عند وجود الحدّ الأدنى من الظّلال، فعند استخدام الظّلال القويّة ستزول القطعة والنّمط.
يتمّ تنفيذ النمط باستخدام تقنيّات تتبّع الأشعة رايترايسينغ (raytracing) باهظة الثّمن بالنّسبة لأجهزة الكمبيوتر، لكنّها خفيفة الوزن بالنسبة لشركة فوكسل للتكنولوجيا.
يمكن اعتبار الشّكل التالي أفضل نموذج لأداء فوكسل.

3- بلوكات فوكسل: بوكسي فوكسل (صناديق فوكسل) هو الأفضل للألعاب في مجال ماين كرافت. في هذا النّمط يبدو العالم والشّخصيات كأنّهم مجموعة من المكعّبات.
إن سهولة التّعامل مع هذا النمط جعلته الأكثر استخداماَ على المستوى الفنيّ والتقنيّ، ولكنّ هذا لايعني بأنّه سهل التّنفيذ، فهو لايزال يتطلّب موهبةً ومهارة في صنع الشخصيّات و الأشكال باستخدام مجموعة من الصّناديق.
يقوم هذا النّمط غالبًا باستخدام موادٍّ على المكعّبات متعدّدة الأضلاع بدلاً من تحريرها في محرّرات فوكسل بشكلٍ مباشر، مما سبب خلافاً مع فن فوكسل، فهذه الفئة قابلة للتّجديد من قبل محررّي فوكسل، ولكنّ أسلوبها مشتقّ ومستوحًى من فن فوكسل.
قد لا يكون النّمط الذي يستخدم بوكسي فوكسل معقّدا مثل لعبة هايتل Hytale.

4- جريبل (Greeble) فوكسل: هذا النمط يعطي نتائجَ مثيرةٍ للاهتمام، فهو يتجاهل قواعد الانحناءات من فن فوكسل ويبني منحنياته الخاصة، ولكنه الأكثر صعوبة في الأداء من حيث الشروط التّقنيّة.
يهدف استخدام SSAO إلى التأكيد على حدّة فوكسل عندما يتمّ بناؤهُ بدقة أعلى، يستخدم ألواناً أبسط ويتجاهل التّظليل اليدويّ (وهو شيئ يتمّ إجراؤه غالباً في فنّ بيكسل). 
ملاحظة SSAO هو تقريب للمقدار الذي يتم من خلاله حجب نقطة على سطح ما بواسطة الهندسة المحيطة، مما يؤثر على إمكانية الوصول إلى تلك النقطة بواسطة الضوء الوارد.

 SSAO :Screen space ambient occlusion

يجب أن يتمّ تطبيق التّظليل على النّموذج داخل المحرّك فقط لأنّ إضافة الألوان الخاصّة بك لن تؤدّي إلى نتائجَ مرئيّة، يقدم هذا النّمط ميّزات باستخدام PBR (Physical Based Rendering) أي الأداء الفيزيائيّ، وذلك لإنشاء تأثيرات أكثر واقعيّة على كائنات فوكسل.
يمكنك الحصول على نتائج أفضل باستخدام هذا الأسلوب إذ تستطيع صناعة المزيد من القطع الكرتونيّة باستخدامه.

يستخدم هذا النّمط في ألعاب فوكسل الكلاسيكيّة مثل: ألعاب القيادة والغزو (تايبيرين سن) التي شاهدناها سابقاً. صنعت هذه اللّعبة نّماذجها باستخدام فوكسل وذلك لأسباب تتعلّق باللّعب، قد يؤدي هذا إلى ظهور بعض الأضّرار مع مرور الوقت، لذا يُستخدم فوكسل الآن لأغراضٍ تجميليّة. 
يحتاج نمط جريبل لكثير من الجهد لتنفيذه لأنّه لم يتمّ تصميم المحرّكات من أجل نماذج فوكسل.

هذه هي الأشكال الأربعة المختلفة لفن فوكسل والتي يمكن اعتبارها المتغيرات النهائية، فكلٌّ منها يخدم أهدافه الخاصّة ويؤثّر على نمط ومظهر اللّعب بشكلٍ كبير. من المهمّ جداً ملاحظةُ أنّه سواءً كانت فوكسل أو فن فوكسل فإنّه يجب أن تكون مثاليّة على مستوى البكسل فالمكعّب هو مكعبٌ بنفس الطّريقة يكون بها البكسل هو بكسل، فهي لاتتداخل ولا تتشابك مع بعضها البعض إذ أنها عالقة في توصيلات طوال عمليّة الإنشاء، هذا هو القيد الأساسيّ لفن فوكسل.

على الرّغم من أنّه يمكن التّحايل عليه عند قيامك بجعل الكائنات فرديّة، ثم جمعها معًا في برنامج أو محرّك نمذجة ثلاثيّة الأبعاد. هذه ليست جميع الأنماط الموجودة في فن فوكسل ولكنّ يمكن اعتبار الدوائر الأربع الأكثر شهرة.

لقد ذكرنا كيف يمكن التّحايل على قيود فن فوكسل باستخدام أدوات التّحرير الخارجيّة ومحرّكات الألعاب، أمّا الآن سنقوم بشرح التّقنيّات التي يمكن استخدامها للتّحايل على هذه القيود.
إنّ النّماذج الأساسيّة التي تمّ إنشاؤها من قبل محرّري فوكسل، لا تزال تندرج تحت اسم فن فوكسل، وتدور جميع التّقنيات المذكورة سابقًا حول الرّسوم المتحرّكة.

فن فوكسل والرّسوم المتحرّكة

إنّ عالم الرّسوم المتحرّكة في فن فوكسل يحوي القليل من التّناقضات لأسبابٍ مختلفة. أحدها هو أنّ هناك نقصًا في الأدوات الذي يسمح بإمكانيّة جمع أنواع الرّسوم المتحرّكة لفن فوكسل، ومع ذلك فإنّ أنماط الرّسوم المتحرّكة الحاليّة تقوم بملامسة ثلاث  تقنيّات:

1. الرّسوم المتحرّكة الخاصّة بالأجسام الثّابتة.
2. الرّسوم المتحرّكة الخاصّة بأجسام الشّخصيّات.
3. الرّسوم المتحرّكة الخاصّة بالإطارات.

1- الرّسوم المتحرّكة الخاصّة بالأجسام الثّابتة: ترتبط الرّسوم المتحرّكة الصّلبة للجسم بإنشاء منصّات هيكليّة ثلاثيّة الأبعاد قياسيّة في أيّ أداةٍ للرّسوم المتحرّكة مثل بلاندر Blender  أو مايا Maya، ثمّ التقاط أجزاء من نموذج فوكسل لعظْمٍ معين، بهذه الطّريقة  تتحرّك القطعة النموذجيّة (على سبيل المثال: يد أو ذراع سفلي) جنبًا إلى جنب مع العظْم الذي يتمّ إرفاقه بنسبة 1: 1 دون التواء في التوصيلات المصدرة.

نلاحظ بأنّ تقنيّة فن فوكسل للرّسوم المتحرّكة،  لديها الكثير من التّعقيد البصريّ لإخراج شكلٍ معين وذلك لعدّة أسباب، مثل Z fighting لقوام النّموذج وقصّ التوصيلات.

Z fighting: هي ظاهرة في العرض ثلاثي الأبعاد تطلق على البيكسل عندما لا نستطيع تمييز بعد البيكسل عن الآخر بدقة.

هذه هي جميع الإيجابيّات والمحاسن عند الخوض في الرّسوم المتحرّكة. إنّ أنماط الرّسوم المتحرّكة الخاصّة بك سوف تكون مُقادة من قِبَلك ولكن باستخدام فن فوكسل.

من المهمّ معرفة أنّه مع كلّ نمط ستواجه مشكلة جديدة، إنّ أسلوب الرّسوم المتحرّكة هو نفسه ولكنّ الإختلاف سيكون بالشّكل والمظهر.

2- الرّسوم المتحرّكة الخاصّة بأجسام الشخصيّات: هي الخطوة التي تلي رسومات الأجسام الثّابتة، فهي تستلزم مزيداً من علوم الشّبكات retopology  حيث تحتاج إلى تطبيق أوزان مناسبة على جميع هياكل الشّبكة (طبولوجيا الشّبكية) بحيث تكون الرّسوم المتحرّكة الناتجة واضحة، تميل نتيجة الرّسوم المتحرّكة هنا إلى شعورها بأنّها أقل “رجعيّة” وأكثر تطوراً ومواكبة لتحديثات  الألعاب، طريقة التّلاعب هذه تؤدّي إلى صعوبة بالتّعامل معها بشكل كبير إذا كنت تعمل مع أنماط معيّنة من فوكسل، ليس بسبب الرّسوم المتحرّكة نفسها وإنّما بسبب علوم الشّبكات. كما أنّها تشير إلى المزيد من التّعقيد في عملية التّصنيع pipeline (خطوط الأنابيب)  قبل الوصول لنتيجة نهائيّة قابلة للاستخدام.

مثال عن أهميّة إعادة تقديم نموذج العمل بشكل أكثر كفاءة للّعبة: سنأخذ شخصيّة فارس الجري، هذا مايبدو عليه نموذج فوكسل المحسّن عند التّلاعب به من قبل مايا، كما نرى فقد تمّ إنشاء حلقات حوافٍّ مختلفة على طول الجسم والذّراعين والسّاقين حتى نحصل على أكبر قدر ممكن من الحركة ، وفي حال كنّا قد تركنا النّموذج بدون تحسين في إخراج فوكسل فقط فسوف نحصل على مايلي:

سوف ينتج عن هذا الخرج نفس النّتائج إذا لم تكن الانحناءات أكثر سلاسة، وبالتّأكيد فإنّ هذا سوف يكون على حساب أداء اللّعب، في حال لم نتمكن من الحصول على محرّك فوكسل voxelengine  الّذي يسمح بانحناء فوكسل نفسها (كما هو الحال في محرك أتوم Atom Engine) فلن نضطر إلى الاهتمام بهذه المشكلة، ولكن من الأفضل تجنّبها على المدى الطّويل. 

هذا هو سبب إعادة النّظر في بعض الرّسومات ولماذا تتطلّب التّلاعب بها بعد إنشاء الجسم غير القابل للحركة للحصول على هذه النّتائج، و بالنّسبة لكثيرٍ من الرّسامين المتخصّصين بالرّسوم المتحرّكة التقليديّة لصناعة الألعاب فإنّ هذه العمليّة تعدّ أمراً اعتياداً، ولكن بالنّسبة للمبتدئين قد يكون الأمر أكثر صعوبة في البداية.

 3- الرّسوم المتحرّكة الخاصّة بالإطارات: وهو النّوع الأكثر تعقيداً، ليس بسبب أيّ  قيود فنية وإنما بسبب عدم وجود أدوات حاليّة تسمح للشّكل بالعمل بفعاليّة، هناك بعض الطرق التي تجعل هذا الشّكل من الرّسوم المتحرّكة يعمل باستخدام “أدوات” مثل المكوّنات الإضافيّة plug-ins والإضافات داخل محرّكات اللعبة،  ولكن لا توجد تطبيقات خاصّة لذلك، يمكن مقارنتها بأدوات مثل أسبرايت Aseprite أوالرسومات GraphicsGale لفن فوكسل، هذا الحاجز هو الذي يجعل الرّسوم المتحرّكة الخاصّة بالإطار محبطة، فالأمر يتطلّب قدْرًا هائلاً من الوقت للتّنفيذ على مستوًى مساوٍ للرّسوم المتحرّكة لبيكسل آرت ولا تزال المتطلّبات الفنيّة لإنجاحها ثقيلة جدًا. إنّ استخدام هذا النّوع من الرّسوم يعني بأنّه عليك تبديل كلّ توصيلة من توصيلات فوكسل إلى كلّ إطار، ممّا يجعل المحرّك بحاجة إلى استدعاء توصيلة جديدة ثمّ تدمير التّوصيلة القديمة مما يؤدّي إلى أعمال إضافيّة غير ممتعة.

سمح الإصدار القديم من ماجيكال فوكسل للأشخاص ولفترة وجيزة بعمل رسوم متحرّكة خاصّة بالإطارات كما في الشّكل، حيث تظهر جاذبية فن فوكسل عند تركه بدون أيّ تعديل. إنّه شعور قديم ومألوف لكنّه جديد، هذا ما يسعى إليه الكثيرون ونأمل أن نشاهد قريبًا بعض الألعاب التي تستخدمها بكامل طاقتها.

الخاتمة

تحدّثنا في هذا المقال عن الفرق بين البيكسل وفوكسل، ومجالات استخدام فوكسل بالإضافة إلى بعض الأنماط الشهيرة الخاصّة به، كما تمّ ذكر أشهر الألعاب في كلّ نمط. أرجو  أن تكونوا قد استمتعتم بهذا المقال المتحدّث عن أنماط فن فوكسل في الألعاب، بالطّبع هذه ليست كل أنماط فن فوكسل، كما ذكرنا سابقًا، فهناك العديد من الأشياء التي يمكن العثور عليها والعديد منها غير مذكور، ولكن يمكننا اعتبار بأنّ كل ما سبق هو أساس خاصّ لفن فوكسل وما يمكن أن يساعد في تحديد نمط في النّموذج، و مع ظهور أدوات جديدة وتصنيع ألعاب جديدة ، سنتمكّن من تجربة أنماطٍ جديدة وهذا شيءٌ نتطلّع إليه دائمًا.

المراجع

1. voxelart-styles-in-video-games
2. voxelart
3. ssao-tutorial
4. understanding-difference-pixel-voxel