自动做游戏（1）：自动生成人物侧面图

作者：罗培羽 2019-01-30

系列文章：
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效果

游戏美术成本很高，如果能够应用一些深度学习的方法，让机器自动生成美术资源，那么游戏开发将会变得简单。尝试制作一个应用，根据人物正面图自动生成侧面图。效果如下图，对于像素类图片，效果还是不错的。


后面如果足够完善，就可以用同样的方法去生成背面、抬脚等多帧图片。做游戏行走图时，将不再需要绘制10几张图，而只需要绘制一张正面图，其他的由程序自动生成。

下面展示另外一些效果图，可以看出，程序能够拟合长发、长裙、帽子、铠甲、披风这些元素的侧面图。


算法

算法都根据《Image-to-Image Translation with Conditional Adversarial Nets》这篇论文，而实际上因为论文很出名，tensorflow也有一个实现示例pix2pix，于是在该示例的基础上稍作改动。这是一个对抗网络的应用，生成器使用了unet结构，鉴定器使用了PatchGAN。资料比较多，后面有空再详细介绍。

训练

我找了2000多张rpg maker的行走图，训练集有2100张左右，还留下200张做测试集。每张图大致如下，截取了第一行第一列的图和第二行第一列的图来训练。


这些图片有戴帽子的、有穿铠甲的，比较丰富。


训练了100个epoll，可能程序写的不好效率比较低，跑了10多个小时，燃烧了200块钱的云服务器费，还真贵啊！！

不足

生成器对于颜色鲜艳的像素图效果比较好，比如下面这张：


但对于颜色灰暗的，效果就不太好，比如下面这张，糊了。


这个现象《Image-to-Image Translation with Conditional Adversarial Nets》论文给了一组对比，论文作者对比了几种正则化的式子（如下图），发现当前使用的L1+cGAN的灰色中的效果不太好。所以改善这个问题也许可以从优化L1式下手。


另外，因为训练图都是像素图，模型拟合了像素图的特征，如果使用更多细节的图片，效果也不好。下面是个失败的例子，原因大概在于，像素图的色块比较大，所以得出的卷积核不太适用于细节多的图片。


下一步

下一步当是优化算法，让算法更加健壮。主要在两个方向，1个是对灰色图的处理，另一个是对高精度图片的处理。同时可以运用同样的方法生成序列帧动画。

最后还是放个广告，笔者近期出版的《Unity3D网络游戏实战（第2版）》详细介绍网络游戏的开发的全过程，看完本书，能够亲手从零开始制作一款有一定规模的网络游戏。书中对网络编程有详细的讲解，全书用一个大例子贯穿，真正的“实战”教程。



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