使用虛幻引擎為《Season》打造卡通渲染效果
2020年的 Game Awards中，Scavengers Studio尚待發(fā)布的游戲《Season》一經(jīng)亮相，就憑借其美術(shù)設(shè)計收獲了大量積極反饋,。制作團(tuán)隊希望為玩家創(chuàng)造一個富有魅力的暖調(diào)世界,，讓玩家騎著自行車去探索美麗的風(fēng)景，揭開隱藏在表面之下的秘密,。游戲的美術(shù)設(shè)計發(fā)揮著關(guān)鍵作用,，它將迎接玩家記錄《Season》中的低語，因為這個世界已注定會被毀滅,。
《Season》的美術(shù)設(shè)計從插畫家,、油畫家和自然光攝影師那里汲取了靈感。制作團(tuán)隊用來描繪現(xiàn)實的極簡主義手法類似于早期日本浮世繪畫家和Norman Wilkinson等20世紀(jì)中期的海報藝術(shù)家,。這種剔除細(xì)節(jié)而非增加細(xì)節(jié)的簡化思維方式,，成為團(tuán)隊在開發(fā)整體外觀時牢記在心的準(zhǔn)則。你會注意到,，《Season》的美術(shù)風(fēng)格靈感源自2D,，而制作團(tuán)隊將這種風(fēng)格完美的融入到了3D場景中。
這就引出了一個問題：如何在3D空間中創(chuàng)造2D美術(shù)風(fēng)格,？
為了找出答案,，來自三名美術(shù)師和開發(fā)者：負(fù)責(zé)角色和技術(shù)美術(shù)的Felix Arsenault（Feu）、環(huán)境美術(shù)師Geneviève Bachand以及3D程序員Irwin Chiu Hau為我們揭秘了游戲的制作,。
3D場景最初由虛幻引擎提供的工具搭建,。不可否認(rèn)，團(tuán)隊中的一些美術(shù)師在開始使用虛幻引擎時并沒有感覺非常順手,。但他們還是對藍(lán)圖和基于節(jié)點的工具贊賞有加,，這些工具易于上手，簡化了他們的學(xué)習(xí)過程,。Felix說：“虛幻引擎包含了操作便捷的優(yōu)秀工具,，地形、植被和自動細(xì)節(jié)層次（LOD）等工具尤其有用,?！?/p>
團(tuán)隊需要靈活地創(chuàng)造和迭代自定義工具，將繪制的美術(shù)設(shè)計外觀轉(zhuǎn)移到可探索的3D世界中,?！耙驗橐磺卸际腔诠?jié)點的，我們可以通過可視化編程節(jié)點快速制作工具并自定義著色器,，并且不需要傳統(tǒng)的編程背景,。”Felix說,。制作團(tuán)隊的美術(shù)師參考了其他引擎中對應(yīng)的節(jié)點型功能,，但發(fā)現(xiàn)它們都不如虛幻引擎優(yōu)秀,。
Geneviève解釋說：“虛幻引擎的功能允許我們自由創(chuàng)作，使我們能夠?qū)Ｗ⒂谧裱佬g(shù)設(shè)計,。在虛幻引擎功能的幫助下,，我們構(gòu)建了自定義著色器來實現(xiàn)《Season》的特定外觀，而不是被迫只使用引擎中的現(xiàn)有內(nèi)容,?！碧摶靡嬷械膭?chuàng)作靈活性賦予了團(tuán)隊自由，F(xiàn)elix補(bǔ)充說：“作為美術(shù)師,，我認(rèn)為,，我們不可能在其他引擎中做到這一點?！?/p>
《Season》團(tuán)隊依靠迭代各種游戲功能,，探索完美展現(xiàn)這種氛圍的方法，即使美術(shù)方面也不例外,。虛幻引擎的靈活性允許我們將各種工具與其他現(xiàn)有功能搭配使用，這使得美術(shù)師能夠進(jìn)行實驗,，并根據(jù)需要添加新功能,。
《Season》的美術(shù)迭代是基于這樣的想法：剔除細(xì)節(jié)，捕捉世界的美,。然而,，虛幻引擎的光照和陰影解決方案旨在使用基于物理的渲染（PBR）和光線追蹤等功能，保留真實度和細(xì)節(jié),。
虛幻引擎或虛幻商城中的后期處理解決方案并未提供團(tuán)隊想要的功能或外觀,，所以他們必須為此展開一些額外的工作。
為了匹配美術(shù)設(shè)計所追求的有限細(xì)節(jié)層次,，團(tuán)隊決定重點了解傳統(tǒng)繪畫中如何運用局部色彩,，以及數(shù)字繪畫家如何模仿這些技法。來自Artifact5的Mohannad Al-Khatib和Ramy Daghstani為制作團(tuán)隊創(chuàng)建了一個著色器,，專門按照插畫技法中的方式使用反射率（或局部色彩）,。
首先要選擇反射率，也就是畫家所說的每種材質(zhì)的局部顏色,，然后選擇與各類物體關(guān)聯(lián)的陰影色調(diào),。著色器會自動取得陰影色調(diào)的顏色與反射率的顏色，并計算出最終的陰影顏色,。接下來,，虛幻引擎會根據(jù)光線的入射角判斷，是選擇陰影顏色還是反射率,。
著色器會使用顏色和陰影的錯覺來重現(xiàn)插畫作品的深度和紋理,。用Mohannad的話來說,，通過創(chuàng)建這樣的著色器，在“讓美術(shù)師控制”和“讓引擎完成大部分工作”這兩種選擇之間找到了平衡點,。使用虛幻引擎,，美術(shù)師可以簡單地公開特定參數(shù)，通過對參數(shù)的修改來控制最終結(jié)果,。在材質(zhì)節(jié)點編輯器中,，一切都是可單獨編輯的，如此一來,，團(tuán)隊就能夠制作并完善主材質(zhì),，并將它們連接至自定義工具了。
但這種美術(shù)設(shè)計也讓團(tuán)隊遇到了一個技術(shù)問題,。如果一切都可單獨編輯,，就很難使用全局光照統(tǒng)一各個區(qū)域。因為每個物體都具有特定的陰影色調(diào)顏色和反射率顏色,，它可以包含一個紋理顏色,，這使得在不同的光照場景下，整個紋理很難有一致的陰影顏色,。這就是說如果游戲中的天色發(fā)生改變,，我們必須單獨編輯所有這些物體，才能反映出變化,。如果清晨的金色陽光灑在游戲中的所有物體上,，需要逐個更改它們，才能反射正午清爽的藍(lán)色光線,。這讓團(tuán)隊得到了一個美麗的靜態(tài)場景,，物體展示著各不相同的外觀，但它們不能有不同的顏色或?qū)Ρ榷取?/p>
因此團(tuán)隊修改了美術(shù)設(shè)計,，創(chuàng)建更容易建模的場景,，展現(xiàn)物換星移，能夠在高地和生物群區(qū)等位置間輪換,。這迫使我們重新拾起虛幻引擎的PBR模型,，但還需要對其做一些調(diào)整。如此一來,，團(tuán)隊就能接收到基于入射光線的“真實”照明,，這意味著光線將始終來自于某個自然光源，例如天空或閃爍的燭火,。獲得這種光照之后,，團(tuán)隊會確定亮度閾值或入射角閾值，根據(jù)光源顏色計算每個圖像像素的陰影顏色,。
卡通著色器專門用于改變材質(zhì)中的顏色,，而全新的美術(shù)設(shè)計則專注于使用光照的變化營造更美麗的場景,。例如，如果想在場景中提升對比度,，可以增強(qiáng)直射的陽光,，移除天空中柔和的光照，從而形成一股來自太陽的直射強(qiáng)光,。如果想進(jìn)一步控制對比度,，可以使用后期處理工具。
新制定的光照決策引出了一項新特色：轉(zhuǎn)向使用天空球體的靜態(tài)光照,。天空光照與光源類似,，根據(jù)來自天空的光線，使整個場景的卡通渲染保持一致,。天空光照產(chǎn)生的光線和陰影顏色將投射在場景中的所有物體上,。此外團(tuán)隊還有一些設(shè)置項，可為天空設(shè)定一種基調(diào),，為場景的整體氛圍添加一種色調(diào),。例如，在安全而熟悉的地方,，天空光照將為所有資產(chǎn)投下暖色調(diào)的光線,。
現(xiàn)在，所有的光照都包含了接近于次表面散射的效果,，光線將被物體吸收或反射，營造光線發(fā)散的效果,。想想在晴朗的夏日,，光線透過樹葉，被綠葉吸收,，使它們顯得更加閃耀,。另一個例子是，白色路面上的陽光反射進(jìn)你的眼中,，眩光讓人分不清方向,，但感覺溫暖。光照著色器是能量恒定的,，這意味著,，無論我們向場景中添加多少光線，它始終會保持一致,。而如果為同一物體添加兩處光源,，它的亮度就會變成兩倍。這些寫實的瞬間激發(fā)了《Season》中光照設(shè)計的改變,，創(chuàng)造出玩家更熟悉的世界,。
Look Dev Manager
另一個障礙是,，當(dāng)團(tuán)隊得到著色器并開始構(gòu)建材質(zhì)和各種自定義工具時，這些工具不夠自動化,，缺乏易用性,。著色器最初就有許多可用的功能，但它們?nèi)忌⒉荚诙鄠€關(guān)卡中,，需要手動執(zhí)行,。
最終團(tuán)隊使用的解決方案是創(chuàng)建“Look Dev Manager”。Felix解釋說：“這是一個基于藍(lán)圖的工具,，如果沒有可視化編程,，我永遠(yuǎn)無法制作出來?！边@是一個簡單的拖放工具,，可以在游戲的任何關(guān)卡中使用。它能夠連接和控制所有自定義著色器,、后期處理和工具等美術(shù)師所必需的功能,，并將它們緊密地封裝在一個位置。
它還能與虛幻引擎的光照場景相結(jié)合,，允許設(shè)計者加載和卸載影響光照,、云、天空盒,、霧和陰影等一切與氛圍和意境相關(guān)的光照場景子關(guān)卡,。
它包含多種功能，易于維護(hù),。它可以靈活地刪除或添加我們想要的任何功能,，而且對藝術(shù)家來說，創(chuàng)建和使用都很容易,。
接下來,，讓我們來深入挖掘Look Dev Manager中內(nèi)置的一些功能。所有功能都是通過可視化編程實現(xiàn)的,。
關(guān)鍵幀序列
為了控制一天中不同時間的光照,，制作團(tuán)隊在Look Dev Manager中使用了一個關(guān)卡序列管理器，它可以控制一天中太陽顏色和位置的變化,。關(guān)卡序列管理器控制著太陽轉(zhuǎn)移時間和位置的關(guān)鍵幀,，隨著時間和關(guān)鍵幀編號的向前推移，一天也將過去,。所有的自然光照都是連接在一起的,，可在代表當(dāng)天時間的關(guān)鍵幀內(nèi)進(jìn)行控制。
我們也可以使用光照動畫來混合不同的時間和天氣系統(tǒng),，從而在兩個不同的光照場景之間實現(xiàn)平滑過渡,。
《Season》的氛圍和環(huán)境
《Season》團(tuán)隊面臨的另一個挑戰(zhàn)就是為游戲創(chuàng)造氛圍和環(huán)境,。如果玩家望向山丘，與周圍環(huán)境的大氣相比,，他們將如何感知天空的顏色和紋理,？
通過一層累加的大氣看到遠(yuǎn)處的地形，它染上了天空的顏色,。團(tuán)隊通過研究畫中的地形,，模擬畫家如何使用色彩在云端、地形以及一切其他物體之上創(chuàng)造一層大氣,。
露天派畫家的作品成為了調(diào)配大氣的重要參考,。他們傾向于將陰影中的信息分組，比起明亮區(qū)域,，陰影中的細(xì)節(jié)會被果斷地舍棄,，保留更高級別的細(xì)節(jié)層次和紋理。
盡管虛幻引擎中默認(rèn)提供了很好的大氣和霧工具,，但它們無法表現(xiàn)出制作團(tuán)隊想要的行為,，并且在很大程度上，會受虛幻引擎默認(rèn)使用的各種光照系統(tǒng)影響,。團(tuán)隊需要更簡單,、更靈活的解決方案來實現(xiàn)插畫風(fēng)格外觀。幸運的是,，開始使用可視化編程迭代和開發(fā)替代方案并不困難,。
因此制作團(tuán)隊轉(zhuǎn)而采用數(shù)字繪畫家的一種方法，來重現(xiàn)傳統(tǒng)畫家的這種大氣透視,。為了控制游戲的氛圍,，制作團(tuán)隊最終使用了定向光源（太陽/月亮）、自然天空光照,、天空大氣和霧。
“我最終創(chuàng)建了兩種類型的后期處理：大氣透視后期處理,，以及基于高度的霧后期處理,。”Felix說,。
自定義大氣透視后期處理是基于距離的,，此外，它還采用了一種增亮和濾光系統(tǒng)來控制霧的行為,。這為美術(shù)師提供了各種參數(shù)來定制和控制場景氛圍,。另一方面，自定義的基于高度的霧后期處理提供了多種混合模式可供選擇,，并支持基于紋理的風(fēng),，這幫助團(tuán)隊實現(xiàn)定制風(fēng)并為它制作動畫,。
同樣，這些都被排除在大多數(shù)默認(rèn)的自動化系統(tǒng)之外,，美術(shù)師們可以自由地使用它們,。
這些后期處理是可疊加、可混合的,，可以在Look Dev Manager內(nèi)部或外部使用,，制作團(tuán)隊可以使用它們的多個版本相互疊加，以達(dá)到預(yù)期的結(jié)果,。有了這兩種類型的大氣后期處理,，團(tuán)隊就可以實現(xiàn)足夠的深度和準(zhǔn)確度，滿足為游戲渲染心境和氣氛的需要,。
團(tuán)隊正在嘗試盡可能地保持Look Dev Manager的靈活性,，并將它模塊化，這也確保了各個功能的靈活性和模塊化,。
上述內(nèi)容只是《Season》目前開發(fā)工作的一瞥,。隨著時間的推移，這些自定義工具在不斷地誕生和完善,。它們幫助游戲開發(fā)者創(chuàng)造了從未見過的氛圍和環(huán)境,，拓展了電子游戲美術(shù)設(shè)計的極限。
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