TGDC | 騰訊互娛謝海天:二次元游戲高品質卡通渲染怎么做?

GameLook報道/2020年12月7日- 10日,由騰訊游戲學院舉辦的第四屆騰訊游戲開發者大會(Tencent Game Developers Conference,簡稱TGDC)在線上舉行。

TGDC自 2017年創辦以來,一直堅持以開發者視角與需求為出發點,結合行業發展趨勢,對大會內容進行不斷升級和擴充,旨在為國內外游戲專業人士打造開放的交流分享平臺,推動游戲行業良性發展、探索游戲更多可能。

在第三日(12月9日)的活動中,來自騰訊互娛魔方工作室群《王牌戰士》項目的主美謝海天進行了精彩的演講分享,從色彩、造型、還有動畫特效的角度,為我們盤點了二次元游戲里面的那些黑科技。他表示“你要理解它的整個二次元,或者說這種品類游戲的審美,提煉出一些東西來,同時你還需要一些技術的積累,來去實現黑科技”

 

以下是演講實錄:

謝海天:大家好,我是謝海天,我很高興能夠在這個平臺,跟大家一起分享一下我近期的一些工作。

我這次分享的主題叫從畫皮到畫骨,盤點二次元游戲里面那些黑科技,我會從三個角度,色彩、造型、還有動畫特效的角度,來跟大家一起講一下什么叫黑科技。

我現在大家放一段動畫,這段動畫是2000年的,一個日本的動漫電影《吸血鬼獵人D》。之所以放這段動畫,是因為我們在做《王牌戰士》的這個項目中,有很多參考于這個片子,這個片子有一些它比較有意思的地方。

因為第一它是日本動畫電影,同時在美國播放,美國院線上映,所以說它代表了歐美和日本兩方的一些審美的傾向。其次呢,它是一個逐幀的2D動畫電影。

說到了什么叫黑科技,我這次分享的主題黑科技。一句話來說的話,就叫用3D技術來還原2D卡通效果。里面有兩個關鍵點,一個是3D技術,一個是2D卡通效果。為什么?3D技術就是因為剛才我們看到電影,它是在賽璐璐的畫面上用逐幀的手繪方式來畫的,這次因為我們要做的都是在游戲的范疇,來討論這個問題。所以說我一定會用3D的技術來去做2D卡通效果。

為什么要說是黑科技呢?因為我們通??吹降挠螒?,基本上是用PBR的技術來做一些比較寫實的效果。剛才那個片子的電影,它是有一些藝術加工的效果,我也想用3D的角度,來還原這種2D手繪的加工效果。

我們先從色彩部分來看,這個劇照也是剛才影片里面的。我們從色彩的角度來看,先從亮部、暗部、色彩對比關系來說。你可以看到左邊是劇照,右邊是我從上面取出來的顏色,一眼看上去,首先右邊色板的左邊的那一條是亮部色,右邊是暗部色。其實你一眼看上去,能大概感覺到它的色彩有一些變化,但是其實變化不是太大,這個就是日本傳統動漫角度的一個實現方式。

但是你從皮膚的角度來看,亮部的顏色、暗部的顏色,暗部會相對偏暖一點。從它的盔甲的顏色上來看,盔甲的顏色又會受到環境色的影響,所以說它有點偏冷,如果你是用一個3D的角度,去直接做一個3D游戲的話,你是不需要考慮這些東西,因為有很多現成的光線追蹤,或者說有些反彈就可以做這件事情。這個是我們后面會講到如何去處理的一個東西。

這個是色彩角度,從亮部和暗部的色彩對比關系來講,這張圖你可以看到,這個是從整體和局部色彩對比關系。如果同一個角色,在雨天、晴天和雪天,他也有他不同的色彩變化。這個也很好理解,因為當你在哪怕是一個正常的電影,你看到的時候也是一個人會有很多色彩變化。

這個里面雨天和晴天,雨天和雪天會有點接近,因為它都是屬于一個漫反射的環境。晴天由于受到陽光的照射比較強烈,它整體看起來顏色會跟另外兩個對比度會強一些。

這是扳機社的《普羅米亞》電影,到了現在日本發展的動畫顏色來看的話,已經開始非常地強烈了,這個片子如果大家有興趣,可以找一些它的劇照和花絮來看,非常地華麗,華麗度已經是比剛才那個要強烈很多,但是它也容易看久了會視覺疲勞。

你看到這邊你很明顯能看到,我現在用線連出來的也是亮部色和暗部色,從色板上明顯就能看出來,一個是偏黃、偏綠,然后偏橘色和偏粉紅色,它把這個顏色的飽和度的層級拉開得非常過。你可以看到有一些顏色,它頂得非常高,是RGB色,用打印機的顏色有可能會打印不出來,所以說這個如果是印刷的話,有可能會偏色的。這就是他們要追求的非常強烈的一個視覺效果。我們是怎么樣去參考它們,我們理解了這種受眾和審美以后,我們是如何把它用到游戲里面的。

這兩個就是我們游戲里面的角色卡洛琳,左邊是她的原生狀態,右邊是她的其中一個皮膚。你看到左邊這個角色,她全身都是一個非常冷的顏色,包括像暗部,暗部我們也故意把她調的是一個偏冷的紫色,就是為了讓她的色彩能夠統一,但是她色彩統一就會顯得容易變得比較生硬。

從色彩的角度來講,我們從暗部色,雖然說她是黃色的頭發,但是我給她加了非常重的一個粉紅色,其實是用了一個紫色,這是暗部做襯托。然后她的皮膚,就身上衣服的暗部,是用的冷色來襯托,達到一個統一。

另外一個,這是校園教練,他的頭發你對比一下能夠看出來,其實我們頭發、皮膚和身體衣服的著裝的暗部,都是一個統一的顏色。他看起來像是沐浴在陽光中的一個狀態,其實你對應剛才我講的亮部和暗部要有一個色彩的對比,是人為去處理的,同時它整體要有一個色彩的飽和度的對比,這個就是一個簡單的技術說明,我就不說非常細節的內容了。

左邊第一張圖是實現出的效果,第二張圖是我們在暗部色去做的一個處理。你可以看到頭發的顏色、飽和度和色彩的傾向是非常重的,最右邊的那張圖,你可以認為是個shader。其中一個過程把黑色和白色作為陰影來分離開,在黑色區域把中間這張圖,跟我們的亮部色去做一個疊加混合,就得到了最終的效果。我在每一個主題也都會給它加一個進階的內容,這個進階的內容,我們現在在做的過程中,我們會在這個基礎上,留一些空間,做一些凈化,是為了以后也要有一些技能會提升,我們的審美要有追求就會把它做一些嘗試。

右邊這張圖是《愛,死亡和機器人》里面的一個靜幀截圖,這個是偏一點美式的一個畫面效果。你可以看到角色白色的襯衣,往上有一個反射光,看起來是一個暖色的,如果你要是在正常的一個電影,或者說一個稍微寫實一點的畫面里面,你不會看到這么強烈的一個反光,這個是故意強調他的褲子,或者說整個環境對他白襯衣暗部的一個反射影響。

左邊是我做的一個模擬,這個我可以把它稱為一個卡通渲染的光線追蹤,為什么叫卡通渲染的光線追蹤呢,因為它的光線追蹤的關系,并不是基于一個特別物理或者基于一個特別寫實度的范圍,而是我給它直接指定了一個漸變。

還是看左邊那張球下面的圖,燈光顏色我是給了一個暖黃色,模擬一個大概太陽的顏色,暗部的顏色是做了一個從藍到粉紅的漸變。這是什么意思呢?就是在它的暗部給它罩一層藍色,就相當于罩一層冷色,這個冷色是用來跟亮部的暖黃色做對比的。粉紅色它會產生什么效果呢?光線追蹤它會不停地反彈,這個球的深色區域,讓這個粉紅色慢慢地滲透到暗部,包括它的投影,包括它的明暗交界線后面的區域,你會看到一個比較強烈的效果。這個工作我們現在也正在放在我們的角色實驗當中。

這是一段視頻,左邊是我們現在的《王牌戰士》的角色效果,右邊是我們正在嘗試中的一個畫面效果??梢詫Ρ瓤闯鰜?,之前的賽璐璐的效果是很有他的特點和風格的,但是如果我們要繼續往下走的話,我們想要更多的細節或者說技能提升以后,我們想要更多的表現力的話,我們需要做出很多嘗試,也去找到它的一個平衡點。

你可以看到我們現在,正在進化中的就是一些明暗交界線的色彩關系,包括高光區域的一些處理,現在這個角色的色彩里面,就已經包含了我剛才說的光線追蹤的效果。但是因為我們要在游戲里面實時地跑的話,我們會用到一些其他的技術來做,這是一個隱含的黑科技,這個東西是要做到很多。

我們首先要用一個非實時渲染的效果,來去給他做一個預演,然后再把它在引擎中去實現,但是這兩個也是相輔相成的。為什么呢?因為我們有很多游戲出來以后。我們需要做很多宣傳片也好,去做一些海報也好,我們都要在這個基礎上去給它處理。這就代表了兩種方向,一個是賽璐璐非常傳統的一個做法,有一個是我們如果未來想要進化他的一個思路和效果。

我再跳到造型的部分,我還是從這張圖的角度來講。首先看右邊那張圖,這個角色是我們游戲內的渲染效果,從這邊看的話,右臉頰有一個小的倒三角形,這個效果也不是說隨便就能出來的,如果稍微懂一點打光的朋友,都能了解這是一個比較經典的倫勃朗的三點光源,產生的一個明中有暗,暗中有明的效果。

如果卡通渲染想要達到這個效果的話,就要談到布線的問題??梢钥吹竭@個布線圖,這個小的三角形是一定要切出來布線,去卡住這個光影的輪廓,你才能看到這個三角形,至于這個造型是什么樣子,可能針對不同的角色有不同的情況,男性就要硬朗一點,女性就要小一點,但是這個小的桃心形,是一定要切出來的。

其次你可以看眼睛部分,眼睛應該不用多說,肯定是個球嘛,但是它是有一個像凸透鏡的效果,如果你用卡通的效果去做的話,你要去模擬玻璃晶狀體的效果,那是非常消耗性能的一件事情,而且從賽璐璐的一個卡通效果來講的話,它不需要做得那么的物理。

所以說你看這眼球,其實我們是做了一個內凹的效果,它其實是一個凹陷的面。這個時候你再看它的光影,它看起來像是那個光被凸透鏡,被一個玻璃球給折射進去了一樣,其實人的眼睛還有一個很重要的東西,就是瞳孔。瞳孔是非常傳神的東西,這個是不能被遮掉的,所以說這個瞳孔,我們是單獨做的一個片放在前面的。

提到瞳孔,還有一個非常非常重要的點。瞳孔前面還有一個非常明顯的高光點,這個高光點是非常能夠表達人的心情,是心靈的窗口。那個小的高光點,你如果仔細看的話,我們也是做了一個模型在上面,可以用骨骼驅動,可以用Blend Shape來驅動,可以讓它晃動起來,這個人顯得水汪汪的眼睛。

再往下看嘴巴,嘴巴是有什么黑科技,或者說不一樣的點呢?嘴巴的布線,如果稍微懂一點的話,大家也能知道嘴巴和眼球,都是有一圈一圈的口輪匝肌,眼輪匝肌的布線,這樣的話它動起來會看起來更自然一點,就是光影會比較自然。

如果你要看我們現在這個卡通渲染布線的話,其實從鼻底到嘴唇的診斷是沒有loop的,沒有圈線的。為什么要這么做呢?就是因為卡通角色他在做一些表情,在做一些說話動作的時候,有時候那個動作是非??鋸埖?,這是第一。第二個就是我們的這種渲染方式,不像傳統的那種渲染方式,它的光影非常明確,你可以看到右邊就是亮部,左邊是暗部,中間只有一條線過渡,它沒有一個明顯的光滑過渡,當這個人在做表情的時候,如果你的loop的圈線太多的話,它會產生很多不必要的瑕疵,那個會很影響表現,所以說這個嘴巴需要這么去做。

還有一些比較小的點就是頭發下面,你可以看到我們每一個頭發的下緣,都有一個小切角,因為如果這個角色從正面打光的話,你必須要給這個頭發的底部一個暗部,否則頭發就會像一個

薄薄的紙片貼在頭上。有了這種小的一個切角,我可以給它人為的做一個假的光影,因為我默認這個角色不會經常做一些倒立,或者說一個非常奇怪的光影姿勢,90%的狀態就是站在那兒看著你,它這個光影在正常狀態下,都會有一個看起來比較自然的明暗關系。

這個造型剛才講的就是一個比較基礎的黑科技的處理方式。還有一些更進階的,為什么這就提到一個進階的標題,因為涉及到修型和增強光影,特別是如果你還要想在游戲中呈現需要用到的技術,我們是蹚過很多坑才實現的。

先看一下這段,這個是我們角色五星的一個出場,但這是個視頻我還得說一下,視頻和真正游戲內的處理方式還略有不同。視頻的自由度可能更大一點,因為它相對來說,我只需要在這個鏡頭看起來對,就OK了,沒必要是360度轉著看。如果是游戲內的話,就需要的更嚴格一些,如果你現在看這樣,感覺還比較正常的話,我給大家看一下,沒有處理過的一個狀態。

初始狀態就是左邊這樣,調整完是右邊那樣。首先你看炮筒,炮筒我們肯定不會單純從這個鏡頭來講,整個炮口性價比最高,同時表現效果最好的狀態一個處理方式,就是直接畫一張貼圖,給它貼到炮口就可以了,匹配現在的光影處理就OK了。這個是視頻里邊,做得是最經濟,最劃算,而且效果最好的方式。

其次角色的處理,一對比就能看出來,為什么要做這個處理呢。

因為我們其實還是在用一個3D來去還原一個2D的效果,2D的效果是完全可以去畫的,你覺得不好看就完全可以去畫,但我們在3D中,如果這個角色動起來,還要轉起來,我不可能保證它所有3D的光影都是非常完美的。

你可以看到,我并沒有開模型之間的一個自身投影,我是用的面片去做了遮擋,包括胳膊,包括袖子,都在用一些處理方式來讓它變得更好看。其實默認狀態下的確看起來,有一些效果不夠好,所以這個需要我們進行收尾。這個收尾的過程是有很多工作要做的。

這里我借用了一張日本雜志的一個圖片來說明。這個增強透視呢,我們游戲中其實也用到了,但我們那個游戲其實是比較偏熱血的,就不會有這么強烈的變形。這種動畫片就屬于比較夸張的動作幅度,而且變形力度都比較大,這個比較能說明問題。

你可以看到左邊打了一拳,臉上腫起來了,其實直接放了一個mash在這兒,它天生有一個好處。因為它的光影比較簡單,它的造型比較簡單,我直接把這個mash貼到臉上,你看起來就像是臉上腫起來一塊,我們在游戲中也是經常會用到這種,后面也會再提到。

左邊那張也是非常經典的用法,你看把手,有時沒做這種項目的時候,你也會納悶,就為什么,有這個必要嗎?非要把這個手拉成這樣拍,有什么意義嗎?你如果自己拍過照片,拍過合影,你能感受到,當大家都站在一排拍的時候,遠處有人拿相機拍在兩邊的那個人,已經被拉伸得沒法看了,就胖得不行,中間的人稍稍往后靠一點點,他臉就顯得很小,就感覺比較消瘦一點,當鏡頭放到這么近,你再去拍的話,那個鏡頭透視大到非??鋸埩?,回去你可以自己拿3D相機試一下。

你看到右邊那張,其實他的人物,就是站在前面的臉和手,還有后面的人臉,都沒有特別大的透視變形,我目測的話,這個鏡頭FOV也就是50到60左右,就是正常的一個透視狀態,所以說必須得把它做一個空間上的處理,你才能讓它透視。如果你現在只是單純地調相機FOV的話,看起來效果就非常不好了,這個也是用在視頻里面的,或者說游戲里面也可以,但鏡頭一定要固定,這個是鏡頭固定的話就沒問題。

我再跳到動畫特效的部分,這整個部分都是屬于進階的一個內容,就是因為我剛才說的,用到的那個技術是比較復雜,我們花了很多時間去做。如果在游戲中用的話的確是比較難的一個點。

動畫中間幀,我們傳統一些游戲的,我不說黑科技了,就是正常的一個做法,動畫中間幀都是直接用差值來算,或者說也是動畫師去做。但如果我們要做這種二次元,或者說有一點性格的動畫的話,它的動畫中間幀,就有很多的處理方式了。

這個是《愛,死亡和機器人》里邊的一段追逐戲,一閃而過,如果你看過這個片子的話,可能這一下過去,你都沒有意識到它中間發生什么。但是你能感覺到,他的情感的表達比較強烈。這個是發生了什么事情呢?

你可以看這圖片,第一張還是正常的一個狀態,這個人在跑,但是他在追的時候,他非常著急的想要追過去,面目猙獰,這后面三張圖都是直接給它夸張化了。動畫中間幀如果插入這種效果,一閃而過的話,表現力非常地強,但是它用的時候也要很控制才行,因為它是一個整體調性的表達,就是看你是否要加這種動畫中間幀。我們游戲中也用到一部分,但是沒有用到它這么強烈,后面也會提到一點黑白閃,跟剛才的動畫中間幀蠻像的。

黑白閃可以認為是整個鏡頭的一個中間幀,黑白閃這個叫法是日本的叫法,但是我覺得用這個片段來跟大家講的話更清楚一點。這個是《蜘蛛俠:平行宇宙》的中間一段,這個比較明顯了,往那閃動的時候那一瞬間,它也是強化那一瞬間動作的一個夸張度,這個夸張度并不是說他動作幅度有多大,而是說那一瞬間的情感表達要夠強烈,你看它直接就是用了一張。

其實這個電影里邊用到了很多如果有興趣大家回頭再翻翻看的話,它插入了很多美漫的表達方式,美漫在處理很強烈的性格的時候,會用一些比較潦草的線條來表現強烈的情感,這個就被用到電影里邊。

我們在《王牌戰士》的時候,是用得比較少黑白閃,我們另外一個項目,《一人之下》在做表演的時候,比如說有在龍虎山打斗,就是那種下雨天突然間來一個閃電,整個畫面都是變成了黑白,但那個黑白可能就只有三四幀,那一瞬間,啪,一個黑白閃,感覺那個味道馬上就出來了。這個我就把它歸到特效里面,因為我們是特效同學來去做這件事情的。

還有一個叫法,可能沒有做過這一類的同學就不知道,這個詞叫幀內,幀內你可以認為是卡通版的一個動態模糊。如果現在你在PhotoShop,或者說你如果是在游戲里面,如果可以打開這個動態模糊的話,它其實就是一個功能,開開以后就自帶動態模糊,它會讓他在運動的時候,看起來有一些模糊的效果,但你要回到我們剛才看的動畫片里邊來說,那個時候在膠片上畫一個模糊的感覺是比較難的,所以他們創造了一個詞,就叫幀內。就是在兩個幀之間,由于這個手的擺動,形成了一個視覺殘留,那它就不在這個過程中把這個手整個畫成一個整體。

我選了蜘蛛俠的平行宇宙,正好有個特別合適的例子,因為這個小孩在這個平行宇宙里面。有一個二次元的你認為這個是蜘蛛俠的一個精神集成。這個電影里邊對他的表達,都是一個卡通的做法??赡芤换味^,沒有注意。

我截了幾張圖,這個相當于是它的二維動畫版的一個動態模糊效果,它是把整條線都給非常具體地給它呈現出來了,當這種幀內充斥在這個項目當中的時候,你會能明顯地感覺到跟寫實游戲的一個很不一樣的地方,我剛才提到的所有的動畫,就是從中間幀到黑白閃到幀內,它都用到了我剛才說的那個技術,后面我會提到這個。

在最后有一個特效,比較好玩的效果,大家應該也會非常熟悉了,就是表情線。臉上滴一滴汗,一頭黑線,有點小紅暈都是可以做的。你看左邊就是表現出來效果就比較含蓄了,我們這個游戲做得是比較含蓄的,你看右邊那個不起眼的幾條線,有紅線,有黑線,還有一些面部皮膚顏色的線,這個是還挺重要的一個東西。

我的這個線可以把它放大,把它放在屏幕的周圍,它就變成了速度線,你仔細看他的嘴角的話,就是左邊咧開嘴的嘴角,那嘴角的線,其實也是用我們的線擺上去的。

還是回到剛才那個你用3D模擬的時候,它不可能在所有視角看起來都是那么的自然,我們需要有一些工具去修補它的瑕疵。比如說他咧開嘴以后,他嘴巴的邊緣就缺少一些黑色的區域,來跟他白色的牙齒來做區分,我們只能用這種方式去彌補它。包括像剛才說的幀內,也可以用這個東西去做。

最后總結一下說,這個黑科技到底是什么呢,其實我做了這么久的項目以后,這種品類的項目我發現一點,首先你要理解它的整個二次元也好,或者說這種品類游戲的審美,你能提煉出一些東西來,同時你還需要一些技術的積累,來去表達,來去實現這些東西。我后面提到的動畫和特效的一些做法,都涉及到用一個Blend Shape的技術,那個也是我們自己花了很長時間,去研究,去打磨,最后實現出來這些效果。

有時候你在做的時候,你有時候也會迷茫,所謂的黑科技,就是因為我們在做的時候,并沒有一個前人走過的。當然也有一些,我們能夠看到行業中,有很多人在去研究這些,已經開始越來越多的人去研究這個技術了。但其實它并沒有成型,相對PBR的一個制作思路來說,其實我們這種卡通的做法是充滿了一個未知的變數,我說這是黑科技,其實就是我們自己嘗試,在尋找各種各樣的工具,各種各樣的道路來去實現我們想要達到的效果。

我們想要達到的效果是什么樣的,回到一開始的那個效果,就是我們現在魔方在做的很多項目,也是有國漫的動畫IP,有日本的動畫IP,他們都有一整套傳統動畫的審美,這跟寫實的游戲和電影都是不一樣的。我們就想能夠通過這種,我們研究出來的工具,能夠把一個非常好的畫面效果呈現給大家,這個基本上就是我今天想要跟大家分享的一個內容。

剛才我在做演講的過程中,后面也有很多人提一些問題,我這邊挑了兩個問題,我來回答一下。

 

問題一就是卡通渲染在畫面表現力上有什么優勢,玩家為什么會認可這種表現形式?

你還可以把它類比成影視行業,卡通渲染現在在做的事情,就是在還原一個我們影視行業有過的一個表現形式,比如說我們看過

皮克斯的動畫片,也看過夢工廠的一些動畫片,它跟傳統的,寫實的或者更加寫實一點的動畫是不一樣的,因為它有更強烈的表現力,或者說它有更夸張的一些表現手法,而且色彩感也會比較強烈,會有很強烈的個人風格,如果你對這種表現非常有興趣的話,你會體會到一種跟傳統,或者跟寫實的題材的作品,不一樣的一個感受,我們想做到的也是這么一件事情。

玩家現在認可這種表現形式,其實也是現在市場上可以很明顯能夠看到,你在做一個作品的時候,你會有自己的態度,同時你會有自己的表達,如果這種態度和表達是能夠獲得很好的效果的話,玩家是會認可這種表現形式的。

還有一個問題是非寫實渲染的研發難度高嗎?要運用到哪些技術或工具?

其實非寫實渲染的研發絕對難度并不高,就是它用到的技術不是

現在我在做的,可能僅限于PC和手機平臺的研發,它其實都是一個實時渲染的,一個非現實渲染的框架里邊。因為我們這邊TA的同學,我也跟他們有很多交流,其實真正用到的shader的復雜度,就是單純從復雜度來講并不是太高,但是有一點,它需要你把技術和藝術做一些結合,或者說兩邊都要懂一些。

用到的技術和工具,剛才我也提到了一些,我們大部分的技術和工具是靠自己的團隊來搭建的。這套整個的工具流和技術流都是我們自己研發的。這個難度高可能高在這,就是沒有很多現成的工具可用,我們都是要基于我們想要的效果,包括我自己。我現在跟過兩三款這種有風格化的項目之后,我也感覺到每一個項目的技術,它有一個叫work flow工作流和工具流。工作流和工具流都有些不一樣,是針對不同項目的不同要求,它有些區別。

好的,我的分享今天就到這里結束了,非常感謝大家的聆聽,希望大家過一個愉快的夜晚。

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