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(jì)收獲了大量積極反饋。制作團(tuán)隊(duì)希望為玩家創(chuàng)造一個(gè)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(jì)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它將迎接玩家記錄《Season》中的低語，因?yàn)檫@個(gè)世界已注定會(huì)被毀滅。
《Season》的美術(shù)設(shè)計(jì)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(duì)用來描繪現(xiàn)實(shí)的極簡(jiǎn)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(bào)藝術(shù)家。這種剔除細(xì)節(jié)而非增加細(xì)節(jié)的簡(jiǎn)化思維方式，成為團(tuán)隊(duì)在開發(fā)整體外觀時(shí)牢記在心的準(zhǔn)則。你會(huì)注意到，《Season》的美術(shù)風(fēng)格靈感源自2D，而制作團(tuán)隊(duì)將這種風(fēng)格完美的融入到了3D場(chǎng)景中。
這就引出了一個(gè)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(chǎng)景最初由虛幻引擎提供的工具搭建。不可否認(rèn)，團(tuán)隊(duì)中的一些美術(shù)師在開始使用虛幻引擎時(shí)并沒有感覺非常順手。但他們還是對(duì)藍(lán)圖和基于節(jié)點(diǎn)的工具贊賞有加，這些工具易于上手，簡(jiǎn)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(dòng)細(xì)節(jié)層次（LOD）等工具尤其有用。”
團(tuán)隊(duì)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(jì)外觀轉(zhuǎn)移到可探索的3D世界中。“因?yàn)橐磺卸际腔诠?jié)點(diǎn)的，我們可以通過可視化編程節(jié)點(diǎn)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(duì)的美術(shù)師參考了其他引擎中對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)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(jì)。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(shí)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。”虛幻引擎中的創(chuàng)作靈活性賦予了團(tuán)隊(duì)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(diǎn)。”
《Season》團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)，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(shí)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(duì)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(jì)所追求的有限細(xì)節(jié)層次，團(tuán)隊(duì)決定重點(diǎn)了解傳統(tǒng)繪畫中如何運(yùn)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(duì)創(chuàng)建了一個(gè)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(huì)自動(dòng)取得陰影色調(diào)的顏色與反射率的顏色，并計(jì)算出最終的陰影顏色。接下來，虛幻引擎會(huì)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(huì)使用顏色和陰影的錯(cuò)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(diǎn)。使用虛幻引擎，美術(shù)師可以簡(jiǎn)單地公開特定參數(shù)，通過對(duì)參數(shù)的修改來控制最終結(jié)果。在材質(zhì)節(jié)點(diǎn)編輯器中，一切都是可單獨(dú)編輯的，如此一來，團(tuán)隊(duì)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(jì)也讓團(tuán)隊(duì)遇到了一個(gè)技術(shù)問題。如果一切都可單獨(dú)編輯，就很難使用全局光照統(tǒng)一各個(gè)區(qū)域。因?yàn)槊總€(gè)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(gè)紋理顏色，這使得在不同的光照?qǐng)鼍跋拢麄€(gè)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(dú)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(gè)更改它們，才能反射正午清爽的藍(lán)色光線。這讓團(tuán)隊(duì)得到了一個(gè)美麗的靜態(tài)場(chǎng)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(duì)修改了美術(shù)設(shè)計(jì)，創(chuàng)建更容易建模的場(chǎng)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(duì)其做一些調(diào)整。如此一來，團(tuán)隊(duì)就能接收到基于入射光線的“真實(shí)”照明，這意味著光線將始終來自于某個(gè)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(duì)會(huì)確定亮度閾值或入射角閾值，根據(jù)光源顏色計(jì)算每個(gè)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(jì)則專注于使用光照的變化營(yíng)造更美麗的場(chǎng)景。例如，如果想在場(chǎng)景中提升對(duì)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(duì)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(xiàng)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(gè)場(chǎng)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(chǎng)景中的所有物體上。此外團(tuán)隊(duì)還有一些設(shè)置項(xiàng)，可為天空設(shè)定一種基調(diào)，為場(chǎng)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(yíng)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(gè)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(chǎng)景中添加多少光線，它始終會(huì)保持一致。而如果為同一物體添加兩處光源，它的亮度就會(huì)變成兩倍。這些寫實(shí)的瞬間激發(fā)了《Season》中光照設(shè)計(jì)的改變，創(chuàng)造出玩家更熟悉的世界。
Look Dev Manager
另一個(gè)障礙是，當(dāng)團(tuán)隊(duì)得到著色器并開始構(gòu)建材質(zhì)和各種自定義工具時(shí)，這些工具不夠自動(dòng)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€(gè)關(guān)卡中，需要手動(dòng)執(zhí)行。
最終團(tuán)隊(duì)使用的解決方案是創(chuàng)建“Look Dev Manager”。Felix解釋說：“這是一個(gè)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。”這是一個(gè)簡(jiǎn)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(gè)位置。
它還能與虛幻引擎的光照?qǐng)鼍跋嘟Y(jié)合，允許設(shè)計(jì)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?qǐng)鼍白雨P(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(duì)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(shí)現(xiàn)的。
關(guān)鍵幀序列
為了控制一天中不同時(shí)間的光照，制作團(tuán)隊(duì)在Look Dev Manager中使用了一個(gè)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(shí)間和位置的關(guān)鍵幀，隨著時(shí)間和關(guān)鍵幀編號(hào)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(shí)間的關(guān)鍵幀內(nèi)進(jìn)行控制。
我們也可以使用光照動(dòng)畫來混合不同的時(shí)間和天氣系統(tǒng)，從而在兩個(gè)不同的光照?qǐng)鼍爸g實(shí)現(xiàn)平滑過渡。
《Season》的氛圍和環(huán)境
《Season》團(tuán)隊(duì)面臨的另一個(gè)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(duì)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(huì)被果斷地舍棄，保留更高級(jí)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(duì)想要的行為，并且在很大程度上，會(huì)受虛幻引擎默認(rèn)使用的各種光照系統(tǒng)影響。團(tuán)隊(duì)需要更簡(jiǎn)單、更靈活的解決方案來實(shí)現(xiàn)插畫風(fēng)格外觀。幸運(yùn)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(duì)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(duì)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(chǎng)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(duì)實(shí)現(xiàn)定制風(fēng)并為它制作動(dòng)畫。
同樣，這些都被排除在大多數(shù)默認(rèn)的自動(dòng)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(duì)可以使用它們的多個(gè)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(duì)就可以實(shí)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(duì)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(gè)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(shí)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(jì)的極限。
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