《火影忍者：究級風(fēng)暴》渲染技術(shù)究極解析

圖A是應(yīng)用DOF前的狀態(tài)。在這個基礎(chǔ)上由于適用了從ZBuffer中抽出的(unfocus mask)，雖然再現(xiàn)出了DOF，但是因為在角色上有輪廓線（Outline），模糊的部分和不模糊的部分的差距鮮明的顯出了，輪廓若隱若現(xiàn)，圖C。因此像圖D那樣在unfocus mask本體上加上Blur來抑制上述的不合適，圖E。實際仔細看來，本來的焦點應(yīng)該符合背景而顯得模糊，但考慮圖像的融合還是采用了這種方法。順便說一句，Blur使用了高斯filter來處理，可以很輕松的完成。【千里馬肝注：這的確是一個讓unfocus部分與focus部分更柔和融合的小trick�！�

火焰的特效
        圖A里是佐助的[豪火球忍術(shù)]，圖B是實際的模型構(gòu)成。這個特效可以由中心的球體模型（圖C），平面的正面化模型（圖DE），對應(yīng)移動的生成平面多邊形的軌跡模型（圖F），這三個部分構(gòu)成，把這些合成后，可以實現(xiàn)擁有2D的樣子并在3D空間中沒有不協(xié)調(diào)感的特效。還有，適用于Flare或軌跡的動畫用貼圖如圖所示各自八張的循環(huán),每個一種，但是擔(dān)任特效的下田星兒先生表示，最初是做成了平均性形狀的多邊形，在實際組合時讓多邊形變形，即使用一個種類的循環(huán)動畫也能夠表現(xiàn)出形態(tài)豐富的火焰。順便說一句，這個特效為了再現(xiàn)動畫版的時間，雖然是一秒內(nèi)8到15個畫面，但游戲本身是按30fps活動。試驗性的嘗試過60fps和15fps，但在60fps中不能流暢的做出活動的動畫，一旦用15fps做出動畫，作為游戲的反應(yīng)就變差了。

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為了讓動畫片和游戲沒有界限
        本作是在06年初時開發(fā)的，當(dāng)時Xbox360剛在日本發(fā)售，PS3的發(fā)售還要有些時候，這時不論是誰都在思考著今后的次時代游戲的開發(fā)戰(zhàn)略。在這樣的狀況中，負責(zé)開發(fā)Cyber Connect 2公司的董事社長松山洋先生，決心把[伴隨著次世代機的圖形性能飛躍的提高，各種開發(fā)經(jīng)費也高漲]這個問題，通過以全世界的市場作為目標(biāo)進行開發(fā)而得到突破。
        為了實現(xiàn)這個堅固的理念，深思熟慮過我們自己對于世界的優(yōu)勢，導(dǎo)出的方針就是[把日本獨有的動畫和漫畫的表現(xiàn)貫穿始終]，那就成為了所謂的[把動畫和游戲的界限消除]的具體目標(biāo)。為了這個目標(biāo)，首先編成了10人的研究開發(fā)組作為先頭部隊，這期間有7名設(shè)計師進入開發(fā)組內(nèi)，從事制作被稱為[超動畫]的[貫穿始終]的視覺表現(xiàn)的預(yù)想影像，經(jīng)過了半年時間終于在3dsMax上做了出來。
        為了達成目標(biāo)如動畫般的畫面表現(xiàn)，本作的動畫全部用手工完成，一方面是松山先生回想起那些龐大的工作量就說[總之是動作組（Motion Team）一直很努力才順利前進]，另一方面動作指導(dǎo)的石橋洋平先生也回答說[確實太辛苦了，但是有研究開發(fā)時適當(dāng)策略可供參考，所以可以冷靜的應(yīng)對]。確實是可靠的言詞。
        還有，本作是有動畫版權(quán)的游戲，所以要由原版權(quán)公司檢查。具體上，和動畫設(shè)定的出入，對于游戲中存在的IF（假象劇情），原創(chuàng)忍術(shù)的[奧義]的表現(xiàn)進行檢查。這些都給予了細心的注意，動畫師不時地一邊參照動畫影像一邊進行工作，還要根據(jù)每個負責(zé)人的文字描述做出概念，之后由導(dǎo)演進行核對，整個工程全部的階段都要在內(nèi)部核對，要做到盡可能不返工的程度，用這樣精煉的制作來接受原版權(quán)公司的監(jiān)督。職員們這樣的努力，已經(jīng)出色的成為本作的一個理念[兼顧畫面的觀賞性和作為游戲的游戲性這樣的兩個目標(biāo)]。事實上在本作的預(yù)告片公開時，也能看到用戶和游戲業(yè)界對于過高的游戲品質(zhì)比起動畫業(yè)界發(fā)出了更多的贊賞聲。
        最后，通過采訪最有印象的是，開發(fā)職員要面對把原作動畫作為初始的動畫本身，從言詞的細微傳來了敬意和熱愛。從下頁開始要介紹這種絲毫不妥協(xié)的熱愛，平時挑戰(zhàn)各種各樣限制本作構(gòu)思和技術(shù)平衡的真髓。

讓人感覺不到CG噪音的簡單角色表現(xiàn)
動畫作畫的關(guān)鍵就是對信息量的控制。用少量的信息表現(xiàn)出強烈的個性，怎么才能做出活靈活現(xiàn)的角色呢？

角色模型的LOD
        角色的建模使用3dsMax。圖里是主人公漩渦鳴人的身體和頭的建模（從左開始是高、中、低模）。多邊形數(shù)量各自為高模16000（頭部2400）、中模8000（頭部1400）、低模4000（頭部700），基本上由從鏡頭的距離算起：5米以內(nèi)、5到7米、8米以上來區(qū)分，以此進行LOD處理。梅田公一先生表示，這是為了在減輕描畫處理負荷的同時，表現(xiàn)出動畫特有的[遠處的東西被畫出線條是經(jīng)過整理的形態(tài)]。還有，有時有必要讓人清楚的看到表演性質(zhì)的臉，還會發(fā)生由于大量的角色登場引起的負荷上升那樣局面的情況，要根據(jù)情況強制性的切換高�；蚴堑湍！＿�有，臉上使用到了很多的多邊形，本作中使用法術(shù)時結(jié)印的手指也分配到了相當(dāng)精細的多邊形。
【千里馬肝注：臨、兵、斗、者、皆、陣、烈、在、前。這九個字源于東晉葛洪的《抱樸子*登涉篇》，（葛洪者，乃東晉時結(jié)合儒家思想改造道教，宣揚采藥煉丹、長生不老的人，至此，道教變成為封建統(tǒng)治服務(wù)的宗教）“臨兵斗者，皆數(shù)組前行，常當(dāng)視之，無所不辟�！� 　　意思是說，常念這九個字，就可以辟除一些邪惡。在抄錄這九個字時，把“數(shù)、組、前、行”誤抄成“陣、列、在、前”而沿用至今。這九個字分別的意思是：臨，代表身心穩(wěn)定。兵，代表能量。斗，代表宇宙共鳴。者，代表復(fù)原。皆，代表危機感應(yīng)。陣，代表心電感應(yīng)或隱身。列，代表時空控制。在，代表對五元素的控制。（五元素：就是我們熟知的金、木、水、火、土。）前，代表光明�！�

重視畫面效果的生動配色陰影
        公司內(nèi)部以前使用過的乘法Cel Shader，繪制出皮膚的陰影部分的褪色效果是個難點，見上圖A。在本作中，為了解決那個問題，模仿了Photoshop的soft light圖層效果開發(fā)出了Cel Shader，見上圖B。用這個方法雖然確實在皮膚的影子上能得到良好的結(jié)果，但同時衣服等東西原本的色彩很高的部分影子也變的明亮，結(jié)果作為影子就會出現(xiàn)破綻。于是開發(fā)出了新的彩度高的像素上使用乘算，彩度低的像素上用soft light的，把影子顏色在直線上混合描繪的shader，實現(xiàn)了取得平衡的陰影，見上圖C。另外，項目主管的西川裕貴先生表示，因為這個shader保持相當(dāng)?shù)牡牟识�，根�?jù)動畫上經(jīng)常用的色調(diào)也可以適用在陰影的表現(xiàn)上，例如說把夜里的陰影做成青色時也很有用。
【千里馬肝注：動畫在繪制之前，會由一位經(jīng)驗豐富的美術(shù)繪制一套被稱作“色彩指定”，簡稱“色指”的圖片，其中對于角色的膚色、頭發(fā)色、眼睛、服飾等的顏色進行規(guī)定，包括該部分在陰影下的顏色、高光的顏色等等。這樣嚴(yán)格要求的結(jié)果是，當(dāng)動畫關(guān)鍵幀被繪制完成后，流水線上的美術(shù)必須嚴(yán)格按照色指進行上色，于是出來的動畫效果就如同一個人畫出來的一樣。】


整理出動畫風(fēng)格的陰影
        雖然圖A把高模做出了Glow Shading，但是如果使用這個光源設(shè)定進行Cel Shading，光照會像圖B那樣忠實的表現(xiàn)出陰影來，導(dǎo)致表情變的非常僵硬。這樣就達不到動畫片的效果，所以需要像圖C和D那樣讓模型膨脹再整理法線，作成調(diào)整過的模型，取得了法線信息后，把那些適用在原模型上，就可以再現(xiàn)出圖E那樣動畫風(fēng)格的柔軟的表情。還有，在實際主機上的再現(xiàn)是開發(fā)了專用的插件對應(yīng)完成的。這個Shading技術(shù)可以說是初期研究開發(fā)階段很大的一個成果。
【千里馬肝注：這種手法之前在《偶像大師1、2》中也出現(xiàn)過，具體實現(xiàn)還是第一次見到。需要試驗一下，這種膨脹的方式，當(dāng)光源位置變化時會是什么效果？】

必要的輪廓線(Outline)抽出法
        作為輪廓線的生成法，從PS2的時候就是被經(jīng)常使用的方法，把模型按法線的方向推出很大的一圈，再把多邊形的法線反向作為輪廓的繪制手法，圖A。用這個方法，因為對于全部的多邊形都適用一樣的處理，頭發(fā)等的輪廓也忠實的繪制出來，表現(xiàn)出期望中的動畫風(fēng)格的質(zhì)感。還有一種生成法，一次性把模型渲染到2D buffer中進行post處理，是一種抽出模型的輪廓（silhouette）的繪制手法，圖B。用這個手法，雖然使用silhouette生成了簡單的的輪廓線（Outline），但不能在silhouette的內(nèi)側(cè)生成。所以本作的Cel shading上附加了輪廓線（Outline）選擇的選項，由于設(shè)計師會對應(yīng)狀況選擇繪制方法，實現(xiàn)了這兩個手法的并用。
【千里馬肝注：圖A的方法不用多說；圖B的方法可以將normal或depth渲染到render target中，然后進行Sobel filter處理。作為卡通渲染，有時的確不希望過多的細節(jié)被表現(xiàn)出來，這里本作使用2種可選項是個好辦法。更多的信息請見RenderMonkey中的NPR。】

動畫中加入了其所特有的夸張
動畫的深奧妙趣，就是充分利用省略和強調(diào)張馳。
那么如何通過CG來表現(xiàn)這些并靈活的運用呢？
這里來披露一些吧。

索具(Rigging)的準(zhǔn)備配置(Setup)
        角色的索具裝配使用了Biped。骨骼的構(gòu)成，被稱為全角色共通的基礎(chǔ)的軀干部分有52個，各種調(diào)整用的自由骨骼是22個，面部是67個，服裝和頭發(fā)等搖動的物體用的延伸骨骼是30到80個，全部大概每個角色可以算出是170到220個。還有，做成的動畫數(shù)，漩渦鳴人的情況，在自由戰(zhàn)斗時是125個，極限任務(wù)模式里是90個。

動畫拖影（Anime Blur）的實現(xiàn)
        作為動畫片固有的速度表現(xiàn)，速度過快的會有輪廓被拖長的情況。在本作中把三角錘的模型重疊（圖A）,提前加入角色的末端部分（圖B）,把骨骼拉出來（圖C），實現(xiàn)了這個效果（圖D）。在骨架上加入了彈簧控制，根據(jù)動作的速度把拉出的長度自動的變化，雖然做出的動作也有些和表演意圖不同，但為了取得平衡，全部的人都加入了。
【千里馬肝注： 關(guān)于彈簧控制，請搜索：虎克定律�！�

面部配置（Setup）的基礎(chǔ)
        面部正如前述那樣由67個骨骼控制（圖A）。作為本作特有的設(shè)定，下唇的下骨骼占到臉的三分只一。這是為了可以表現(xiàn)出即使是動畫獨特的張嘴，下巴的位置也不會改變，或是表現(xiàn)出圖B那樣，臉有很大的扭曲。還有一看就明白的，真實系的面部配置中，大多被設(shè)定的臉頰或鼻根的骨骼極少。這樣著色在平面上難以反映變化，所以并不是要設(shè)定最低限度的骨骼，而代替那些皺紋表現(xiàn)的，要用專用的3D模型（圖C）來實現(xiàn)，圖D。順便說一句，圖C的兩個白色圓板是眼睛的高光，這樣可以把皺紋以及高光從shader上分離，容易按意圖做出表情

動畫獨特的不合常態(tài)的關(guān)節(jié)
        圖A作為人的動作當(dāng)然相當(dāng)?shù)恼�確，但是按動畫來看就太過死板缺乏趣感。正是像圖B那樣柔軟有彈性的形狀變化才符合動畫片。為了實現(xiàn)那些，要用基礎(chǔ)的骨骼（圖A）制作動作后，再把子階層模型頂點網(wǎng)格通過自由骨骼對權(quán)重進行控制（圖C的紅色部分），這樣就可以制作動畫獨特的柔軟性。

大膽夸張的動畫風(fēng)格構(gòu)圖
        在實際的鏡頭中，一旦讓被攝影對象的人完全的進入畫面，怎樣努力也如圖A那樣有透視的限制。所以為了得到如圖B那樣動畫型的夸張的構(gòu)圖，要通過Biped的骨架的輔助動畫中加算上Scale，讓其在物理性上巨大化。

面部的作業(yè)環(huán)境
        使用了以前的目標(biāo)變形（Morph Target）是因為要在本作中變更骨骼，如圖那樣，準(zhǔn)備了選擇器，工作中可以迅速的對應(yīng)新的手法（圖A）。還有，由于這個變更，表情的數(shù)據(jù)庫管理化就成了問題，但是可以把表情的骨骼和標(biāo)準(zhǔn)的姿態(tài)的骨骼的差值做成文本檔案化，解決了輸出腳本的制作問題。由于這樣，通過目標(biāo)變形能夠混合兩個表情的同時，還可以轉(zhuǎn)移到擁有同一個骨架構(gòu)造的其他角色上做出類似的表情，對工作的效率化，還有風(fēng)格的統(tǒng)一等有很大的作用。

背景的概要
        上圖是戰(zhàn)斗舞臺的其中一個，角色的移動可能范圍按實際尺寸是直徑50米，最遠景是500米左右，大約用了5萬多邊形做成。擔(dān)當(dāng)背景制作的四所鐵矢先生表示，開發(fā)當(dāng)初好像有40萬到50萬多邊形，一邊要維持品質(zhì)一邊要把多邊形消減到能夠?qū)崟r繪制處理的水平，很辛苦呢

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豐富的河流表現(xiàn)
        讓水面上反射出美麗陽光的河流（圖A）,如何能用一張平面的多邊形作出來（圖B）。使用的貼圖有，color（圖C），height（圖D），normal（圖E），shadow（圖F），環(huán)境（圖G） 5個種類，水的顏色在shader參數(shù)里設(shè)定，在顏色上也可以增加高度的信息。環(huán)境貼圖擁有alpha通道 ,加入了模擬的HDR信息（圖H）繪制太陽一類的效果。像素描繪的結(jié)果，會顯出很強的Glare Filter效果，花了很多工夫。

背景的貼圖
        在貼圖上使用了Albedo貼圖（圖A）和陰影貼圖（圖B）。根據(jù)適用的地方，在2048X2048到256X256像素的范圍內(nèi)選擇尺寸，使用DXTC格式總計30MB的程度。還有，用Photoshop的插件做成Mipmap來使用（圖C）。雖然由于這些貼圖的容量會增加33%，但和沒使用時比起來，GPU的處理負荷減輕了接近一半，那個效果是非常大的。

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背景的作業(yè)環(huán)境
        公司內(nèi)部在構(gòu)筑開發(fā)環(huán)境上也傾注了全力，在背景制作中使用了30臺以上的wacom的21寸液晶繪圖板。更有應(yīng)該注意的是在負責(zé)人的頭上，有個防止面對監(jiān)視器時映入燈光的特別定作的圓盤形的遮光罩。這是日產(chǎn)汽車和slik共同開發(fā)的產(chǎn)品，由于這個抑制了照明，實現(xiàn)了沒有那么明亮的作業(yè)環(huán)境。

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