《火影忍者：究級(jí)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(gè)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?yàn)樵诮巧�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(lái)抑制上述的不合適，圖E。實(shí)際仔細(xì)看來(lái)，本來(lái)的焦點(diǎn)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(shuō)一句，Blur使用了高斯filter來(lái)處理，可以很輕松的完成�！厩Ю锺R肝注：這的確是一個(gè)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(shí)際的模型構(gòu)成。這個(gè)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(duì)應(yīng)移動(dòng)的生成平面多邊形的軌跡模型（圖F），這三個(gè)部分構(gòu)成，把這些合成后，可以實(shí)現(xiàn)擁有2D的樣子并在3D空間中沒(méi)有不協(xié)調(diào)感的特效。還有，適用于Flare或軌跡的動(dòng)畫(huà)用貼圖如圖所示各自八張的循環(huán),每個(gè)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(shí)際組合時(shí)讓多邊形變形，即使用一個(gè)種類的循環(huán)動(dòng)畫(huà)也能夠表現(xiàn)出形態(tài)豐富的火焰。順便說(shuō)一句，這個(gè)特效為了再現(xiàn)動(dòng)畫(huà)版的時(shí)間，雖然是一秒內(nèi)8到15個(gè)畫(huà)面，但游戲本身是按30fps活動(dòng)。試驗(yàn)性的嘗試過(guò)60fps和15fps，但在60fps中不能流暢的做出活動(dòng)的動(dòng)畫(huà)，一旦用15fps做出動(dòng)畫(huà)，作為游戲的反應(yīng)就變差了。

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為了讓動(dòng)畫(huà)片和游戲沒(méi)有界限
        本作是在06年初時(shí)開(kāi)發(fā)的，當(dāng)時(shí)Xbox360剛在日本發(fā)售，PS3的發(fā)售還要有些時(shí)候，這時(shí)不論是誰(shuí)都在思考著今后的次時(shí)代游戲的開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略。在這樣的狀況中，負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)Cyber Connect 2公司的董事社長(zhǎng)松山洋先生，決心把[伴隨著次世代機(jī)的圖形性能飛躍的提高，各種開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)也高漲]這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)以全世界的市場(chǎng)作為目標(biāo)進(jìn)行開(kāi)發(fā)而得到突破。
        為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)堅(jiān)固的理念，深思熟慮過(guò)我們自己對(duì)于世界的優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)出的方針就是[把日本獨(dú)有的動(dòng)畫(huà)和漫畫(huà)的表現(xiàn)貫穿始終]，那就成為了所謂的[把動(dòng)畫(huà)和游戲的界限消除]的具體目標(biāo)。為了這個(gè)目標(biāo)，首先編成了10人的研究開(kāi)發(fā)組作為先頭部隊(duì)，這期間有7名設(shè)計(jì)師進(jìn)入開(kāi)發(fā)組內(nèi)，從事制作被稱為[超動(dòng)畫(huà)]的[貫穿始終]的視覺(jué)表現(xiàn)的預(yù)想影像，經(jīng)過(guò)了半年時(shí)間終于在3dsMax上做了出來(lái)。
        為了達(dá)成目標(biāo)如動(dòng)畫(huà)般的畫(huà)面表現(xiàn)，本作的動(dòng)畫(huà)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(shuō)[總之是動(dòng)作組（Motion Team）一直很努力才順利前進(jìn)]，另一方面動(dòng)作指導(dǎo)的石橋洋平先生也回答說(shuō)[確實(shí)太辛苦了，但是有研究開(kāi)發(fā)時(shí)適當(dāng)策略可供參考，所以可以冷靜的應(yīng)對(duì)]。確實(shí)是可靠的言詞。
        還有，本作是有動(dòng)畫(huà)版權(quán)的游戲，所以要由原版權(quán)公司檢查。具體上，和動(dòng)畫(huà)設(shè)定的出入，對(duì)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(jìn)行檢查。這些都給予了細(xì)心的注意，動(dòng)畫(huà)師不時(shí)地一邊參照動(dòng)畫(huà)影像一邊進(jìn)行工作，還要根據(jù)每個(gè)負(fù)責(zé)人的文字描述做出概念，之后由導(dǎo)演進(jìn)行核對(duì)，整個(gè)工程全部的階段都要在內(nèi)部核對(duì)，要做到盡可能不返工的程度，用這樣精煉的制作來(lái)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(gè)理念[兼顧畫(huà)面的觀賞性和作為游戲的游戲性這樣的兩個(gè)目標(biāo)]。事實(shí)上在本作的預(yù)告片公開(kāi)時(shí)，也能看到用戶和游戲業(yè)界對(duì)于過(guò)高的游戲品質(zhì)比起動(dòng)畫(huà)業(yè)界發(fā)出了更多的贊賞聲。
        最后，通過(guò)采訪最有印象的是，開(kāi)發(fā)職員要面對(duì)把原作動(dòng)畫(huà)作為初始的動(dòng)畫(huà)本身，從言詞的細(xì)微傳來(lái)了敬意和熱愛(ài)。從下頁(yè)開(kāi)始要介紹這種絲毫不妥協(xié)的熱愛(ài)，平時(shí)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(jué)不到CG噪音的簡(jiǎn)單角色表現(xiàn)
動(dòng)畫(huà)作畫(huà)的關(guān)鍵就是對(duì)信息量的控制。用少量的信息表現(xiàn)出強(qiáng)烈的個(gè)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(kāi)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(lái)區(qū)分，以此進(jìn)行LOD處理。梅田公一先生表示，這是為了在減輕描畫(huà)處理負(fù)荷的同時(shí)，表現(xiàn)出動(dòng)畫(huà)特有的[遠(yuǎn)處的東西被畫(huà)出線條是經(jīng)過(guò)整理的形態(tài)]。還有，有時(shí)有必要讓人清楚的看到表演性質(zhì)的臉，還會(huì)發(fā)生由于大量的角色登場(chǎng)引起的負(fù)荷上升那樣局面的情況，要根據(jù)情況強(qiáng)制性的切換高�；蚴堑湍�。還有，臉上使用到了很多的多邊形，本作中使用法術(shù)時(shí)結(jié)印的手指也分配到了相當(dāng)精細(xì)的多邊形。
【千里馬肝注：臨、兵、斗、者、皆、陣、烈、在、前。這九個(gè)字源于東晉葛洪的《抱樸子*登涉篇》，（葛洪者，乃東晉時(shí)結(jié)合儒家思想改造道教，宣揚(yáng)采藥煉丹、長(zhǎng)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(wú)所不辟�！� 　　意思是說(shuō)，常念這九個(gè)字，就可以辟除一些邪惡。在抄錄這九個(gè)字時(shí)，把“數(shù)、組、前、行”誤抄成“陣、列、在、前”而沿用至今。這九個(gè)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(jī)感應(yīng)。陣，代表心電感應(yīng)或隱身。列，代表時(shí)空控制。在，代表對(duì)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(huà)面效果的生動(dòng)配色陰影
        公司內(nèi)部以前使用過(guò)的乘法Cel Shader，繪制出皮膚的陰影部分的褪色效果是個(gè)難點(diǎn)，見(jiàn)上圖A。在本作中，為了解決那個(gè)問(wèn)題，模仿了Photoshop的soft light圖層效果開(kāi)發(fā)出了Cel Shader，見(jiàn)上圖B。用這個(gè)方法雖然確實(shí)在皮膚的影子上能得到良好的結(jié)果，但同時(shí)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(huì)出現(xiàn)破綻。于是開(kāi)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(shí)現(xiàn)了取得平衡的陰影，見(jiàn)上圖C。另外，項(xiàng)目主管的西川裕貴先生表示，因?yàn)檫@個(gè)shader保持相當(dāng)?shù)牡牟识龋�根�?jù)動(dòng)畫(huà)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(shuō)把夜里的陰影做成青色時(shí)也很有用。
【千里馬肝注：動(dòng)畫(huà)在繪制之前，會(huì)由一位經(jīng)驗(yàn)豐富的美術(shù)繪制一套被稱作“色彩指定”，簡(jiǎn)稱“色指”的圖片，其中對(duì)于角色的膚色、頭發(fā)色、眼睛、服飾等的顏色進(jìn)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(dòng)畫(huà)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(jìn)行上色，于是出來(lái)的動(dòng)畫(huà)效果就如同一個(gè)人畫(huà)出來(lái)的一樣�！�


整理出動(dòng)畫(huà)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(gè)光源設(shè)定進(jìn)行Cel Shading，光照會(huì)像圖B那樣忠實(shí)的表現(xiàn)出陰影來(lái)，導(dǎo)致表情變的非常僵硬。這樣就達(dá)不到動(dòng)畫(huà)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(guò)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(dòng)畫(huà)風(fēng)格的柔軟的表情。還有，在實(shí)際主機(jī)上的再現(xiàn)是開(kāi)發(fā)了專用的插件對(duì)應(yīng)完成的。這個(gè)Shading技術(shù)可以說(shuō)是初期研究開(kāi)發(fā)階段很大的一個(gè)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(guò)，具體實(shí)現(xiàn)還是第一次見(jiàn)到。需要試驗(yàn)一下，這種膨脹的方式，當(dāng)光源位置變化時(shí)會(huì)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(shí)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(gè)方法，因?yàn)閷?duì)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(shí)的繪制出來(lái)，表現(xiàn)出期望中的動(dòng)畫(huà)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(jìn)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(gè)手法，雖然使用silhouette生成了簡(jiǎn)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(xiàng)，由于設(shè)計(jì)師會(huì)對(duì)應(yīng)狀況選擇繪制方法，實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)手法的并用。
【千里馬肝注：圖A的方法不用多說(shuō)；圖B的方法可以將normal或depth渲染到render target中，然后進(jìn)行Sobel filter處理。作為卡通渲染，有時(shí)的確不希望過(guò)多的細(xì)節(jié)被表現(xiàn)出來(lái)，這里本作使用2種可選項(xiàng)是個(gè)好辦法。更多的信息請(qǐng)見(jiàn)RenderMonkey中的NPR。】

動(dòng)畫(huà)中加入了其所特有的夸張
動(dòng)畫(huà)的深?yuàn)W妙趣，就是充分利用省略和強(qiáng)調(diào)張馳。
那么如何通過(guò)CG來(lái)表現(xiàn)這些并靈活的運(yùn)用呢？
這里來(lái)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(gè)，各種調(diào)整用的自由骨骼是22個(gè)，面部是67個(gè)，服裝和頭發(fā)等搖動(dòng)的物體用的延伸骨骼是30到80個(gè)，全部大概每個(gè)角色可以算出是170到220個(gè)。還有，做成的動(dòng)畫(huà)數(shù)，漩渦鳴人的情況，在自由戰(zhàn)斗時(shí)是125個(gè)，極限任務(wù)模式里是90個(gè)。

動(dòng)畫(huà)拖影（Anime Blur）的實(shí)現(xiàn)
        作為動(dòng)畫(huà)片固有的速度表現(xiàn)，速度過(guò)快的會(huì)有輪廓被拖長(zhǎng)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(lái)（圖C），實(shí)現(xiàn)了這個(gè)效果（圖D）。在骨架上加入了彈簧控制，根據(jù)動(dòng)作的速度把拉出的長(zhǎng)度自動(dòng)的變化，雖然做出的動(dòng)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(qǐng)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(gè)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(dòng)畫(huà)獨(dú)特的張嘴，下巴的位置也不會(huì)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(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)，圖D。順便說(shuō)一句，圖C的兩個(gè)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(dòng)畫(huà)獨(dú)特的不合常態(tài)的關(guān)節(jié)
        圖A作為人的動(dòng)作當(dāng)然相當(dāng)?shù)恼�確，但是按動(dòng)畫(huà)來(lái)看就太過(guò)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(dòng)畫(huà)片。為了實(shí)現(xiàn)那些，要用基礎(chǔ)的骨骼（圖A）制作動(dòng)作后，再把子階層模型頂點(diǎn)網(wǎng)格通過(guò)自由骨骼對(duì)權(quán)重進(jìn)行控制（圖C的紅色部分），這樣就可以制作動(dòng)畫(huà)獨(dú)特的柔軟性。

大膽夸張的動(dòng)畫(huà)風(fēng)格構(gòu)圖
        在實(shí)際的鏡頭中，一旦讓被攝影對(duì)象的人完全的進(jìn)入畫(huà)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(dòng)畫(huà)型的夸張的構(gòu)圖，要通過(guò)Biped的骨架的輔助動(dòng)畫(huà)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?yàn)橐�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(duì)應(yīng)新的手法（圖A）。還有，由于這個(gè)變更，表情的數(shù)據(jù)庫(kù)管理化就成了問(wèn)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(wèn)題。由于這樣，通過(guò)目標(biāo)變形能夠混合兩個(gè)表情的同時(shí)，還可以轉(zhuǎn)移到擁有同一個(gè)骨架構(gòu)造的其他角色上做出類似的表情，對(duì)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(tái)的其中一個(gè)，角色的移動(dòng)可能范圍按實(shí)際尺寸是直徑50米，最遠(yuǎn)景是500米左右，大約用了5萬(wàn)多邊形做成。擔(dān)當(dāng)背景制作的四所鐵矢先生表示，開(kāi)發(fā)當(dāng)初好像有40萬(wàn)到50萬(wàn)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(shí)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(yáng)光的河流（圖A）,如何能用一張平面的多邊形作出來(lái)（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(gè)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(yáng)一類的效果。像素描繪的結(jié)果，會(huì)顯出很強(qiáng)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(jì)30MB的程度。還有，用Photoshop的插件做成Mipmap來(lái)使用（圖C）。雖然由于這些貼圖的容量會(huì)增加33%，但和沒(méi)使用時(shí)比起來(lái)，GPU的處理負(fù)荷減輕了接近一半，那個(gè)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(kāi)發(fā)環(huán)境上也傾注了全力，在背景制作中使用了30臺(tái)以上的wacom的21寸液晶繪圖板。更有應(yīng)該注意的是在負(fù)責(zé)人的頭上，有個(gè)防止面對(duì)監(jiān)視器時(shí)映入燈光的特別定作的圓盤(pán)形的遮光罩。這是日產(chǎn)汽車和slik共同開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，由于這個(gè)抑制了照明，實(shí)現(xiàn)了沒(méi)有那么明亮的作業(yè)環(huán)境。

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