三渲二相關(guān)

首先看了這個(gè)大佬的視頻https://www.bilibili.com/video/BV1Je4y1K74i，對(duì)三渲二學(xué)習(xí)更多一些。我現(xiàn)在構(gòu)思的角色部分最終作品，就是在一個(gè)很動(dòng)漫風(fēng)的場景里面放一個(gè)卡通渲染的人物。而且不是原神那種風(fēng)格的卡通渲染，是更偏向日本動(dòng)漫那種風(fēng)格的，比如這個(gè)大佬的視頻https://www.bilibili.com/video/BV1Fe4y1D7Pb/。

三渲二相比二維優(yōu)勢：細(xì)節(jié)可以更豐富，對(duì)于二維動(dòng)畫來說，更復(fù)雜的細(xì)節(jié)（比如各種衣服裝飾，明暗陰影）對(duì)畫師來說工作量是十分龐大的。例如寶石之國的頭發(fā)，如果靠手繪在動(dòng)畫中體現(xiàn)這種效果，很難，但是用三渲二技術(shù)，只需要做出模型和材質(zhì)。劣勢：二維動(dòng)畫一些效果，比如一些夸張的形變（還是可以看上面那個(gè)muro大佬的視頻）實(shí)現(xiàn)起來很難。

三渲二相比三維優(yōu)勢：其實(shí)那個(gè)大佬說得有點(diǎn)抽象，我感覺這就是風(fēng)格上的一種選擇的差距。三渲二屬于NPR下的一個(gè)分支，你選擇了這個(gè)風(fēng)格，那這就是它的優(yōu)勢。非要說的話反而劣勢還更多，三渲二流程會(huì)比純?nèi)S復(fù)雜很多。

我想到原神的三渲二，它渲的是誰的二呢，就是米哈游自己畫風(fēng)的二，可以看原神里面角色邀約的照片那種畫風(fēng)。不過好像也不對(duì)，說不定是畫風(fēng)根據(jù)游戲來畫而不是游戲根據(jù)畫風(fēng)來渲染。但總之原神現(xiàn)在已經(jīng)有一套自己的渲染風(fēng)格而且哪怕和星穹鐵道和絕區(qū)零都不一樣。

視頻后面大佬從模型，動(dòng)畫，合成等等方面介紹了一些工業(yè)流程上三渲二會(huì)遇到的問題和解決方案，不過我就不做筆記了，要是以后碰到再回來看吧。

信息了解：效果很好的三渲二工具：https://www.bilibili.com/video/BV1AA411A7RR

價(jià)值數(shù)萬元的三渲二技術(shù)，這應(yīng)該算是行業(yè)頂級(jí)了吧：https://www.bilibili.com/video/BV1mm4y1w78s

SDF面部陰影

看了半天終于悟了。先拋開這個(gè)SDF，看一下這個(gè)陰影貼圖。他其實(shí)是一個(gè)閾值圖。用來判斷面部哪些區(qū)域?yàn)殛幱芭c非陰影。求出當(dāng)前面部方向與光方向的夾角，比如36度，映射為0.2，那么用了這個(gè)貼圖的臉上，貼圖值小于0.2的地方就是陰影，大于0.2的地方就是非陰影。具體可以看這個(gè)：https://blog.csdn.net/qjh5606/article/details/119958786。說得非常清楚。

所以在應(yīng)用階段其實(shí)和SDF沒什么關(guān)系，但是為什么叫基于SDF的面部陰影呢？（這里插一句，我發(fā)現(xiàn)我寫筆記確實(shí)很容易寫成科普文章一樣的感覺，不過就這樣吧，因?yàn)槲铱偸桥乱院蟮奈铱床欢?，所以還是越詳細(xì)越好）首先SDF是什么？Signed Distance Field有向距離場，有2D和3D，但概念都是共通的。說到場，一開始我還覺得很抽象，但是你回憶一下電場，磁場，可能就對(duì)場這個(gè)詞有點(diǎn)理解了。

首先，SDF是用來反映一個(gè)物體的。它的定義，其實(shí)就是把空間中每一點(diǎn)，給它一個(gè)值，這個(gè)值等于該點(diǎn)到該物體的最短距離。在物體外的點(diǎn)是正值，在物體內(nèi)的點(diǎn)是負(fù)值。那么，這個(gè)SDF圖應(yīng)該很好理解了，有一圈剛好到純黑的地方即值為0的地方就是物體表面，外面擴(kuò)散這些就是該點(diǎn)到物體表面的距離。

那么它有什么用呢？和上面那個(gè)陰影圖有什么關(guān)系呢？可以觀看Games202的P5（不給鏈接了）它其實(shí)就是可以給出移動(dòng)的陰影貼圖之間的插值。比如下面，A陰影到B陰影是一個(gè)移動(dòng)的過程，我們想求A到B的一個(gè)中間時(shí)刻的陰影狀態(tài)，怎么求？如果直接加起來平均，就得不到正確的結(jié)果，但是如果使用他們的SDF來加起來平均，就可以得到正確的插值。真是太妙了。

而SDF在這個(gè)貼圖里的應(yīng)用，就是用來生成上面那個(gè)圖的。通過事先繪制不同過程的陰影圖，然后用它們的SDF來融合成那一張圖。這個(gè)方法確實(shí)妙啊。

貼圖的原理理解了，那么就是使用了。

首先吐槽一下，之前我采樣貼圖不知道為什么這里一直報(bào)錯(cuò)，結(jié)果今天再打開，突然就沒問題了。。。。明明啥也沒改。

然后明明可以這樣采樣貼圖，但是不懂為什么剛剛又一直報(bào)錯(cuò)。好無語。

總而言之，我們先對(duì)兩種貼圖采樣，然后準(zhǔn)備好后面要用的向量。面部朝向其實(shí)應(yīng)該實(shí)時(shí)取讀模型面部朝向，但是這個(gè)好像要通過腳本傳遞，所以現(xiàn)在我先直接設(shè)置為默認(rèn)的z軸方向。陰影顏色我先暫時(shí)是直接把基礎(chǔ)色變暗，后面再改。

首先我試了半天，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上其他大佬的代碼都不太符合直覺，而且我也已經(jīng)理解原理了，所以我按我自己的想法來搞吧。首先解釋一下step函數(shù)。我看有大佬是吧lightmap放在a的位置，但是我感覺有點(diǎn)反直覺。

如果把lightmap放在a的位置，是以lightmap為閾值劃分a，當(dāng)然這確實(shí)就是最開始說的想法，但是這樣劃分出來的結(jié)果，黑色部分是光照區(qū)域，白色部分是陰影區(qū)域，有點(diǎn)怪，所以我反了過來。

然后我要解釋一下，光方向向量其實(shí)不是從光源指出來而是指向光源的向量。lightmap圖的范圍是（0，1），如果光側(cè)面90度打過來，那么光點(diǎn)積正面朝向，結(jié)果是0。然后以0為step的lightmap圖是下面那樣的，很顯然不是我們要的。

我去，我之前就在糾結(jié)這個(gè)lightmap圖的方向是什么情況，因?yàn)槔碚撋衔蚁氲氖侵挥姓趁娌攀峭耆幱?，然后光源從?cè)后方轉(zhuǎn)過來到側(cè)面的時(shí)候倫勃朗光開始出現(xiàn)，然后一直到正面。但是按那些大佬的寫法，都是光源從側(cè)面照的時(shí)候才出現(xiàn)亮光，然后幾乎到很正面了才出現(xiàn)倫勃朗光。這還是很反直覺，我甚至去搜了倫勃朗光的出現(xiàn)角度。

最終我找到了問題所在，其實(shí)一開始我是有想到的，但沒想到會(huì)導(dǎo)致這種錯(cuò)誤。首先剛開始我們用的是三維的光方向，而我們在想要它和正面方向的點(diǎn)乘結(jié)果的時(shí)候，想要的是光方向的二維方向和正面的點(diǎn)乘。但是我們沒考慮到第三維的存在，所以即使在xz平面上光的投影已經(jīng)和正面方向重合了，但是他們的點(diǎn)積還不是1，所以結(jié)果也是錯(cuò)誤的。同時(shí)仍需要極度注意的一點(diǎn)是，投影之后如果不進(jìn)行歸一化，光向量的長度不對(duì)，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)果出問題，所以投影后要進(jìn)行歸一化。

最后，根據(jù)光照貼圖是從左側(cè)還是右側(cè)打過來，判斷光照貼圖的正反。

但是這里還有一個(gè)問題，也是我上面思考的那個(gè)角度問題。最終為了求證，我直接登錄游戲觀察?？梢宰⒁獾?，即使是背光，面部也是有一點(diǎn)亮的，然后經(jīng)過測試，我得出結(jié)論，原神游戲里面的SDF映射，不是簡單的直接從側(cè)面90度開始，而是和我想的一樣，從背面180度開始。我發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)的時(shí)候還是很開心的，因?yàn)槲铱吹哪切┐罄械膮⒖既际菑膫?cè)面90度開始，我經(jīng)過自己的觀察和思考，得出自己的結(jié)論，而不是生搬硬套，這是一種快樂的過程。

明白了正確的表現(xiàn)后，想要實(shí)現(xiàn)其實(shí)也很簡單。光線向量從背面180度到正面180度，它與正面點(diǎn)積的值是(-1到1)，想把它映射成(0到1)，想到什么沒有？很熟悉的映射了吧。

其實(shí)后面還有一種陰影mask圖，不過目前我還暫時(shí)不懂怎么用，所以先不用先。調(diào)一下陰影顏色后，面部陰影部分到此告一段落。