用圖形學(xué)分析《三體》畫面為什么觀感奇怪(科普向)
布料材質(zhì)與模擬
布料材質(zhì)部分:

以這位角色的衣服材質(zhì)為例,在褶皺處有明顯的高光,看上去給人一種一種奇怪的感覺,那么很可能是在制作時(shí)使用了較為簡單的著色模型,這里以Blinn-Phong模型為例:

Blinn-Phong著色模型是有上述三項(xiàng)組成的,分別是:Ambient環(huán)境光,Diffuse漫反射以及Specular高光,這樣的著色模型雖然可以正確顯示光照的效果,但會導(dǎo)致看起來有一種塑料感。
在Blinn-Phong模型基礎(chǔ)上,衣服旁的AO(環(huán)境光遮蔽:即通過類似陰影的黑色貼圖加強(qiáng)物體的縱深關(guān)系)就構(gòu)成了《三體中》衣服材料的模擬
相對于更加高級的材質(zhì)(以BRDF為例),缺少了對粗糙度的調(diào)節(jié),即微表面法線分布的調(diào)節(jié),法線分布越雜亂,越多的能量就在表面之間的相互彈射中消耗掉了,那么彈射出去的能量就更小,反射光就更少,看上去就更粗糙

更加高級的方法是把布料作為像云一樣的散射介質(zhì),在布料體積中用BRDF進(jìn)行光線的解算
除此之外,在衣服材質(zhì)上并沒有使用法線貼圖或凹凸貼圖來顯示衣服上的褶皺,而是看上去十分平整


除了布料材質(zhì)包括動(dòng)畫中的木頭,金屬材質(zhì)都或多或少存在調(diào)參不精細(xì)/BRDF不準(zhǔn)確的問題
在布料的模擬部分:
在《三體》中大部分的衣服都比較貼身,因?yàn)樗械牟剂暇c人物的骨骼綁定,并沒有單獨(dú)做布料的物理解算,要么是沒有褶皺,要么就是美術(shù)資產(chǎn)提前做好的固定褶皺
布料解算運(yùn)用的就是初中學(xué)習(xí)的胡可定律即,把兩質(zhì)點(diǎn)的布料當(dāng)作彈簧并在兩質(zhì)點(diǎn)間加上一些方向運(yùn)動(dòng)的限制,而且如今的開源物理引擎很多,還是沒想通為什么不用布料解算

2.皮膚材質(zhì)模擬

并沒有使用BSSRDF方程對皮膚的的SSS(次表面散射)效果進(jìn)行解算,而只是最普通的著色模型,導(dǎo)致人物皮膚涂抹感嚴(yán)重,這也是塑料感的來源之一

3.光照部分
三體的大部分場景都使用的是局部光照,而沒有采用全局光照(光線追蹤等)進(jìn)行渲染,給人的觀感是蒙上了一層BBC濾鏡
高情商:大部分場景是末世主題風(fēng)格
低情商:光照渲染縮水,用陰天代替光線的折射與散射

讓我想起閆令琪老師的一句話:場景越黑代表技術(shù)越不行

可以看到箱子側(cè)邊反射的不同顏色的光,而在《三體》中的場景要么是自發(fā)光物體的直射,要么就是廢土風(fēng)格渲染
陰影:
陰影過于銳利,沒有使用軟陰影(例如PCF)過渡,導(dǎo)致畫面切割感強(qiáng)烈

比較以下兩圖:


同一輛車對半透明材質(zhì)的渲染效果不同
除此之外還有一些缺失陰影以及光滑地面不產(chǎn)生倒影就省略了
4.總結(jié)
《三體》在一些宏大場景的渲染還不錯(cuò)

但作為一部離線渲染的動(dòng)畫單論渲染質(zhì)量對比幾年前實(shí)時(shí)渲染的游戲甚至都有一些落后,在細(xì)節(jié)方面無論是人物的面部表情3D資產(chǎn)的細(xì)節(jié)程度(尤其是離鏡頭較近的美術(shù)資產(chǎn))都與行業(yè)先進(jìn)水平差距較大,宏觀方面光照以及陰影較為敷衍,還是希望后幾集的劇情可以給觀眾帶來驚喜吧