用虚幻引擎5为《幻塔》定制高品质动画流程风格化渲染管线

效果展示

角色渲染流程

1. 渲染流程拆解

• 2D原画分析->风格制定与效果拆解

• 基础二分->实现初步立体感，确定画面调性

• 场景投影->反映角色与环境的交互

• 多光源->展现丰富的环境光源信息

• 高光->表现材质属性，提升画面高亮阈值

• 全局照明->让角色融入环境

• 边缘光->凸显立体感，增加画面层次

• 眉眼细节->透眉和透瞳让角色表情更灵动

• 描边->增加角色细节层次与结构性

2. Ramp二分色：基于半兰伯特的Ramp二分色系统

• 通过修改Ramp贴图和Shadow Offset（阴影偏移参数，决定阴影面积大小）锚定整体亮暗结构

• Ramp Curve Atlas写入后处理体积供场景镜头切换

3. 整体阴影方案

• 阴影贴图：在贴图中绘制常暗部分，如发缝、衣服褶皱

• 深度偏移自阴影：偏移屏幕空间深度图，比较偏移后的深度和当前深度（本质上是平面处理）

• 半程向量自阴影：用半程向量作为光照方向替代原来的平行光方向，避免在某些光照情况下阴影面积过大

4. 面部阴影方案

• SDF贴图阴影：通过比较光线方向与SDF贴图中的距离值来决定某个像素是否在阴影中

• 头发阴影：偏移头发的遮罩，根据光照方向投射到脸部；并根据深度图屏蔽脸后头发的阴影

• 场景物件投影：场景物件的阴影经过模糊化处理，让投射到脸部的阴影更柔和

5. 整体高光方案

• 一套PBR和一套NPR高光，在不同情况下分别使用或混合使用

• 头发高光方案
• 尝试了三套高光方案

• 眉眼细节
• 透眉和透瞳，通过逐材质的叠加Pass通道，让眉眼在头发上方出现
💡
注：除了逐材质Pass叠加，还有深度偏移法；在渲染时对眉毛和眼睛的深度值进行微小偏移，使其在头发之前显示。

场景渲染流程

1. 场景效果拆分

2. 场景高光

• 结构高光：计算模型的曲度，生成Mask，用以提亮边缘、暗示形体

• 边缘光
• 基于Shadow Mask（屏幕空间深度图）的边缘光
• 基于球法线的N*L遮罩，噪声图影响边缘光，增强手绘感
• 菲涅尔边缘光提亮，增加层次感，模拟反弹GI

3. 场景描边

• 根据深度（远近）将描边分为3级；并对中近景的描边做抗闪烁处理和风格化处理

• 远景：屏幕空间深度描边

• 中景：屏幕空间深度描边+Id描边

• 近景：屏幕空间深度描边+Id描边+法线外扩描边

4. 多光源处理

• 利用给每个光源设置Id来决定光源的表现效果
• Id == 0：晕染灯光，纯亮度晕染而不产生阴影
• Id == 1：二分灯光，会产生阴影
• Id == 2：仅产生边缘光

• 全局光照
• 对原生lumen的全局光照进行法线抹平，减少立体感过强破坏动漫感
💡
注：法线抹平是一种用于使模型表面看起来更加平滑和自然的技术，通过计算每个顶点的相邻面的法线的平均值来平滑法线。

5. 环境反射

• PBR会的高光反射环境信息，风格化渲染中反射会被降频，色块感强

• 添加仅基于反射的Kuwahara滤镜，对反射做色块化处理

6. 额外HDR高光

• 由于降频降低了反射的能量，添加额外HDR高光弥补损失的亮度信息，以确保材质质感正确

后处理

1. 后处理效果拆分

2. Diffusion柔光

• 柔光滤镜通过扩散入射光，使得图像的亮部变得模糊，让图像更柔和

• 对SceneColor做模糊之后用“变亮”的方式叠加，只会提升暗部的亮度

3. 背景透光

• 背景光远远超过角色本身的亮度时，使用这个效果可以营造角色被光包裹的氛围

• 用角色Mask将场景中的角色剔除，再进行模糊，把模糊后的图像叠回Mask，再用柔光叠回角色

3. 暗部晕染

• 让亮部的颜色过渡到暗部，解决暗部过于“沉闷”的问题

• 模糊阴影遮罩，将模糊结果叠入原阴影，再混合到Scene Color中