MMD联动Unity学习笔记 Vol.35 Unity美术总监的技术分享

前言

    这期的笔记内容来自官方分享会中，Unity美术总监江毅冰带来的技术及经验的分享。江毅冰曾就职于美国著名皮克斯动画制作工作室和著名的游戏顽皮狗工作室，从事美术相关的工作。从皮克斯到顽皮狗，再到现在的Unity，她找到了现代电影的另一个方向，实时电影。她的团队使用Unity引擎制作了一部实时动画短片《发条乐师》。

实时渲染和现在动画电影的速度差距

    最近几年迪士尼和皮克斯发行的动画片都是运用同一技术，叫做Path Tracing（路径追踪）。它模拟的现实生活中灯光的物理原理。使动画画面更完美，更写实。可是对渲染速度来说，比2000年初还要更慢一些。

    我们用海底总动员2作为例子，平均下来运用Path Tracing渲染出来一帧需要大概30个小时，海底的片段会达到50到60小时一帧。而实时渲染的基本要求是30帧/秒。

    也就是说我们实时要比现在的动画电影渲染快大约30x30x60x60=325万倍

担起“魔术师”的重任

    尝试各种各样的方法来让画面变得更好，努力把角色的材质变得像电影一样。不断缩小与电影之间的差距。

使平面的模型看起来立体

    首先的挑战是单机的模型精度是有要求的，不能超过一定的Polygon，游戏中头发你不可能做到上亿的发丝，游戏中的头发发丝是平面的，我们要让它看起来更立体，我们要尝试改变模型的Normal（法线），运用事先拷贝下来的detail（细节）阴影，结合游戏普通的低精度的阴影，编写漫反射模型。

充分发挥“实时”的优势，加快制作流程

    实时渲染制作，我们可直接看到结果，我们在这个基础上任意进行修改，而且整个过程时间很短。这在传统动画制作中，首先你要在ZBrush一点点的进行雕刻，在每一个角度渲染很长时间。我们在设置好制作流程后，可以充分发挥实时渲染的优势。

    另一个例子，我们在《神海4》里面的一个场景中，当角色进入场景后，它的衣服首先会被打湿，当雪越下越大的时候，然后衣服一点点被雪覆盖。

更多的细节

http://advances.realtimerendering.com/s2016

为什么实时渲染是动画电影制作的未来？

• 对于艺术家，特别是材质，灯光，特效：

  大幅度减少在渲染上的消耗时间，意味着我们可以把精力聚集在画面上。艺术指导可以第一时间看到成品。更改画面会容易很多。

• 对于制片商 

  实时渲染减少了对于人员，时间的消耗，从而大量减少开支。现在一部高画质的动画电影要花费1到2个亿美元的制作成本。而现在看电影的人越来越少，电影制作不得不减少开支。

• 可以转为游戏以及VR，AR的作品：

  游戏，VR和AR都是实时渲染的，所以制作实时渲染的影片之后，可以进一步改为游戏，VR和AR作品。你的作品可以占领更大的市场空间

实际渲染和现在动画电影的画质差距

    实际渲染在灯光和引擎上面，可以拷贝下来的DDR和PBR的应用，然后后处理的Post Processing，在实际上的渲染和电影的差距是非常小的。但是有些方面是比较落后的，比如角色的毛发，细节的阴影，半透明的需要折反射的材质，在实际渲染上是比较难对比的。

实时渲染的进步速度

    2007《神秘海域》第一部与2016第四部的差异，比起Pixel在2007的《鼠王》和2016年的《海底总动员2》，进步是巨大的。虽然动画电影也有进步，渲染时间也大幅度加长，但是对于一般观众来说，差异也不是那么大。按照 这样的发展速度，再加上实时渲染的种种优势，画质将来也会赶上现在的电影。

顽皮狗接近电影画面的实时渲染作品

    2016《最后生还者》和2014年《神秘海域4》的预告片，一般很多人不相信是实时渲染的，事实上两段影片都是实时渲染。

现在是研发制作实时电影的最佳时机

    现在创造与传统动画电影不同的实时渲染电影，可以改变实时渲染的历史，皮克斯在1985年时2D动画电影风靡的时候，开创了3D电影的历史。江毅冰希望通过实时动画短片得到磨练，再由短片延长为动画电影。

为什么选择了Unity？

• 渲染的画面质量

  Unity在近年来的画质有很大幅度的提高。

  Unity重写了关于高端引擎的部分，主要面对3A游戏，PC游戏和实时电影。

  HDRP在光影方面的进步是非常大的，它的效果已经很接近电影了。

• 动画的质量

• 在有限的资源下创建很好的团队

  现在的皮克斯，迪斯尼，顽皮狗的团队不是一天两天创建的，如果你需要好的作品，就一定要有好的团队。Unity比较适合独立的小团队，Unity里面的插件对实时渲染很有帮助。

实验性De-lighting Tool（去光阴工具）

    我们现在可以用拍照的方法进行建模，这样的方法弊端是拍照会有阴影。现在Unity给我们一种实验性的功能可以去除照片中的阴影，让场景看起来更加逼真，非常实用。有了这项功能我们可以通过扫描现实中的场景，来快速的搭建我们的场景。

如何达到最好的动画效果？

Alembic（蒸馏锅）文件的支持

    Unity对alembic的支持，现在的动画制作有两种方式，一种是K帧，一种是动捕，比如特效电影或游戏，比如《阿凡达》《神秘海域》《最后生还者》都使用了动捕，而传统动画中通常用K帧的方法来制作动画。

    Alembic是现在比较流行的数据缓存的一种文件格式，通常使用Alembic在各种3D软件中里面导入导出，Unity也在早期就支持了Alembic，现在已经比较成熟。假如我们已经有了对动画制作比较熟悉的骨骼绑定师和动画师，他们不需要懂得实时引擎的知识，只要将动画在3D软件上调整好，再使用Alembic插件导入Unity，动画的质量不会受到引擎的局限。另外，还有一些动画特效，比如布料，液体，你可以从Houdini里做出来，再导出Alembic文件。值得一提的是，Alembic我们一般可以通称为abc文件。

Collab（合作插件）

    江毅冰的团队来自世界各地，他们的合作就使用了这款Collab插件，团队成员可以看到项目的更新，这对于项目的创建有非常大的帮助。

下面我们欣赏一下《发条乐师（Windup）》的短片截图