【虚幻引擎开放日】《救赎之地》角色PBR工艺全揭秘，吸引来一位“重磅”神秘玩家…

精华修改于2019/05/114.2 万浏览综合

各位hero大家好，《救赎之地》在A测结束后，有幸参与了一个神秘的交流会：2019虚幻引擎技术开放日Unreal Open Day，在交流会上，我们收获丰厚，不但和世界各地的Unreal引擎开发者交流见解，还以《救赎之地》为例，由我们的高级艺术总监陈卓先生上台分享了UE4移动端角色PBR材质渲染经验，让大家更加了解这款游戏。

Unreal Open Day 是由 Epic Games 中国倾力打造的面向虚幻引擎开发者的技术分享活动，是引擎行业规格最高、规模最大、阵容最强的年度盛会之一。悠米互娱从创立之初就专注于最高品质的次世代手游研发，在UE4引擎上积累了长期的使用经验，并搭建自主开发框架Faith Framework，在《救赎之地》中，我们基于自研框架打造出比肩主机级画质的场景和体验，这得益于对虚幻引擎技术的理解和掌握。今天整理出来，跟各位Hero分享，我们的角色品质是如何打造的。

一、角色PBR材质的品质要点

【材质渲染效果关注点】

立项之初，我们做过复杂程度很高的材质，实践证明，在前面最好不要投入太多的注意力在拓展材质算法上，而应该多花一些时间和精力在UE4封装好的基础的PBR渲染下材质的表现效果上，这个更重要一些，这方面我们也是走了一些弯路。

【角色风格】

我们的角色风格，是美型的造型，加上伪真实的材质。美型的造型，因为今天我们不主要聊风格，所以两个关键词一带而过，就是高颜值，加标准九头身。伪真实的材质我们重点解释一下，伪真实的材质是介于卡通材质和真实材质之间的一种材质形态，它不像卡通材质，会高度概括材质细节；也不像真实材质，会表现过多的岁月痕迹及使用痕迹，当然也不是完全没有，会控制在一个合理的范围之内。

【材质制作规范】

我们的材质制作规范严格限制了敏感区域的材质取值频率，并且对常用的非金属材质光泽度取值范围进行了整理和归纳，我们重点说一下这个材质制作规范是怎么来的。一开始我们就发现，不同渲染器渲染效果是有差异的，外部渲染器我们以SubstancePainter内置的Iray渲染器为例。

Iray渲染器的渲染效果只与环境有关，也就是最近热度比较高的光线追踪；而UE的渲染呢，无论是Shadermode4、5的PC渲染，还是ES 2、3的移动渲染，金属材质的表现效果与天光无关，除了高光的那一点受方向光和点光源的影响之外，其余全由环境来决定，也就是反射球。而非金属材质呢，则由天光、环境光、方向光和点光源共同决定的。

这完全就是两套不同的渲染算法，所以有出入是必然的。那我们又有强行统一的需求，统一气质，不是统一效果。我们还是期待在静态渲染器中可以有更好的表现，用来满足我们渲染宣传素材的需求，这也是为什么我们要统一的原因。这是我们和黑鲨合作英雄的渲染效果图，所以我们不会做阉割外部渲染器算法这种事情。

在这种情况下，我们使用了抽样统一对比法

具体的做法，是在：

金属度为0，光泽度为0.4的情况下统一照明环境，我们认为这是标准非金属；

金属度为1，光泽度为0.1的情况下，统一反射环境，我们认为这是标准纯金属，纯锡、纯铜、纯铁、纯钛。

于是，我们得到了角色展示界面的光照策略：

天光照亮世界，方向光和电光源无论主辅提供基础照明，反射球提供反射环境。

以及一套三个不同渲染器下的材质表现模型。

在三个不同渲染器下材质表现模型的基础上，我们仔细进行了差异性总结，基本上就是在边缘区域和极限区域会表现出来比较大的差异性。然后再结合我们的目标，我们的目标是得到的这套纹理，是一套可以通过调节参数的方式，兼容不同渲染器效果的色值集合，那首先要做的事情，就是严格限制差异性较大区域的材质取值频率，并且对常用的非金属材质光泽度取值范围进行整理和归纳，同时，对金属材质和非金属材质的光泽度进行微调。

另外值得一提的是Specular这个参数，在UE4中是有效的，并且需要单独制作，它决定了非金属材质对光的敏感程度。再有金属材质这个参数是无效的，所以习惯上在制作的过程中这个参数我们要归零。

【材质搭配原则】

我们的材质搭配，符合6 3 1原则。

具体的内容：

6 无论哪种形态自以为是材质，我们希望它占比要过5，最好能到6。

3 其余所有辅助材质的集合，我们希望占比要过3，并且同时符合6 3 1原则。

1 特殊材质及挑亮功能的材质，占比不能超过10%，因为这些材质我们往往要去特殊区域取值的。

在这套原则下，我们鼓励尽可能多的材质丰富进来。我们全部的角色工作流都是在这套原则下产出的。这是我们自动人形丽幕府将军皮肤的概念设计（我是不是暴露了什么？），我们可以看到她的材质搭配方案，是以日式和风涂漆挂甲的甲片为主的一套材质搭配方案。

二、角色PBR材质表现

【基础PBR材质金属：未来科技纳米战甲】

塑造敏捷性英雄，大面积的金属铠甲覆盖，又要不失灵活性和轻便型，那这种材质则是首选。它重量轻，几乎消灭了一切繁重铠甲的弱点。穿戴速度快，平时化为金属颗粒藏于体内，战斗需要的时候析出体表形成战甲，这是非常酷的，所以我们的角色展示界面也会重点体现这些细节。再有就是材料的变形能力，可以满足多种功能的需求，包括但不限于武器变形以及铠甲的再生修复功能。最后搭配碳纤维的紧身衣，凸显科技感。

【基础PBR材质皮革：修身亮漆皮】

漆皮是一种具有强烈视觉感受和风格特征的材质，具体的做法是用淋漆的工艺加工皮革表面，使之色泽光鲜。那我们来拆解一下这种强烈的视觉感受，我们认为强反射和修身褶皱是构成这种强烈视觉感受的主要因素。强反射保证强对比关系，以及细节丰富度。修身褶皱则体现人体曲线的美感，其实就是给人一种特殊材质的人体美感，UE4示例工程里的搪瓷小白人也是同样的道理。

【基础PBR材质皮革：真皮大衣】

男士真皮大衣，我们选择牛皮作为原材料，然后从光泽感、褶皱、纹理三个角度来诠释。强对比关系要做就做到极致，所以我们在黑色牛皮大衣的基础上加上亮光二字。固色工艺决定皮革表面光泽度。固色剂的主要功能，是防止皮革褪色、增强皮面耐水性、调整皮面光泽度。我们想要的这种亮光皮的效果就是使用了100%亮光固色剂固色的效果。褶皱有丰富细节、制造疏密、强调结构转折、交代使用痕迹等特点。

不同皮质褶皱效果不同，这个在雕刻的过程中要重点体现。猪皮最硬，褶子最大，羊皮柔软褶子细腻，牛皮介于两者之间。考虑到猎魔人常年猎魔在外，肯定不会做皮革养护，浸水浸油都会使皮革变硬，所以我们雕刻的也会更硬一些。纹理则是以牛皮皮肤纹理为主，提供基础细节。以及一些使用造成的纹理，这些纹理构不成褶皱，它可以丰富细节、丰富疏密关系、交代使用痕迹。

【特殊材质：皮肤】

说到皮肤，次表面散射则是高级的代名词，移动端我们只能模拟。在保证移动端可实现行的情况下，我们把皮肤的次表面散射效果拆解为几个特征：首先是全局的次表面效果，具体到每一个毛孔，都会有光线反射出来。然后是薄的区域的次表面效果，以及毛细血管丰富区域的次表面效果。

根据这些特征，我们设计了解决方案：

1.首先输入一个三元向量作为光源方向，计算光源方向和模型顶点法线的点积，计算结果用来区分受光面。

2.输入一个全局的次表面散射纹理，以自发光的形式，在受光面模拟全局的次表面效果。

3.输入一个Thickness纹理，以自发光的形式，模拟比较薄的区域的次表面效果。

4.在AO的基础上稍作调整，同样以自发光的形式，在受光面模拟毛细血管丰富区域的次表面效果。

5.最后整体调节这些效果，找到一个比较舒服的皮肤的状态。

【特殊材质：头发】

人头发的造型是非常复杂的，平均每个人有十万根以上的头发，那这些头发在光的作用下效果也非常丰富。在移动端我们不可能把每一根头发都表现出来，这就需要用一些特殊的方式来模拟这些丰富的高光效果。默认光照肯定无法满足我们的需求，我们要自定义高光的位置、宽度、颜色及强度，我们要丰富高光的细节。

针对这些目标，我们设计了解决方案：

1.首先，输入一个三元向量作为光源方向，计算光源方向和模型顶点法线的点积，计算结果以UV的形式输入到一个渐变纹理中来，制造高光。

2.添加调节节点，使高光的位置、宽度、颜色及强度可以控制。

3.输入一个Noisy纹理，添加一个UV偏移，丰富高光细节。

4.最后重复三次，整体调节这些高光效果，区分主次。

5.再有就是我们使用了一个DitherTemporalAA节点制作头发的半透明效果，这是一个使用Mask形式模拟半透明效果的节点，它可以节省一些性能开销。

【神秘玩家现身】

以上就是以《救赎之地》为例，在Unreal Open Day进行的演讲内容，分享了UE4移动端角色PBR材质渲染的经验。《救赎之地》基于UE4引擎打造，在工艺上下了很多功夫，在今年的引擎开放日上也收获丰富，吸引到大家的目光。在众多“硬核玩家”中，我们发现了一位神秘的身影，他专注的样子特别可爱~

这个熟悉的背影，就是Epic Games创始人兼CEO Tim Sweeny先生，今年的虚幻引擎开放日，Tim Sweeny先生以State of Unreal作为第一个主旨演讲，为本届虚幻引擎开放日的精彩议程拉开了序幕，也带领众多虚幻开发者回顾了过去一年的成果与进步。

Tim Sweeny先生可以在交流会上了解《救赎之地》并予以赞赏，是我们的荣幸，也是对《救赎之地》产品品质的认可。使用UE4引擎使我们在追求高质量产品品质的过程中，得到了非常大的助力，我们十分感谢。同时，品质也是有别于风格的，做风格是审美驱动，可以仁者见仁，但是做品质是绝对的，就好比所有得以传世的工艺美术作品，Idea是一方面，品质上一定是上乘之作，这是《救赎之地》正在努力的方向，也是前进的目标。此番开放日能和Epic Games合作，并吸引到Tim Sweeny先生这样的神秘“硬核玩家”，是对我们极大地鼓励，我们来年再会！