3D向2D的探索 從賽馬娘開始淺談遊戲中三渲二技術的應用

近年來隨著手機性能的逐漸提升,手機遊戲逐漸開始瞭從2D像3D的轉變,而在這個過程中,二次元風格的手機遊戲卻並沒能像其他手機遊戲一樣迅速的完成轉型,而是直到現在都處在3D與2D混雜的情況下。這種與日本動畫制作如出一轍的現狀其原因也非常簡單,即受眾對2D風格的嚴重傾向。

3D向2D的探索 從賽馬娘開始淺談遊戲中三渲二技術的應用

包括我在內的大部分動畫愛好者都本能的對3D渲染動畫風格人物有著一種抵觸情緒,這種抵觸情緒可能是由於早期3DCG技術的不成熟,也可能是因為3D渲染的畫面風格與2D的畫面差別過大,但無論原因如何,這種群體性的對於3D的抵觸是切實存在的問題。

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(寫實渲染的受眾和三渲二的受眾並不相同)

而也正是為瞭應對這種情況,在近年來三渲二技術開始在手機遊戲中獲得瞭越來越廣的應用,在很多遊戲中我們都能夠看到三渲二技術的身影。那麼究竟什麼是三渲二技術?遊戲廠商又為什麼樣使用三渲二技術?今天就讓我們以《賽馬娘》,《原神》,《戰雙帕彌什》等市面上有不錯成績且技術上各有特點的手機遊戲為例,一窺三渲二技術在手機遊戲上的嘗試。

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聲明:本文中所有與遊戲相關的舉例均為說明需要,不存在任何主觀情況下對遊戲的貶低或諷刺,如文中有相關內容對該遊戲粉絲造成瞭不快還請海涵。

三渲二技術或者說卡通渲染技術是3D渲染技術的分支,其核心目的就是用3D渲染來還原2D的畫面效果。因此,在分類上三渲二屬於Non-photorealistic rendering(非真實渲染,下簡稱NPR)的一部分,在定義上與通過3D渲染水墨,油畫等風格的畫面同屬一類,不過我們一般說的三渲二指的還是以渲染日本動畫風格的畫面為主,因此下文提及的三渲二也都在這個小范疇內。

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(《大神》的渲染風格也屬於非真實渲染)

那麼三渲二的畫面風格又是怎麼實現的呢?這一點其實說起來並不困難,無非是用算法柔化陰影,忽略小塊陰影,並在材質和貼圖上多下些功夫。不過一般說起來簡單的事情做起來都並不簡單,三渲二技術的實現也是如此。而造成三渲二畫面制作較難的一個主要問題就出在瞭陰影上。

在傳統的3D渲染上,陰影的渲染是基於真實的物體結構的,這樣的渲染方法呈現出的結果會相對契合我們現實中的光影環境,但是卻難以和傳統日本動畫中的明暗表達相契合。之所以會出現這樣的問題是因為在現代日本2D動畫的上色脫胎自傳統的賽璐珞上色,因此為瞭節省成本且最大程度的美化角色,畫面往往會采用大色塊的方式來表達角色身上的陰影變化,這種情況下的光影變化與現實中的相比會有很大的區別,最大的特點就是脖子和頭發。

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(傳統賽璐珞上色)

在現實中我們脖子的陰影變化是受到骨骼結構和環境光綜合影響的,因此陰影往往並不會覆蓋整個脖子,而是會有明顯的區塊劃分。但在日本動畫中則是這樣的:

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脖子會整體被陰影覆蓋,這樣的上色方式不僅會使得上色難度較低,也會使得人物的頭部得到突出展現。而在3D渲染中想要實現類似的效果就需要專門對陰影區域做出調整,從而提升陰影的覆蓋范圍。

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除瞭脖子以外,頭發也是一個難題。在所有動畫的任務設計中,“頭發”這一元素都是分塊設計的,也就是用塊狀的方式來對頭發進行歸納,從而降低作畫難度。在3D渲染中這本來應該是一個優勢,畢竟分塊渲染的話在對算力的要求上要比寫實渲染低不少,可是在光影上依舊是存在著很嚴重的問題。在日本動畫中你很難找到一個角色的陰影是完全符合光影邏輯的,絕大部分情況下角色頭發的陰影都是在參照現實中光影關系的基礎上根據實際需求進行瞭大刀闊斧的改動,有些比較極端的可能頭發幹脆就沒有什麼光影效果。比如無論怎麼動都不會發生變化的高光就是一個例子。

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(在《利茲與青鳥》中角色的光影運用受到瞭極大的限制)

為瞭實現還原這一效果,絕大部分采用三渲二技術的人物模型的頭發都是“自帶光影”的,簡單來說就是在繪制頭發的貼圖時就將一部分基礎光影效果和高光部分畫上去,從而實現動畫中基本不受環境影響的光影效果。

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(在《賽馬娘》中角色頭發的高光和基礎陰影就是畫上去的)

說瞭這麼多,各位讀者應該也都對三渲二技術在實現上的困難有瞭一定的認知,那麼既然三渲二實現起來並不容易,遊戲廠商又為什麼要采用三渲二制作遊戲呢?

我們可以大致將原因歸納為三個關鍵詞:“受眾”,“性能”,“效果”。

受眾很好理解,大部分采用三渲二技術的遊戲本身的受眾就是二次元文化的愛好者,就像文章開頭所說的,對於這一部分玩傢來說本身對於3D寫實渲染是有一定的抵觸情緒的,因此在選擇時會更傾向於畫面接近2D風格的遊戲,因此在商業上來說采用三渲二技術制作遊戲可以說是一種在貼合受眾群體的行為。

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(大部分采用三渲二的遊戲都在這個范疇內)

而除瞭貼合受眾外,三渲二技術也是較為適合現階段手機等移動設備性能的一種畫面風格。雖然三渲二技術在制作階段會存在一定的困難,但是與之對應的是在實際的遊戲過程中對於設備性能的較低要求。這是因為三渲二技術為瞭實現類似日本動畫的畫面效果會刻意降低畫面中的畫面細節,從而降低瞭設備在進行渲染時的算力要求。這也是采用三渲二風格的遊戲往往能夠更容易獲得更高幀數的原因。

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更少的畫面細節除瞭能夠帶來更低的性能要求外,也能夠在同環境下帶來更好的畫面效果。對於現在的大部分手機遊戲來說,手機的性能是過剩的,因此當模型渲染本身占用的算力較小的情況下就能夠將更大的精力放在各類特殊效果的呈現上,從而實現比寫實渲染更好的畫面效果。

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當然,現階段純粹的三渲二風格也同樣存在不少的問題,在很多地方還有著繼續研究與嘗試的空間,本文也並沒有涉及為瞭實現三渲二風格需要在模型本身諸如在特定角度下的形變,以及一些誇張化的表達等更深層次的技術。綜合來看,三渲二依舊是一種年輕的技術,它代表著3D渲染向著2D風格的嘗試,也代表著技術,市場以及受眾三者間的別樣平衡。希望在之後三渲二技術能夠有長足的進步,也希望日後我們作為消費者能夠遇到制作更為精良的采用三渲二技術的遊戲作品。

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