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今天给大家带来UE5中角色风格化Shader的制作流程我是麦狗

Michal Patton谈到了Cadet项目背后的制作过程，详细介绍了建模和贴图管道，并解释了如何在UE5中制作角色的风格化Shader。




1介绍

你们好，我是Michael Patton。我一直都清楚我想在娱乐艺术领域工作。然而，真正吸引我接触3D艺术的是《Okami》等游戏和《Into the Spiderverse》等电影，它们将2D插图的所有优点融入到了3D世界中。

在Think Tank Training Centre的学习使我的技能远远超出了我的想象。我热爱学习的每一分钟。我的项目是一个很好的机会，让我更多地了解剖析我的灵感。
对我来说，2D总是比3D更有优势，因为它拥有更多的艺术自由度。但随着差距逐渐缩小，我想探索如何赋予3D角色一些插图品质的好效果。我的Cadet Shader的目标是使场景的灯光看起来是实时绘制的，并带出一些手绘纹理。这意味着使用虚幻引擎的后期处理过滤器，分解场景现有的照明设置，并重新组合它。
我创造的角色是基于令人难以置信的Adrian Bush的原画，如果没有我的朋友和导师的建议，以及其他令人难以置信的艺术家的分析，这一切都是不可能的。
这是Adrian Bush的原画:


2建模
虽然主要重点是shader，但在建模方面我也学到了很多。起初，我认为创建一个风格化的角色不需要使用精确的参照物。但事实并非如此，因为现实生活中有很多物体或面孔看起来就都很怪异，足以被 "风格化"。例如，瑞典军用摩托车夹克上的褶皱非常大，整体设计非常棒，因为它符合我的目标造型。此外，现代空军头盔的某些元素也有助于实现预期的美感。此外，我总能偶然发现一张具有独特特征的人的照片，与我的风格参考相吻合。每个人的外貌都可能有些与众不同，这一点非常吸引人，也增加了作品的魅力。

我使用ZBrush中的Ref Switcher来匹配我的参照物，在Marvelous Designer模拟的基础上进行雕刻，并一直努力使这个角色符合解剖学原理。不过，我认为风格化作品的优势在于可以打破一些规则。我的设计倾向于夸张，这样我就可以利用ZBrush的图层将其细化到"令人满意的中等水平"。

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3纹理
为了获得最手绘的感觉，我想像画师一样涂抹底色。所以我做了很多手绘，尤其是脸部纹理。我在底色中加入了一些光影值，并疯狂地在角色的衣服上添加褶皱。Thiago Vanuchi在纹理制作方面给我上了宝贵的一课，那就是有时手绘或没有花哨混合模式的图层要比程序化的锚点设置更直接、更艺术。别误会我的意思，这两种方法我都用过，但在这里能像真正的画家那样更有破坏性地工作感觉很好。程序化稍后会在shader中展示。
我绘制了灯光，以帮助区分较小的细节和物体。但我也想起Fred Arsenault教我调整整体渐变和色彩，以帮助突出人物面部这一焦点。

最重要的是，我使用了很多锐化滤镜。如果把滤镜调得很高，可能会出现像素化和奇怪的色彩破碎，但在我的情况下，它们是完美的解决方案，可以突出色彩变化，让笔触更突出。

在这里，你可以看到底色的图片：

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4规划Shader
像这样设置滤镜的方法有很多。不过，我认为每种方法都可以从分析艺术风格中获益。我花了一些时间整理2D艺术参考资料，以确定艺术家是如何按照自己的风格进行渲染的。
Adrian Bush在绘制光影过渡时使用了大量纹理笔刷。他一般似乎侧重于暗调和中间调，而不是高光。不过，我认为在有高光的地方，高光往往非常明显。正是这样的小提醒帮助我确定了我想要shader做什么。
我在技术方面所做的大部分研究都是基于Delphine Decuyper撰写的一篇论文。在整个项目中，她的作品就是我的圣经。Ben Cloward也是分解复杂shader主题的大师，他的视频让这个项目变得简单多了。
5Shader的制作
以下是我第一版和第二版Shader的图片。在我后来的材质混合版本中，一切都更有条理了，请看一看：

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我首先将场景的照明解构为遮罩。虚幻引擎的场景纹理节点只能抓取几次场景缓冲区信息。我可以通过将场景（post-process输入为0）除以基色来单独提取光照。下一个技巧就是改变这些值，屏蔽掉特定区域的光照。Nicolas Nin建议截图并在Substance 3D Designer中进行处理。这对我帮助很大，因为该软件更直观一些，而且更熟悉的节点是一个很好的测试平台。

我最初处理照明的方法是使用线性插值作为"色阶"调整来重新映射数值。虽然这需要大量的试验和错误才能找到合适的处理方法，但最终还是有效地达到了预期效果。此外，我还创建了一个材料函数来简化现有的三点水平函数。当时一切运行良好。
不过，后来我发现了曲线重映射节点的优雅之处。在最近的Shader迭代中，我采用了这些节点来重新映射光照。这种方法提供了一种更直观、更形象的工作方式，让我在创建锐利和柔和的阴影过渡时拥有更强的艺术控制力。

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通过重新映射照明，我可以将需要指定高光、中间调和阴影的区域分离出来。有了多个光照蒙版，我就能从Adrian Bush的作品中创造出独特的阴影形状。

这里有一个棘手的问题，那就是如何为这些照明遮罩添加笔触纹理。我可以在这些遮罩上乘法或添加可贴图，但它不会像我想要的那样附着在模型上。
大约在这个时候，我在GDC上遇到了Billy Deloe，他向我展示了他是如何在作品中使用世界位置偏移节点的。这对我来说意义重大，因为这意味着我可以完全程序化地应用这些纹理，而且无论摄像机在哪里，它们看起来都会很棒！使用类似的设置，我投射了一个可平铺的笔触，以精确地环绕这些资产。

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现在我有了这个可投射的片，我想把它与我的照明遮罩结合起来，让照明通道看起来像是画上去的。在将其加入或从照明光罩中减去之前，我使用LERP节点对其数值进行了处理。我对每个遮罩的可贴图进行了变暗、变亮和增加对比度的处理，使其看起来独一无二，并根据给定的照明通道适度地展示纹理。

值得注意的是，这种技术只对不动的物体有效。如果角色移动，投影就会显现出来。因此，为了解决这个问题，我发现将可贴图投射到角色材质的镜面反射中也能以类似的方式显示纹理。我使用镜面反射是因为它很容易通过场景纹理输入节点进行调用，而且一般来说，镜面反射在通过我的滤镜查看时几乎没有什么区别。

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回到将虚幻引擎的节点与Substance 3D Designer的节点进行比较的问题上，我经常使用LERP或IF节点来组合照明通道，这与Designer的混合节点类似。有了纹理照明遮罩作为alpha，我就可以在一串"混合"节点中将所有光照通道组合在一起。我发现IF节点的使用非常有趣，因为增加A=B容差后，还可以插入第三个照明通道。我并没有一直使用这些节点，因为IF节点确实会将遮罩锐化到二进制水平，而LERP混合则允许更多的空间或渐变。

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遮罩光照通道最初是场景的漫反射颜色，再加上一些附加参数，使它们看起来更亮或更暗。使用漫反射可以更容易地看到绘制的纹理贴图，但无法捕捉到多色照明或地表下散射等情况。

我最近开发的解决方法是使用整个场景，而不是仅仅依靠场景的漫反射颜色。这种方法让我能够应用一致的色调，并解决了只使用漫反射部分所产生的问题。
一切准备就绪后，我进行了几次反复试验，测试不同的色调颜色、照明级别和可平铺的缩放比例。

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6关于反射的说明
由于该Shader只处理基色，因此很难捕捉到反射。如果这是一幅画，我可以用小画笔在高光部分画上小点。当然，实时效果要麻烦一些。我希望角色的眼睛和护目镜上能看到一些小反光，这些反光会在不同的视角下移动。我发现可以使用"Reflection Vector"节点来实现。

通过将Reflection Vector插入斑点或斑纹可贴图的UV，我得到了看起来有点像高光点的东西。该节点可以将纹理包裹在一个表面周围，同时还可以根据摄像机的位置像真实反射一样进行扭曲。
在眼睛材质中，我只需在现有的基色上添加这一效果。同时，我在护目镜玻璃材质的基色和不透明度遮罩中加入了可平铺的反射矢量节点。除了一些污垢和划痕，玻璃的大部分都被遮蔽掉了，还有一个薄薄的菲涅尔，用于在瞥见的角度将玻璃边缘与模型的其他部分分开。这样一来，下面的几何图形就会清晰可见，并与滤镜的其他部分相得益彰。
在虚幻引擎中有很多有趣的技巧可以用来处理效果。这些技巧不仅可以帮助我获得我想要的反射效果，还可以让我对它们进行一些艺术性的控制，而这有时仅靠灯光是很难实现的！

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7组织材质层
起初，我的Shader存在的一个问题是很难分解图层和操作单个照明通道。我想把我的着色器放到材质层混合系统中，这样每个光照通道都可以成为自己的层，而且组织多个通道并单独控制它们也会容易得多。
多亏了我的朋友Hanlouw Pretorius的帮助，我才知道如何设置这一切。我将照明遮罩节点复制到材质层混合，并将调整场景色调和数值的节点复制到材质层。这样设置就简单多了，因为"材质层混合"系统负责遮蔽照明通道并将它们堆叠在一起。

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8总结
这个项目让我感到非常愉快，我还有很多技术急于探索。我的目标是为工作流程的开发做出贡献，使艺术家们能够专注于创作过程中他们喜欢的方面，同时为他们提供突破2D/3D媒体界限的自由。

- End -

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