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title: 卡通渲染开发总览
date: 2023-12-08 09:59:57
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rating: ⭐
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# 目录
- [[卡通渲染相关资料]]里面的有原神、碧蓝幻想、罪恶装备、赛马娘、黑丝指的参考。
	- 做完基础功能之后，再逐个寻找新的功能点与方向。
- [[知乎FlashYiYi的卡通渲染分享]]里面有许多Fake技巧
- 参考对象分析
	- 星穹铁道
	- UnityChan
	- 破晓传说
	- 蓝色协议
	- 蓝色反射
	- 非人学园2
	- 少女前线2 追放
		- https://www.bilibili.com/video/BV1pt421H7EH/?buvid=38ddfe416af6e23f1aada0674f307e3e&from_spmid=tm.recommend.0.0&is_story_h5=false&mid=a0AUwJxrG%2FcYg0AorRjOGA%3D%3D&p=1&plat_id=116&share_from=ugc&share_medium=iphone&share_plat=ios&share_session_id=CD0CF499-8DF5-48F5-A03A-7A3AE61FFF3A&share_source=COPY&share_tag=s_i&spmid=united.player-video-detail.0.0&timestamp=1706754945&unique_k=44q6hra&up_id=140517136&vd_source=d47c0bb42f9c72fd7d74562185cee290
	- 明日方舟终末地
- 其他人的作品
	- [muro_cg](https://www.youtube.com/@muro_cg)
	- [Nevrwind](https://space.bilibili.com/397442)
		- 【【UE5动画】你会来的对吗？】 https://www.bilibili.com/video/BV1kw4m1e7qZ/?share_source=copy_web&vd_source=fe8142e8e12816535feaeabd6f6cdc8e
		- 【【UE5卡渲】椿 - K表情练习】 https://www.bilibili.com/video/BV1ay411b7Cm/?share_source=copy_web&vd_source=fe8142e8e12816535feaeabd6f6cdc8e
		-  卡通渲染晕染效果【【UE5】一些最近做的好玩的卡渲后效】 https://www.bilibili.com/video/BV1gi421v7HA/?share_source=copy_web&vd_source=fe8142e8e12816535feaeabd6f6cdc8e
- 动漫制作
	- 【日本最顶级的3D动画制作过程【GBC官方动捕制作片段】】 https://www.bilibili.com/video/BV1uM4m1U7CL/?share_source=copy_web&vd_source=fe8142e8e12816535feaeabd6f6cdc8e

>PS.  先实现一波Cel，之后再实现Thickly - Coated。

# 最近开发计划
1. [x] 添加ShaderModel
	1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/658700282
	2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/597568404
2. [x] 给材质添加一些属性
	1. [x] 移植ToonDataAsset。
		1. [x] MaterialInstance Override 完成
	2. [x] 添加BackFace Outline基础代码。
3. [x] 添加材质自定义Output节点。
4. [x] 给GBuffer结构体添加子ToonBuffer结构体。
5. [x] ShaderModel：ToonStandard 
	1. [x] 实现初版ToonStandard。
6. [ ] ToonOutline(后处理)
	1. [ ] ID、Depth、Normal Outline
		1. [x] FOV宽度适配
		2. [x] ScreenPercentage、DPI宽度适配（包括Editor Overrider）
		3. [ ] 后处理描边的内外描边问题。深度描边会描内部与外部。导致一些比较近的地方深度描边比较细。
		4. [ ] ToonOutlineDataAsset 添加深度&法线描边开关选项。
		5. [ ] ToonOutlineDataAsset ID描边实现。
	2. [ ] SDF Outline
		1. [ ] 将OutlineMask 16位 15位存储SDFOutline + 1位存储Mask。 
		2. [ ] https://www.shadertoy.com/view/4lfyR2
	3. [ ] BackFaceOutline
7. [ ] ToonPostProcess
	1. [ ] ToonBloom
	2. [ ] 实现一波Anti-Lut
8. [ ] ToonRimLighting
	1. [ ] 后处理边缘光
	2. [ ] Matcap
	3. [ ] ASoul边缘光
9. [ ] Reflection控制
10. [ ] GI
11. [ ] 阴影控制
	1. [ ] CustomDepth制作头发阴影偏移效果哦 https://zhuanlan.zhihu.com/p/689578355
12. [ ] ToonTranslucent
13. 添加Debug View https://zhuanlan.zhihu.com/p/668782106
14. [_UE5_ Shader Print系统](https://zhuanlan.zhihu.com/p/637929634)
15. GBufferView实现。
16. Toon Debug模式，可以让美术在材质进行进行简单的光照计算。
17. ToonShadow
	1. ![[星穹铁道中下巴阴影处理.png]]
18. 考虑往GBuffer中添加更多数据（考虑Velocity以及SingleLayerWater）
	1. ShaderMaterialDerivedHelpers.cpp（Shader宏）、GBufferInfo.cpp（GBuffer格式）BasePassRendering.cpp（950行，SingleLayerWater写入GBuffer格式相关）
	2. 确定一下SingleLayerWater中VSMFiter与DistanceFieldShadow对渲染结果的影响，之后在文档中说明。
19. 修复SIngleLayerWater的缩略图渲染渲染错误（双击会有一瞬间的错误产生）
20. ToonLumen、GI以及晕染效果实现。![[卡通渲染晕染效果.mp4]]

TODO:
- [ ] ShadingModels.ush 完善Hair高光、自定义高光
- [ ] 实现对应后处理效果的ComputeShader版本。
	- [ ] ToonOutline
	- [ ] RimLighting？


>修改标记方便后续删除备注//BlueRose Modify //BlueRose Modify End
>// Copyright BlueRose, Inc. All Rights Reserved.

# 渲染功能兼容的游戏
- [ ] 罪恶装备
- [ ] 原神
- [ ] 星穹铁道
- [ ] 绝区零
- [ ] 蓝色协议

# 卡通渲染引擎功能总览（按照渲染顺序进行排序）
- GBuffer For ToonShaderModel
	- [[GBuffer&Material&BasePass]]
- [[ToonShaderModel]]
	- ToonStandard
	- Thickly - Coated
- 描边
	- [[描边]]
	- ![[描边#实现功能]]
- 阴影
	- 
- 边缘光
- 其他特性
	- [[Toon眼睛渲染]]
	- [[Toon眉毛渲染]]

## 待实现功能
知乎提到的渲染功能：
- 发尖勾线 https://zhuanlan.zhihu.com/p/405518306
- SDF 描边 
	- https://zhuanlan.zhihu.com/p/113190695
	- https://zhuanlan.zhihu.com/p/360229590
- 屏幕空间深度边缘光 Screen Space Depth Rimlight 
	- https://zhuanlan.zhihu.com/p/139290492
- 原神实现 
	- https://zhuanlan.zhihu.com/p/435005339
- 遮挡时的模糊网点效果 
	- https://zhuanlan.zhihu.com/p/370140711
![](https://pic4.zhimg.com/80/v2-c28b540503341f32431aa34ad2a24fa7_720w.jpg)

![](https://pic1.zhimg.com/80/v2-0703306dff26079866330cdd3a3c2cd8_720w.jpg)

按照需求优先级进行排列： 
- [ ] Anit-Lut功能
	- [ ] Anit-ToneMapping
	- [ ] 完整的Anit-Lut功能（虚拟拍摄也会用到）
- [ ] 描边改进
	- [ ] 后处理部分，使用蓝色协议的方案
	- [ ] MultiDraw BackFace部分
	- [ ] 绘制轮廓方法落地：本村线、SDF
	- [ ] 使用添加MeshDrawPass的方式实现比较完美的BackFace
- [ ] ToonData与ToonWorldSettings改进
	- [ ] 增加多个SSS 预积分贴图功能
	- [ ] 将材质以外的参数都集中到ToonWorldSettings类中，以方便调节
- [ ] 面部光影方案改进
	- [ ] 在GBuffer中添加额外面部自定义法线
	- [ ] SDF面光方案
- [ ] 角色面部Anit-Perspective 与 手指放大效果
	- [ ] 模仿VRM4U的参数
	- [ ] 参考AnimMaker 
		- [ ] https://www.patreon.com/posts/56089741
- [ ] 后处理
	- [ ] 原神 辉光效果
	- [ ] TAA抗锯齿 => Responsive AA，解决Outline模糊问题
	- [ ] 影视级Bloom实现
- [ ] 眉毛效果
	- [ ] 可以考虑使用TranslucencySortPriority来解决
	- [ ] 通过MeshDrawPass实现眉毛最前显示效果
	- [ ] 实现眉毛描边效果
- [ ] 额发效果
	- [ ] 额发阴影效果（衣服阴影效果）
	- [ ] 实现半透明额发
- [ ] 天光与间接光处理
	- [ ] 为了防止环境光把角色照出立体感，所以计算环境光时，会把法线全部看作世界空间上方向来处理。同时增加了一些参数可以进行一些定制化调整。
- [ ] 使用顶点色与第二套UV来修改一些可以实时修改的效果
- [ ] 实现PBR <=> Cel 卡通渲染效果的参数切换
- [ ] 使用Kawaii插件实现柔体效果
- [ ] 后处理边缘光落地
- [ ] SSGI 卡通渲染适配？实现AnimMaker 中的一个效果

- [ ] 丝袜 https://zhuanlan.zhihu.com/p/636157482

[[厚涂风格研究与开发笔记]]
- ShaderModel
	- 分阶着色
		- 二阶化：
		- 多阶化：
		- 自定义次表面（暗部）颜色
		- 颜色过渡（羽化）：
		- lut：待讨论
	- 高光
		- 高光贴图
		- 高光颜色
		- 参数化高光形状
		- 多层高光
	- Shader内编辑法线
		- N=_scale * L + N
- 描边
	- 外描边：后处理描边 、 Mesh挤出 2种方式，原神采用了Mesh挤出。
	- 内描边：后处理、SDF描边、本村线 3种方式
	- 使用Mesh基础、后处理、模型绘制。（后处理传递Id贴图）
- 阴影
	- 自定义阴影颜色
	- 自定义阴影范围
	- 自定义阴影形状
	- 阴影过渡（sdf阴影）
- 边缘光
	- 边缘光是否受到光照影响
	- 多层边缘光
	- 边缘光衰减（入射角度更明显 or 背光角度更明显）
- 多光源支持
- 根据相机角度调整模型（非必要）
- 眼睛
	- 反射 环境反射或者matcap支持
	- 内阴影 AO实现或者画死的内阴影
	- 瞳孔 瞳孔缩放
	- 视差和效果 凹凸效果
	- 高光 自定义高光形状&位置
	- 高光流动效果
- 头发
	- 各项异性头发
		- 高光扰动
		- 高光贴图
		- 自定义高光属性
		- 高光天使环
	- 无各项异性头发
		- 自定义高光参数
		- 高光贴图
		- 高光天使环
- 特殊效果
	- 眉毛/睫毛不受遮挡
	- 自发光
	- 阴影内素描效果
- 后处理效果
	- 后处理 辉光效果
	- 之后提到了SunFlare，应该是那个屏幕后处理效果。卡通渲染很依赖体积光，所以自然会有好的效果，假也没关系，假才是对的。谷歌搜SNN Filter    https://www.shadertoy.com/view/MlyfWd
	- 旁边的Kuwahara应该是个类似的算法，64采样。

# 动画技法
- 三维动画里的仿二维动画抽帧技法教程:https://www.bilibili.com/video/BV1154y1j7tD/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.8&vd_source=d47c0bb42f9c72fd7d74562185cee290