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title: 厚涂风格渲染文档
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date: 2022-09-13 15:25:32
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excerpt: 摘要
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tags:
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rating: ⭐
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# 厚涂元素分析
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# 原理说明
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## Material
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>与ToonStandard、ToonHair不同，Roughness与Metallic的作用恢复成UE默认的逻辑。
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这个材质可以理解为在一个Lambert材质上叠上了一层层的效果。
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- BaseColor：基础颜色贴图
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- Metallic：控制反射强度。
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- Roughness：控制高光形状
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- Specular：控制高光强度。
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- Opacity：具体参考[[#Material#Opacity]]
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- ShadowSideColor（ToonSkin为SubsurfaceColor）：次表面颜色贴图，用于控制身体各部位的次表面颜色。比如嘴唇、手指等部位因为毛细血管较多会显得比较红。美术需要根据需求进行绘制。
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- ToonDataA：
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- R：ShadowOffset，用于偏移赛璐璐的光影分界面位置。 ToonSkin未使用。
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- G：用于指定ToonDataID，与ToonWorldSettings中ToonData的Index对应。
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- B：为天光渲染结果与ShadowSideColor的混合因子。ToonSkin未使用。
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- A：未使用
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- ToonDataB：
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- RGB：OutlineColor
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- A：OutlineMask
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- ToonDataC：
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- RGB：描边用的IDTexture
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- A：OutlineWidth
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ToonCustomOutput：
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这3个参数与间接照明有关（体积光照贴图）因为没有对应场景所以没办法进行测试。
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- InSubsurfaceColorForIndirect：修改次表面颜色对于DiffuseColorForIndirect的影响,默认为0,也就是不影响。
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- InDiffuseIndirectLightingMask：漫反射间接照明Mask
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- InSubsurfaceIndirectLightingMask：次表面间接照明Mask
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### Opacity
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该贴图用于控制次表面的Transmission所使用的的预积分Ramp（值越大次表面颜色会越明显）。使用Marmoset Toolbag烘焙出曲率贴图Curvate、厚薄度贴图Thickness为基础进行辅助绘制最终得到Opacity贴图。
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我们需要对贴图进行Clamp，去除较低的颜色（Thickness选择大腿处的颜色为最低颜色），之后将其重映射。
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Curvate贴图我们只需要0.5~1部分的数据，所以在Clamp(0.5,1)之后再将其重映射。
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## ToonWorldSettings说明
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为了解决延迟渲染不能传递大量参数的问题，本人设计这种通过ID查询对应全局贴图来获取数据的方法。对应的参数在ToonRenderingWorldSettings中设置并且绘制即可。
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ToonData目前只有2个参数是有效果：
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- FalloffRampCurve：控制光影过渡曲线。
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- BloomMultiplier：控制指定部位的“辉光”效果的强度。
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ToonSkinData：
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- FalloffRampCurve：控制灯光光照的光影过渡曲线。置空则使用默认的**Lambert**衰竭曲线进行计算。
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- TransmissionRampCurve：控制灯光光照的次表面效果的渐变曲线。置空则使用**1-Lambert** 衰竭曲线进行计算。
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- SkyLight
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- SubsurfaceColorAlphaForSkyLight：控制天光产生的SSS效果。
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- SubsurfaceColorOpacityMultiplier：控制Opacity对于天光SSS的影响强度。
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- IBL参考[[#ReflectionEnvironmentAndSky#IBL]]
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- IBLMultiplier：HDR贴图反射效果强度。
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- IBLMultiplierRangeByLuminanceMax：
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- IBLMultiplierRangeSmooth：HDR贴图反射过渡效果。
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- IBLMultiplierRangeAOMask：AO对于HDR贴图反射的影响倍率。
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- BloomMultiplier：控制指定部位的“辉光”效果的强度。
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### 全局贴图说明
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这些贴图都存放在`Engine\Content\EngineMaterials\ToonTexture`中。为了保证效果需要确保这些贴图的CompressionSettings为`VectorDisplacementmap(RGBA8)`。其中ToonDataTexture与ToonSkinData贴图的Filter设置成`Nearest`。
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- ToonStandard与ToonHair相关：
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- ToonRampTexture：ToonStandard与ToonHair的存储调整阴影分界面偏移与软硬度Ramp数据的贴图，通过ID来采样指定的行。
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- ToonDataTexture ：ToonStandard与ToonHair的存储Toon数据贴图，通过ID来采样指定的行。
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- ToonSkin相关：
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- PreIntegratedToonSkinBRDFTexture ：ToonSkin专用的PreIntegrated贴图。
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- ToonSkinFalloffMaskTexture ：ToonSkin专用的存储调整阴影分界面偏移与软硬度Ramp数据的贴图，通过ID来采样指定的行。
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- ToonSkinTransmissionMaskTexture ：ToonSkin用于调整Transmission Alpha的贴图，通过ID来采样指定的行。
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- ToonSkinDataTexture：ToonSkin的存储Toon数据贴图，通过ID来采样指定的行。
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## 渲染功能
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### BasePass
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### DiffuseIndirectAndAO
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- SSGI：建议单帧画面开启。
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开启SSGI：
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.png)
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关闭SSGI：
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.png)
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### Lighting
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- ShadeModel ToonSkin
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- 预积分实现。
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### ReflectionEnvironmentAndSky
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- 天光需要为Dynamic并且开启Shadow选项。
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- 是否开启距离场对会让天光产生AO效果.理论上开启距离场AO后的结果才是正确的，但效果并不理想，所以需要调整一下天光下半球的颜色，也可以作为添加细节的方法（最好还是通过HDR贴图）
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半球0灰度：
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.png)
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半球20灰度：
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.png)
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天光对于SSS效果影响，提升其SSS效果也可以使用ToonRenderingWorldSettings 的SubsurfaceColorAlphaForSkyLight与SubsurfaceColorOpacityMultiplier。
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关闭天光：
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开启天光：
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#### IBL
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主要是为了实现类似sakimichan的部分画作有这种天光产生的效果：
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这样的效果一般可以通过打光来实现，下图是拍摄于5~6月 早上7：20~7：40分。可以看到与上图类似的冷暖打光效果。
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经过若干尝试，最后使用像素亮度来判断暗部与亮度Mask。最后使用ToonRenderingWorldSettings 中的IBL相关属性来控制效果。
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这里用了一个0.01的Smooth以及5的Multiper：实际上不会那么明显。
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其他游戏比如破晓传说也使用IBL来进行辅助打光。
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将包括辅助光在内的灯光烘烤成立方体地图（制作光照环境HDR贴图）
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- 旋转以配合光源的光轴
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- 将光面与光源的方向对齐
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- 有方向性的正确遮蔽
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- 亮度和对比度：艺术家调整的
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- 皮肤和眼睛：对比度低
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- 在UE4中，这可以很容易地在编辑器中改变。
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### 后处理
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相关的选项位于后处理盒子-RenderingFeatures-Toon中。
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#### ToonBloom
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只有一个UseToonBloom用于开启/关闭ToonBloom效果。其余的参数与自带的Bloom通用。与自带的Bloom的区别在于可以通过ToonData来控制Bloom强度，以此来实现一些降低某一些区域亮度很高的区域（自发光）的Bloom效果，不会出现过曝情况。反之也可以使得一些不太量的地方拥有较大的Bloom效果。
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因为使用PBR的方式来处理Bloom，很容易导致泛光部分发白。而我们需要的其实是一个带颜色的光晕。
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#### SNN
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油画效果。实现是的是一个近弱远强的油画效果。
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- SNNPower：用于开关SNN效果。
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- SNNSampleRadius：SNN的采样半径（远处）。采样半径越大油画效果越强。
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- SNNMinSampleRadius：SNN的近距离插值的最小采样半径。0即为近距离不采样。
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- SNNStartInterpolateDistance：SNN强度开始插值的距离
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- SNNEndInterpolateDistance：SNN强度结束插值的距离
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## 用户使用说明
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### 前置步骤
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1. 在插件管理器确认UTToonRendering插件已经启用，并在ProjectSettings->Engine->GeneralSettings->DefaultClasses中，将WorldSettingsClass设置成`ToonRenderingWorldSettings`。
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2. 检查天光是否为Dynamic，以及是否开启Shadow，同时调节Lower Hemisphere Is Solid Color，让其稍微亮一些。如果使用距离场阴影，那角色需要有胶囊体，场景也需要构建较为准确的距离场
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### 角色制作顺序
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1. 绘制贴图 （建议使用Kama的材质）
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1. 除了基础的BaseColor、Metallic、Roughness、Specular、AO贴图外，SubsurfaceColor与Opacity尤为重要。
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2. 根据需求来绘制ToonDataB的OutlineColor、IDMapForOutline与OutlineMask贴图。
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2. 在ToonRenderingWorldSettings中设置新的ToonSkinData，并且在材质中修改ToonDataID使其对应。
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1. FalloffRampCurve与TransmissionRampCurve比较重要。
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2. 调节SubsurfaceColorAlphaForSkyLight 与SubsurfaceColorOpacityMultiplier 。
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3. 适当调节后处理。
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### 虚拟拍摄问题
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在Project - Engine - Rendering - PostProcessing 中将Enable Alpha Channel Support in PostProcessing 设置成`Allow Throught Tonemapper`。默认是`Disable`。 |