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BlueRoseNote/03-UnrealEngine/卡通渲染相关资料/渲染功能/厚涂风格/YusufUmar_kama分析.md

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YusufUmar_kama分析 2022-08-15 13:31:52 卡通渲染 ⭐⭐
  • Skin
  • Hair
  • Cloth
  • Glod
  • Lotus
  • LotusLeaf
  • Water Surface

皮肤

根节点使用了Principed BSDF，GGX，RandomWalk（Fixed Radius）。Subsurface值为0.01（开启了SSS效果），其他为默认参数。

使用Ucupaint Skin连接Pin：

  • Color
  • Roughness
  • Normal

要点：

  1. 基底：皮肤颜色float3(0.846873,0.602632,0.512498)、Roughness 0.3、Metallic 0 。Subsurface：0.01
  2. 皮肤哑光效果使用Noise贴图并且使用ddx/ddy实现。
  3. #yP Layer Fake Lighting（全身）效果，模拟出皮肤的SSS以及环境光照效果，增强厚涂皮肤的质感。
  4. #yP Layer Red Skin （肩部区域与手指）效果，模拟皮肤的SSS效果，增强厚涂皮肤的质感。
  5. #yP Layer Skin AO （皮肤上的AO效果），模拟皮肤上的AO，

贴图

项目使用了4K贴图，并且将4x4个贴图会在一起，并且通过平移UV与使用不同UV通道方式来切换。

  • ~Ucupaint Skin Image Atlas Face UV（0.25,0.75）贴图作为Alpha来赋予脸部Roughness（内部Overrider 0.5）。
  • ~Ucupaint Skin Image Atlas Face UV（0 00.5）腮红Mask
  • ~Ucupaint Skin Image Atlas Face UV（0.75,0.75）腮红斜杠Mask
  • ~Ucupaint Skin Image Atlas Face UV（0.25,0.75）嘴唇红Mask
  • ~Ucupaint Skin Image Atlas2UVMap UV（0.25,0）贴图作为Alpha来赋予身体Roughness（内部Overrider 0.6，Alpha * 0.75）。
  • ~Ucupaint Skin Image Atlas2 UVMap UV（0.25,0.25）贴图作为Alpha来调整身体水渍Roughness（内部Overrider 0，Alpha）。
  • ~Ucupaint Skin Image Atlas UVMap UV (0,0.75) 是脸上的水渍贴图，用作脸部水渍高度、透明度、Roughness，最后计算出Color、Roughness、Normal。（内部BaseColor Overrider：0 Roughness Overrider：0.1，Alpha）。

Group

~yPL Check Input Normal

  • StartNormalFilter：因为最外部的Normal输入是float3(999,999,999)。所以输出的是float3(0.5,0.5,1.0)。
float3 StartNormalFilter(float3 InNormal)
{
	float Ratio=InNormal.z > 250 ? 1 : 0;
	return lerp(InNormal,float3(0.5,0.5,1.0),Ratio);
}

~yPL Tangent Process_Copy

通过UV来控制切线法线与次级法线。该节点需要对应的UV通道，Body模型里除了UVMap，有Face、Pupil、~TL Temp Paint UV。

  • Face Tangent Process：2个参数输入都是1。
  • Pupil Tangent Process：2个参数输入都是1。
  • UVMap Tangent Process：2个参数输入都是1。

https://www.bilibili.com/video/BV1RD4y1d7c3?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=d47c0bb42f9c72fd7d74562185cee290

~yP Lyaer Noise

经过测试，好像没有区别

  1. 使用Neighbor UV(将UVMap的Tangent、Bitangent转换到Face的切线空间)来获得东西南北4个偏移方向。传入Layer Noise Source，得到Source、东西南北5个Noise随机Height值。
  2. 将Noise随机高度值从(0,1)->(-1,1)，之后与PrevHeight融合（这里不融合）
  3. Height=Height/MaxHeight，之后将Height从(-1,1)->(0,1)
  4. 使用ddx/ddy的方式计算出Face切线空间的Noise Bump Normal，再使用Tangent与Bitangent计算出世界法线。

~yPL Neighbor UV (Other UV)

使用~yPL World2Tangent计算 2个新向量：

  • FaceTangent->(UVMapTangent,UVMapBitangent)=x
  • FaceBitangent->(UVMapTangent,UVMapBitangent)=y

之后乘以1/Width或1/Height之后偏移UV。

~yPL World2Tangent

将一个世界空间向量转换到指定的切线空间中。将Face UV的次级法线与身体UV的切线法线与次级法线做点乘来取得新的向量。

float3 World2Tangent(float3 Bitangent,float3 UVMapTangent,float3 UVMapBitangent)
{
	float x=dot(Bitangent,UVMapTangent);
	float y=dot(Bitangent,UVMapBitangent);
	float z=dot(Bitangent,float(0.5,0.5,1));
	return float3(x,y,z);
}

https://zhuanlan.zhihu.com/p/447671623

~yP Layer Noise Source

将坐标传入NoiseTexture取得噪点值，NoiseTexture的参数Scale5=>2000

  • Source_group
  • Source_n
  • Source_s
  • Source_e
  • Source_w

~yPL Height Process Smooth

使用~yPL Height Process计算Source、东西南北5个，之后使用~yPL Pack ONSEW将Source、N、S合成一个HeightONS，E、S合成ES；~yPL Pack NSEW将Source、N、S合成AlphaONS，E、S合成ES。

~yPL Height Process

将Height (0~1)=>(-1,1)区间

  • Height= (Value-0.5) * 2 * ValueMaxHeight;
  • Alpha=Alpha * RemainingAlpha * Intensity;
  • NormalAlpha=Alpha * Intensity;

~yPL Height Mix Smooth

  • 解包ONS、EW
  • 计算lerp(Prev,Height,Alpha)
  • 打包成ONS、EW

~yPL Normal Process Smooth

  • 解包ONS、ES
  • Value=(Value /MaxHeight) * 0.5 +0.5;
  • 调用~yPL Fine Bump
~yPL Fine Bump

Tangent与Bitangent为Face UV通道的。

  • Vector=float3( (w-e) * BumpHeight, (s-n) * BumpHeight, 1);
  • Vector=Normalize(Vector);
  • ~yPL Tangent2World(Vector,Tangent,Bitangent);
  • return Vector;
~yPL Tangent2World

将一个切线空间向量转换到指定的世界空间中。 https://zhuanlan.zhihu.com/p/447671623

贴图Roughness赋予Group

外部传入0.3，未调整区域会一直为0.3。

  1. 使用~yP Layer Face Roughness使用Face UV（偏移0.25,0.75）通道采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图作为Alpha来调整脸部Roughness（内部Overrider 0.5）。
  2. 使用~yP Layer Face Roughness使用UVMap UV（偏移0.25,0）通道采样~Ucupaint Skin Image Atlas2贴图作为Alpha来调整Roughness（内部Overrider 0.6，Alpha * 0.75）。
  3. 使用~yP Layer Face Roughness使用UVMap UV（偏移0.25,0.25）通道采样~Ucupaint Skin Image Atlas2贴图作为Alpha来调整Roughness（内部Overrider 0，Alpha）。

~yP Layer Face Roughness（脸部Roughness）

  • Overrider：0.5 最外层传入Roughness为0.3，Roughness使用~Ucupaint Skin Image Atlas贴图对0.3~0.5进行插值。
  1. 使用偏移后Face 通道UV(Location 0.25 m 0.75 m 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图，作为Alpha。
  2. return Lerp( Roughness, 0.5, Alpha);

~yPL Mod Override Color

使用Gamma调整OverriderColor颜色，Intensity是OverriderColor与原始颜色的插值。

~yP Layer Solid Color 8.001（身体Roughness）

  • Overrider：0.6
  1. 使用偏移后UVMap 通道UV(Location 0.25 m 0 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas2贴图，作为Alpha。
  2. return Lerp( Roughness, 0.6f, Alpha * 0.75);

~yP Layer Solid Color 8（身体Roughness 水滴光滑效果）

  • Overrider：0
  1. 使用偏移后UVMap 通道UV(Location 0 0 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas2贴图，作为Alpha。
  2. return Lerp( Roughness, 0, Alpha );

~yP Layer Solid Color 6.002（脸部Roughness 水滴处的Color、Roughness、Normal）

  • BaseColor Overrider：0
  • Roughness Overrider：0.1 该节点用于制作水渍效果，Color最终使用TransitionAO输出的结果;
  1. 使用~yPL Neighbor UV计算东南西北方向的UV偏移值。
  2. 使用Source与东南西北4个坐标偏移过坐标，在偏移(0,0.75)后，采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图。

~yPL Transition AO_Copy

将InputRPG与AO Color(默认为0)进行混合。增加水滴处的AO效果

~yP Layer Solid Color.002（眼白白色）

将眼白区域从皮肤颜色设置成眼白的颜色。

~yP Layer Blush（腮红）

脸上的腮红效果。

  1. 对float3(0.749082 0.025 1)执行Gamma0.455,作为绘制颜色。
  2. 使用偏移后Face 通道UV(Location 0 0.5 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图，作为Alpha。与外部传入颜色进行混合。

~yP Layer Solid Color 7（腮红上的红色斜杠）

  1. 使用偏移后Face 通道UV(Location 0.75 0.75 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图，作为Alpha。与外部传入颜色进行混合。

~yP Layer Lips（嘴唇 红色）

  1. 使用偏移后Face 通道UV(Location 0.25 0.5 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图，作为Alpha。与外部传入颜色进行混合。

~yP Layer Tongue（舌头 红色 以及法线调整）

这里使用了顶点色作为Mask。

  1. 使用偏移后Face 通道UV(Location 0.25 0.5 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图，作为Alpha。

~yP Layer Nose Blush（鼻尖处的红）

  1. 使用偏移后Face 通道UV(Location 0.5 0.5 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图，作为Alpha。

~yP Layer Solid Color 6（眼白上部的黑色阴影）

  1. 使用偏移后Face 通道UV(Location 0.75 0.25 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图，作为Alpha。

~yP Layer Pupil

虹膜底层（灰色），Roughness为0。

~yP Layer Solid Color 1.001

虹膜底色（红）

~yP Layer Solid Color 2

虹膜下部高光（粉色）

~yP Layer Solid Color 3

虹膜下部的自定义高光（白色）

~yP Layer Solid Color 4

虹膜底部高光（白色）

~yP Layer Solid Color.003

瞳孔（黑色）

~yP Layer Group

将之前计算身体、脸部细节与瞳孔合并到一起。

  1. 将NormalHeight Group与NormalHeight Alpha Group（这2个Pin没有连接外部数据，默认都为0），解包Source与4方向 的用于计算法线的Height值以及Alpha。
  2. 使用Mask Pupil顶点色作为Mask以及Alpha，将身体、脸部细节与瞳孔混的BaseColor、Metallic、Roughness、Normal合在一起。
  3. 瞳孔区域的Metallic为0，Normal为0。Roughness为0。

~yP Layer Solid Color 1（眉毛）

  1. 使用偏移后Face 通道UV(Location 0.25 0 0,Scale 0.25 0.25 1) Source以及东西南北4方向偏移过的UV，去采样~Ucupaint Skin Image Atlas与~Ucupaint Skin Image Atlas 1。实际上用的是~Ucupaint Skin Image Atlas 1mask。
  2. 使用Extra Lines（耳朵里的一些线条Mask，为了让耳朵有立体感）作为Mask，以20%的占比与眉毛Mask合并到一起。
  3. Color使用 float3(0.073) 与传入颜色混合；Roughness使用0.66与传入Roughess混合；Norma使用模型Normal与之前计算的Normal混合。

~yP Layer Fake Lighting（全身）

模拟出皮肤SSS以及环境光照效果。

  1. 使用~yPL Hemi_Copy.005计算取得Ramp混合Alpha。
  2. 传入ColorRamp节点，取得Color与Alpha，Color之后还会执行Gamma(0.454)。
  3. 使用Head的顶点色做Mask，减淡50%。之后再对整个Alpha * 0.5。
  4. 使用Alpha对传入颜色进行混合，最后输出。

~yPL Hemi_Copy.005

  1. 指定一个摄像机空间的法线向量 ViewNormal，转换到世界空间。与模型法线做点乘。
  2. 将点乘结果(-1,1) -> (0,1)后输出，作为Ramp混合Alpha。

~yP Layer Red Skin （肩部区域与手指）

模拟出皮肤SSS的红润效果。

  1. 使用偏移后UVMap 通道UV(Location 0.75 0.5 0,Scale 0.25 0.25 1)采样~Ucupaint Skin Image Atlas贴图，作为Alpha。
  2. Alpha=Alpha * 0.25;
  3. return lerp( Color,指定的红色,alpha);

~yP Layer Solid Color 6.004（耳朵）

耳朵加上些AO。

~yP Layer Skin AO （皮肤上的AO效果）

和#~yP Layer Fake Lighting（全身）一样：

  1. 采用dot(ViewVector,Normal)传入ColorRamp，得到Color作为Alpa。
  2. Alpha=Alpha * 0.75;
  3. return lerp(Color,指定AO颜色,Alpha);

头发

与身体大致相同，但区别在于：

  • Anisotropic：0=>1
  • Tangent：连接Tangent节点（ForTangent UV通道）
  • 连接Pin：
    • Color
    • Roughness
    • ColorAlpha

要点：

  • ~yP Layer Gradient.003提亮批发部分亮度，提高层次感觉。
  • ~yP Layer Solid Color.005模拟出一个正面打光的AO阴影效果。

Group

~yP Layer Solid Color 1.002

  1. 使用顶点色（Mask VCol，除了眉毛处有点黑其他都是白色）作为Alpha2传入~yPL Straight Over Mix与外部传入的Color与ColorAlpha进行计算。()
  2. 最终输出Color与ColorAlpha。

~yP Layer Gradient.003

对披下的长发区域进行梯度提亮。

  1. 使用~yP Modifiers Gradient计算Color与Alpha之后与输入的Color进行混合。

~yP Layer Fake Lighting.001

模拟出一个头顶往下打光的灯光效果。

  1. 使用dot(WorldNormal,指定世界坐标正面朝上的Vector)制作Alpha
  2. 将Alpha传入ColorRamp取得Ramp值。
  3. Color=Ramp * 0.1+Color;

~yPL Hemi_Copy.002

  1. 使用dot(WorldNormal,指定世界坐标正面向上的Vector)
  2. 将点乘值 (-1,1)=>(0,1)
  3. 进行正反面fix后输出。（反面不应该收到光照）

~yP Layer Solid Color.005

同~yP Layer Fake Lighting.001，模拟出一个正面打光的AO阴影效果。

衣服

  • 次表面方法换成了Christensen-Burley（但依然没有开启次表面）
  • 有意思的是开启了ClearCoat材质效果，让衣服有了一些变色的感觉

要点

  1. ~yP Layer Solid Color 3.001 叠加了一个从下往上的Ramp，让上部分的衣服显得更紫，更加不透一些。
  2. ~yP Layer Solid Color 2.001 实现出一种菲尼尔效果。
  3. ~yP Layer Fake Lighting 1.001 AO贴图与Fake灯光混合。(应该只有AO效果)
  4. ~yP Layer Fake Lighting 1

GroupNode

yP Layer Solid Color 1.003_remove

用于设置2个袖口的颜色与Alpha 。

~yP Layer Solid Color.006

用于设置身前肚兜的颜色与Alpha。

  1. Fake了一个从下往上打的灯光，并且设置了Ramp
  2. 使用~yPL Straight Over Mix对外部传入的Color与Alpha进行混合。

~yP Layer Solid Color 3.001

叠加了一个从下往上的Ramp(根据UV)，让上部分的衣服显得更紫，更加不透一些。

~yP Layer Solid Color 4.001

对2个袖子的开头与结尾处叠加一些紫色。根据~Ucupaint Cloth Image Atlas (0.25,0.25)

~yP Layer Pattern Sleeve

袖子上的图案。

~yP Layer Solid Color 5.001

胸前衣服的图案。

~yP Layer Solid Color 2.001

实现出一种菲尼尔效果。

  1. dot(指定摄像机空间向量 float3(0,0,1),WorldNormal),传入Ramp,作为Alpha。
  2. 与传入Alpha、Color，以及内部指定颜色进行混合。

~yP Layer Fake Lighting 1.001

  1. dot(指定摄像机空间向量 float3(0,0,-1),WorldNormal),传入Ramp,作为Alpha。
  2. 使用贴图Cloth AO的值 与 Ramp混合。

~yP Layer Fake Lighting 1

对衣服上的褶皱添加高光效果。

~yP Layer Solid Color 6.003

增加菲尼尔AO效果。