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【技术分享】从技术的角度去分析-游戏的写实风格VS卡通风格

图文教程 admin
2020-4-28 13:35 319人浏览 0人回复
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【技术分享】从技术的角度去分析-游戏的写实风格VS卡通风格 我叫Kim Aava,是一名专于道具和场景艺术的3D艺术家。我在瑞典Uppsala大学的Gotland校区学习游戏设计。三年后,我获得了学士学位,毕业之后我在斯德哥 ...

【技术分享】从技术的角度去分析-游戏的写实风格VS卡通风格

我叫Kim Aava,是一名专于道具和场景艺术的3D艺术家。我在瑞典Uppsala大学的Gotland校区学习游戏设计。三年后,我获得了学士学位,毕业之后我在斯德哥尔摩的一家职业教育公司(Futuregames)学习了一年的3D游戏制作,这里也是我成长的地方。在Futuregames学习期间,我参与了Solus的项目制作,包括场景和道具。培训结束后,我搬到了国外,并有幸成为了Horizon: Zero Dawn中的道具艺术家。再后来,我回到斯德哥尔摩,开始在一个VR工作室(Fast TravelGames)工作,最近发布了一个VR游戏——Apex Construct。
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最近,我在11月初举办了一场由Women in Games组织的、由DICE主办的早餐讲座。由于我在写实风格与卡通风格方面都有相关的工作经验,因此在游戏制作中,我发现自己对于不同风格在执行操作上和方法上的差异产生了兴趣,所以我演讲的内容是游戏的写实风格VS卡通风格。对于那些对我的演讲感兴趣却无法出席的人,我在80LEVEL上对此次的演讲做了一个简短的总结。
写实风格与卡通风格
当我们谈论写实风格和卡通风格的时候,指的是什么呢?可以很明显的看出来,写实指的是模仿逼真的图形。它不一定要存在于现实世界,但是却可以传达出它似乎是属于这个世界。10年前,我们认为看起来很写实的东西,如今看起来却不是,对于一些人来说,它甚至可能仅仅是因为处理技术的限制而显得写实化。
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Uncharted游戏就是一个很好的例子,比较一下他们在2007年发布的第一款游戏(10年前)和2017年发布的游戏,你就可以发现视觉和技术质量上存在很多的差异。他们的主角(如例中所示)在当时缺少很多细节,而这些细节是可以用现代技术完成的。已经改进的细节包括皮肤和衣服,两者的皱纹以及阴影。10年前,PBR并不应用于游戏的发展,但在今天的游戏艺术创作过程中,PBR是非常重要的。而现在我们认为写实的,在未来10年内未必如此,然而,我们却总是说它不会变得更好,很难在未来做到更加的写实。
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在上面的图片中,你会看到一些最近已经发布的而且因其超写实的图像而出名游戏。是什么使这些游戏看起来如此写实?例如Horizon: Zero Dawn, Uncharted 4 and TheWitcher 3。有人可能会说是图像增强了真实感。而我觉得增强真实感的是色彩,光线和气氛,这比你在日常生活中看到的类似环境中的色彩,光线和气氛要更加鲜明,并且有完美的天气和照明条件。与电影和照片一样,后期处理和增强功能可用于创建更有趣的场景和感受。如果看起来不够吸引人的话,现实生活可能就会显得非常沉闷乏味,而电影,照片或游戏也就不会卖得好。所以,艺术家在模仿现实的图形时,通常是通过完美的场景、色彩、光线和气氛,以创造出一些东西,使玩家感觉它是存在于我们现实生活中的一样。
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卡通风格的游戏通常也是不断变化的,因为会有更多的新技术优势出现。以前由于受低模面数限制和仅使用diffuse贴图来表现。现在使用高面数的低模和卡通shader材质方面的技术推动将让这种风格有更好的发展。
方法可能看起来是相似的,但由于失去了限制,最终的结果是不同的。写实风格与卡通风格之间明显的差别在于,在写实风格中,你只能在增强视觉语言的同时使事物看起来“真实”。而对于卡通风格来说,你可以随心所欲地使用形状和颜色,夸大或删除细节,以增强任何方向上的外观和感觉。用写实来这样做则会打破对现实的幻想,因为它不会被视为我们认定的“现实的”,它将不属于我们的世界。
总的来说,你可以认为写实主义本身就是一种风格化,没有什么是真实的,只是在今天的技术局限中看起来是真实的而已。
创建卡通风格图形的挑战
卡通风格游戏艺术的挑战在于向玩家传达资产、环境和人物的典型特征,并将重点放在形状、颜色和形式上。大家都知道桦树是什么样子的,你可能在现实生活中看过,通过一部电影或一张照片。你可以试着想象一下桦树的样子,这取决于你所追求的风格和艺术家,这将会有很大的差异。
卡通风格是一种视觉描绘,不去对一个物体的真实外观进行充分的尝试和精确的表达。这可以包括对形状、线条、颜色、图案、表面细节、功能和与场景中其他对象的关系的简化。这就是为什么卡通风格常被用来描述具有更多卡通特征的艺术风格,而不是通常在细节上坚持现实主义的简化的半现实主义风格的原因。由于卡通化的图形是多样的,所以在为游戏创建艺术风格的时是没有一套统一的指导原则的。我将卡通风格的游戏艺术分为两大类:过度夸张的卡通风格和简约的通风格。
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过度夸张的卡通风格侧重于形状和轮廓,重点是更大的细节和形状,而不是那些具有逼真图形的游戏中很常见的小的细节和微观的细节。在这种风格中,你夸大了物品的形状,你可能会放大或删除一个细节,这都取决于资产应该传达的内容的重要性。Ratchet and Clank 和 Overwatch就是过度夸张的卡通风格游戏,这两款游戏都倾向于通过放大更小的细节来强调对象。
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上面的例子解释了什么时候选择强调一个对象以及什么时候删除它的思维过程。以上面的一条电线为例。它是由木梁构成,通常也是物体的标志性形状。此外,它还有小型圆柱形绝缘体(图中红色标记部分),将线路与柱子连接起来。使用绝缘体就可以很好的解释电线的功能用途,如果没有绝缘体的话,玩家会意识到其用途的重要性吗?讲述物体的故事是否重要?或者是如果我过于强调物体的尺寸和形状,这样会不会看起来很傻?这些都是我在创建写实风格资产和卡通风格资产查看参考资料时问自己的问题,尤其是当我们并不想要达到逼真效果的时候尤其如此。
另一方面,则是考虑到物体离玩家有多远,这些物体应该位于高空中,如果距离很远的话,你甚至不会发现绝缘体。那么你可以不用这些小装置来表现电线的功能。而当物体距离玩家很近的时候,那么在物体上加上绝缘体就可能是一个很好的细节,这可以给物体一个更有趣的轮廓,并将物体中的木制材料分离。至于最终的电线应该是什么风格的,这是没有准确的答案的,但是对于属于同一个世界的资产来说,在选择上保持一致性是很重要的。
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简约的卡通风格同过度夸张的卡通风格相比是很平坦的,它更简单易用。由于几乎没有颜色和形状的细节,当试图传达资产的用途及其功能的时候,通常会去除所有的中、小细节,缺少法线贴图输入,只使用颜色贴图。上图显示的两款游戏:Firewatch 和TheJourney都是简约卡通风格的游戏。如Journey的示例图片所示,尽管它只是一种统一的棕橙色,但是却以清楚地表达地面是沙子。你还可以在背景中看到岩层,因为它具有粗糙的形状和岩石轮廓,并且在周围环境的衬托下,你将在不需要进一步细节的情况下就会将其视为沙漠中的岩石柱。
雕刻
无论是卡通风格还是写实风格,在做雕刻之前,我都会先分析参考。为了进行例子演示,我们先分析一个简单的物体,比如简单的一个橙子。没有复杂的轮廓,因此在分析更复杂的资产之前,分析这样的物体会是一个很好的起点。
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当查看参考图片的时候,我通常会从较大的形状开始,然后是中等,小型和微型表面细节。这个资产有什么特点?将写实风格和卡通风格区分开来的细节和贴图是什么?定义资产的特征有助于创建写实风格的外观和卡通风格的外观。通过确定所需的细节,你可以重新创建它们以模仿其在生活中的相似点,也可以了解哪些细节是可以在卡通风格中得到增强或更改的。
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基于分析,我在写实风格和卡通风格的变体中创建了一个快速的橙子例子。你可以看到他们仍然使用相同的椭圆形,但有点不均匀,因为它是有机水果。它在顶部的分支接触根部部分是有褶皱的(橙子的绿色顶部部分)。橙子的微观表面的细节是嘈杂的,带有小的凹凸不平的凸起,以帮助它获得不均匀的贴图,导致光线在果皮上散射并使其看起来粗糙。看到凹凸是橙子的一个重要特征,对于一个卡通风格的资产,我会保留一些凹凸并放大它们,这也将有助于它看起来不会那么像一个缺乏细节而表面变得光滑的橘红色的番茄。你需要确保整体的形状和细节以确保无论你使用的是什么风格,玩家都可以看出来这个物体是什么。
轮廓
对于任何物体来说,轮廓都是非常重要的,像一些简单的资产,比如橙子,或者像木桩等更复杂的形状,或者像戴宽边帽子的海盗船长这样的角色。你必须能够识别出一个物体,即使它是未知源的物体,也应该从一开始就能够被识别出来。
关于写实风格VS卡通风格的讨论,我用两种不同的风格制作了同一个资产——一个木桩的写实风格和卡通风格,可以展现了我在其形状,轮廓和细节上处理方式的不同之处。对于卡通风格,我选择了过度夸张处理方法,因为简约卡通风格可能不需要模型的雕刻版本。
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从雕刻部分开始,我将资产中不同层次的细节分成几个部分。从大的细节开始,深入到微观的细节,即:轮廓和大的形状,中等的细节,小的细节和微观的细节。
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轮廓和大的细节。当你开始雕刻时,定义资产的轮廓是最重要的。从更大的比例、轮廓和整体形状来看,写实风格资产和卡通风格资产之间存在着细微的差异。写实风格的树桩会比卡通风格的树桩在某些区域会更有生机感和不稳定,尤其是底部,我添加了更多的直线。在雕刻大的形状和轮廓时,重要的是使物体具有可识别性并且恰好符合资产的形状。在深入细节之前,调整和纠正大的形状还是很容易的。如果先从细节着手,当你发现资产形状有问题的时候,需要更多的多边形的细节就很难去纠正。
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中等大小的细节。如上例所示,较小的形状会影响轮廓,但不会创建对象的基础轮廓。这些形状比最初的主轮廓形状需要更多的多边形。在这个例子中,中等细节是树桩顶部的碎片,树干的其余部分已经脱落。你需要去思考的是树干的脱落部分是如何形成的。它是被人锯断的吗?它是折断的吗?它从哪个角度折断的?等等。如果它是被锯掉的,那么树桩顶部会看起来很不一样。它将是平坦的和直直的一条线,内层的木材会有痕迹但几乎没有撕裂的迹象。
分裂和不均匀都会在写实风格和卡通风格的资产中存在,但在卡通风格的版本中已被最小化和简化,以避免嘈杂的感觉,并使其保持整洁。而其在写实风格的资产中是参差不齐的,会有更多的像“小牙齿”一样的形状,以模仿现实世界中树桩碎裂的外表形状。
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小细节。参考那些不会改变整体形状和轮廓的雕刻部分,它塑造的是物体的特征和表面光洁度。树皮是一棵树的特征,它既可以存在,也可以是光秃秃的木头。无论其是否存在碎裂的木材或光秃秃的裸木中,这些不同类型的树皮都可以起到充当木材细节的作用。卡通风格的树皮的条状会比较大,因为这是木桩的特征,这些细节没有被去掉,反而是被夸大了的。
在这种情况下,木眼和孔不会影响轮廓,因此被认为是小细节。木眼将树干和已经被切断或脱落的枝条连接在一起,它的大小表示这个缺失枝条的比例。木眼和孔在这种情况下是不影响轮廓的。由于木眼尺寸相对较小,并且远离躯干,因此在切断时可能相当“新鲜”。如果没有移除顶部,分支往往在底部树干上较大。这些都是你在创建资产时需要考虑的细节。相对于树孔来说,两者之间没有什么太大的区别,风格化的资产形状同样适应于其他不同风格角度的树皮样式。
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上面是树桩内部年轮的特写。年轮可以显示出一棵树存活的时间,图中树桩的底部是很粗厚的,这可以判断出这棵树的年龄已经很大了,所以就需要多添加一些年轮。在卡通风格的过程中,如果添加大量的年轮就会造成表面过于粗糙有颗粒感,这就很难显示和发挥。对于卡通风格的树桩来说,我选择省略了较小的环,只关注较大的区域,只添加较大的线来表示环的形状。
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微观表面细节。由于需要大量的多边形,所以这一细节是最后添加的。在添加微观表面细节之前,所有主要(和次要)问题都应该进行调整,因为在这一步骤之后,将很难再对模型进行重大调整。
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一般来说,微观表面细节是指添加表面噪点,如树皮中的片状,锈层表面,小裂缝等。在这些树桩中,真实的树皮具有更多的纤维结构,其中片状的部分相互重叠,形成纤维结构的表面。为了避免卡通风格的资产表面有大量的微观表面细节,树皮需要具有较大的形状并且没有类似于片状特征的表面噪点。
与前面mandarin的例子一样,卡通风格的小点可以是微观的细节,也可以是小型的细节,这取决于其自身的大小以及对模型的影响。如果裂缝可以改变资产的形状或轮廓,它也可以是一个大细节。当查看你的参考资料时,重要的是要将资产分为不同的类别(如上面的例子所示),并确定大、中、小和微观细节中的资产,以更好的帮助你创建资产。从较大的形状开始,以较小的细节结束,这可能看起来很简单明了,但这却是艺术家们普遍犯的一个常见错误,特别是当过于专注于资产的某部分区域而不是整个资产时。
通过下面最终一个比较,你可以烘焙高模的效果上找到结果。UV布局尚未针对游戏中的使用进行优化,相反,uv-islands已经相互匹配以更好地比较两个树桩的细节。
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贴图
卡通风格的物体似乎有更少的细节和更大的形状,这将意味着它更容易创建和贴图。旧的手绘风格需要将光线和阴影信息绘制成彩色以避免法线和高光贴图输入需要,这一技术也方便节省光线贴图分辨率的内存。由于技术的局限性,增加色彩输入的光影效果,影响了游戏艺术的完成。使用PBR等新方法后,写实风格和卡通风格的工作方法变得非常相似,因为PBR为贴图和材质的创建提供了准则。尽管在旧手绘和写实贴图中添加明亮的光线信息以创建阴影和高光是很常见的,但在PBR中,无论你选择哪一种风格,即使没有光线和阴影信息,你也可以有平面颜色的输入。因此,与写实风格贴图相比,为卡通风格资产创建贴图的过程既不容易也不困难,因为无论风格如何选择,PBR的准则和执行操作都是相同的。
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上面的图片是有光线信息的最终贴图的渲染。最终的遮罩没有使用任何特殊的着色器,只使用了基本的着色器输入Albedo,Normal, Gloss, Specular和AmbientOcclusion。这是为了演示建模和贴图的基本原理,而不需要更高级的输入使文档变得更加的复杂。
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上面的渲染展示的是相同的树桩,但只有Albedo的输入和未照明的材质。由于光线信息和来自法线、光泽度以及镜面输入的景深与光源的相结合,中、小和微观表面的细节只有通过视口才能看到,在移除这些输入的情况下就看不见。
正如前面提到的,在PBR中,albedo贴图只有颜色信息,高光和阴影由渲染引擎添加的。当比较albedo贴图时,可以发现我为卡通风格的树桩添加了一些高光和阴影的albedo。在卡通风格化中,你可以自由地增强细节,例如在贴图中添加高光和裂缝以强调深度。这是一种风格的选择,不要担心,尝试着添加一些细节,只要它不会破坏光线在场景中的放置。PBR作为准则,而不以任何方式设置规则,PBR有不同的方法,并且所有引擎的输入都不相同。忘记这些既定的规则是很容易的事情,作为一名艺术家,在你的作品中,你有艺术自由强调工作中的元素。
以下是树桩的写实风格和卡通风格的albedo贴图,以便为比较两种资产的贴图方法时提供更好的概览。
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我倾向于使用大约5%强度的曲率贴图并以棕色覆盖,以便为裂缝添加一些污垢,以突出显示遮罩中增加的深度。这似乎与albedo的平坦性相矛盾,但是,正如前面提到的,我们可以在合理的范围内,在我们的创作中,自由地增强细节。
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上面的两张图片是在不同照明条件下渲染的相同的资产。这用于在不同照明条件下卡通风格和写实风格之间的比较,也可以查看albedo中强调的效果。在卡通风格中的树桩的裂缝上添加光点和暗点并不会影响来自不同方向的阴影投射。这同样适用于写实风格的树桩,裂缝中添加的棕色不会影响阴影投射,还可以增强枯燥光照条件下树皮的细节。但是,如果在albedo中添加过多的高光或阴影时,它可能就会打破阴影投射,并且在各种光照条件下不能重用,而这正是使用PBR的初衷。
建议
一定要在开始之前确保你已经弄清楚了参考资料,在进入模型或建模之前对资产,环境或人物进行细分。列出并绘制文件中的大、中、小和微观细节。无论是何种风格,都要抓住其核心和本质,这同样很重要。这样做,对整个创作过程都是有所帮助的,因为你已经决定了指导方针,可以减少工作流程中的中断,并分析了你可能尚未意识到的重要细节。对于一个卡通风格的项目来说,确定你是想要夸张还是简约的卡通风格也是很重要的。风格上的决定会影响轮廓,以及你将如何处理资产中的细节。
最后,请记住,无论是写实风格还是卡通风格,都没有一个绝对正确的方法来创建资产,重要的是最终的结果:如何成功地将游戏中资产的核心和本质传达给玩家。


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