[sig16]《神秘海域4》中的volumetric-based materials

siggraph16，naughtydog的TA帶來的很不錯的處理衣服和頭髮的volumetric渲染的文章。

==項目經驗和心路歷程==

實際在我接觸到的大部分開發者眼裡，大家會覺得naughty dog這樣的引領業界的公司，一定是從「一個英明決策到另一個英明決策」，然後砍瓜切菜般一A到底的把牛逼遊戲做出來。

實際上作者在本文中也反覆提及，中間走了不少彎路，有錯誤的預判，有失敗的嘗試，中間一度感到失去希望，還在團隊確實牛逼，彼此也非常暖心的互奶，作品出來之後，還是叫好叫座的。

最後也是意識到again做一個demo和一個需要任何時候都好看，都高幀數不卡頓的遊戲是非常不同的。

so this is the reality.

本來項目立項是在ps4早期，所以項目組希望達到一個非常「純物理」的渲染，實際開發中也是頗有雄心的做了各種物理正確的渲染和計算。

但是實際是機能明顯還是不夠強勁，所以本文更多的是講一些以更加高效的方式進行近似逼近。

一定程度上也反映了遊戲開發之道，就是「高效近似的藝術」，使用各種技術的組合來以n倍效率達到原本使用昂貴計算才能做到的事情，進而超越了時代的限制。

同時本文中講得很多「失敗的嘗試」，對於其他學習者來說也非常的珍貴，我們也可以看到作者的思考方式，做事方式。

雖然naughtydog的做法中也是各種trick，但是naughtydog是知道什麼是對的，完備做法應該是什麼樣的，在這個基礎上進行近似，這樣的有意為之的方式，可以保持結果的近似度非常高，且有很好的自洽，看似奇勝，實則正和。

實際開發中，有些開發者在不知其所以然的情況下，各種trick，耍小聰明，最後會是讓團隊吃虧了。

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安柏霖：騰訊北極光《無限法則》《天涯明月刀》誠招程序zhuanlan.zhihu.com

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==cloth==

開發fabric系統的時候，考慮的點：

不同的reflection model

不同的scattering

細節的tiling處理

volumetric self-shadow

==macro weave structure==

這裡的做法很不錯，它是預先生成好一系列的纖維類型，然後做好tiling貼圖，然後供美術使用：

（工具界面看起來雖然比較圡，功能還是很強大的，可以讓美術預先選擇不同的基礎紋理）

maya裡面建模不同的紋理

生成小的tiling貼圖

然後tiling走起，又快又好，簡直優秀。

然後說為啥不用高大上的scan技術，真實照相機一掃，那才牛逼（破音）麼？

因為這樣的預先生成的方式，可以以這樣的組合方式來進行，達到開發效率高，資源儉省的優勢，同時質量也很好。

中間可以也有一個非常犀利的各種組合出衣服的材質編輯的展示。

https://www.zhihu.com/video/1047654437220302848

naughty dog衣服材質編輯

==shader模型==

絲綢類的，對比過ggx anisotropic和kajiya kay,最後ggx理論上和效果上都更牛逼，但是實際玩家看起來差別不大，最後還是kajiyakay了。

不同材質的，使用的「ready at dawn」的。

散射處理

使用了一個非常省的方式，達到一個不錯的模擬：

==hair render==

開始也想嘗試使用純geometry，然後做正確透明排序的方式，但是最後發現還是不行。

頭髮依舊是hair card:

在透明處理上是dither alpha+taa來處理，不過問了在naughtydog工作的同事，說alpha blend也是有的。。

然後這部分技術比較直接，簡單過下：

==unify normal==

使用這種unify的normal來處理頭髮插片之間的過渡，整體光照更加一致，同時也讓backlit更好

==cooked shadow==

cook shadow信息，然後結合realtime shadow來讓頭髮的shadow信息正確。

==scatter==

這裡包括直接光的scatter和backlit的scatter

scatter部分是有physically based的光照模型，包含Single Reflection ®, Double Transmission (TT), Transmission-Reflection-Transmission (TRT) ，但是作者表示這個還是太費了，最後使用了fabric部分的scatter模擬，也還ok。

physical model在ue4現在代碼裡也有，確實計算量多好多倍。

==shader package==

這是一個從動畫電影工業中借鑑來的概念，在動畫片製作中，shader artist會製作一組shader package，

然後把相關的實現做好，暴露出來少量的參數，然後給其他美術使用，同時在開發的過程中，不停的增補。

其實這個對應的就是ue這種的material graph，做得過程中，shader的內部並不向美術開放，屬於一個黑盒的狀態。

任何的修改都需要以需求，以及對shader負責的人來一起迭代完成，這裡的好處就是，始終能夠對於這種關鍵的shader package保持質量和效率的最佳實現。

ppt連結：http://advances.realtimerendering.com/s2016/The Process of Creating Volumetric-based Materials in Uncharted 4.pptx

By zhihu 安柏霖