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接上篇:二次元游戏这么火,但你知道什么是“二次元”吗?(上)

线条方面:

日本漫画的线条,光是使用的笔就有好多种。大多使用的笔尖又粗到细分别是:毛笔,马克笔,科学毛笔,G笔尖,D笔尖,学生笔尖,圆笔尖,等等。

这些笔尖给漫画还来丰富的描边效果,不同的漫画家的表现手法不太一样,可以通过线条的近粗远细,近密远疏,近工整远凌乱的表现手法来表现远近关系。也可以通过轮廓加粗,粗细叠加,来表现物体的叠加关系。有的线条是由粗变细,有点是两头尖中间粗,有的是一样粗,来单纯表现线条的笔势美感。

比如井上雄彦的《浪客行》就是把的毛笔的粗线条运用到了极致。并且他的作品中也充满了传统素描的调子。

《浪客行》创作中 – 井上雄彦

漫画线条的粗细变化看起来随机,实际上是和绘画功力有直接的关系,比如漫画中:

物体边缘会变粗(轮廓线),

两个线条转角比较大的地方会变粗(类似于书法中折角的顿笔),

形状与形状的交界处会变粗(体现遮挡关系),

凹陷下去比较深的地方会变粗,

阴影部分的线条会变粗,

线条中间比两边略粗。

这种漫画师绘制的线条的粗细变化的美感类似于书法作品中的笔画形式。通过人类几千年来书写出来的经验,对于线条控制这种线条的美感有多种多样的归纳,例如:刚健、柔韧、朴厚、丰润、工稳、灵动、华滋、涩劲、稚拙、精到等等。实际上在传统绘画中的速写画法中也是对线条要求非常讲究。

不同的漫画家的线条风格也类似于书法中的各种不同字体,目前大部分二次元游戏对于线条的表现程度也就算是电脑字体中的黑体。这也就是现在游戏画面中该有的元素都有,就是看起来不好看的原因,这需要对于技术和艺术的沉淀与融合。

举个例子,比如三轮士郎的的线条风格比较锐利一些,类似于书法中的瘦金体,还有很多其他漫画家也是这种锐利风格的线条。比如

《RWBY》- 三轮士郎

瘦金体 – 宋徽宗

在制作动画时,由于需要大量原动画人员配合工作,原画师在绘制原画的时候已经丢失了原版漫画的一些线条细节,并且在这个原画师完成具有一定自己风格的作画后,动画师会对原画进行描原(在带有灯光的透台上,用一张纸叠在原画上,照着原画把线稿描出来)处理并且加入中割,这时就会又丢失一些原本的作画细节。动画师一般在描线的时候使用的都是0.2的细线,所以我们在看动画片的时候的线条基本上粗细变化就不是很明显了。我们可以从下面这个例子《海贼王》的原画中可以看出线条粗细变化以及比较小了,但并不是没有,只是不明显,动画师描原后很有可能这些细节就没了。

《海贼王》原画

还是可以略微看出线条折角部分和两交接部分会变粗

下图是《绝对魔兽战线-巴比伦尼亚》中的一个作画场面的关键帧原画。在动作表现上,虽然都是细线条,但是线条的曲直和概括也直接影响画面表现。请仔细看图中头发区域的弧线的飘逸感与腿部的比较硬朗线的力量感的作画方式。有曲有直的线条会丰富画面表现效果。

《绝对魔兽战线-巴比伦尼亚》原画

OK,通过分析,我们可以把线条的变化大概归纳为:粗细变化,曲直变化,疏密变化,连续性变化。通过这些变化,可以表现物体结构的体积关系和穿插关系和远近空间感。

3D渲染技术有一个优势就是品控可以保证,那么我们就可以根据不同风格的需求调节出漫画线条中的粗细变化效果。线条的渲染实现上有模型变换,屏幕空间计算,贴图绘制,模型制作等多种实现方法,根据最适合的方法进行提炼即可。

《二之国2:亡魂之国》中使用了基于屏幕空间深度的运算方法,细节的粗细变化通过渲染3D模型的顶点色和特殊贴图的RenderTexture来控制。

《二之国2:亡魂之国》

表现模型的内部轮廓线时,《罪恶装备》中通过“本村线”的UV拆分方法会使模型内部描边非常清晰,并且不受到贴图尺寸影响。

《罪恶装备》中通过 本村C純也氏 的方法分布的UV

《火影忍者究极风暴4》中面部表情的线条是通过直接建模的形式制作的,模型内部的描边是在贴图中通过特殊的UV拆分方法来实现。

《火影忍者:究极风暴4》中的一些面部细节线条为模型制作

睫毛的线条和眼球高光一般也是使用模型来制作,所以二次元渲染对于模型细节精度的要求很高。

有的动画公司做法很HACK,比如这个通过建模的方法实现线条叠加的效果。比如下面这个:

要还原二次元动漫的线条实际上核心是要靠3D描边渲染技术和夸张的动画技术相配合的,由APLUS制作的游戏作品《小魔女学园-时空魔法与七大不可思议》对于扳机社的动画还原的非常好,他们也制作了动画《斩服少女:异布》的游戏版本,画面表现非常自然,如果3D模型面数堆上来的话已经非常接近二维动画。

《小魔女学园-时空魔法与七大不可思议》

《斩服少女:异布》

下图中是动画作品《小魔女学园》中,从吉成曜绘制的原画可以看出一些线条的动态,粗细与转折之间的关系。

《小魔女学园》设计稿 – 吉成曜

《小魔女学园》设计稿 – 吉成曜

由于3D渲染线条的局限性,我们要通过一些技术来规避当角色或物体缩小后的密集线条。如图中头发和手心的线条,实际上在动画中画师是会对这个物体自动有一个概括。

请看图中头发和手心的线条变化

动画中经常使用凌乱密集的线条来表现画面在爆炸或强烈光线中的冲击力,如下图《天元突破》中的效果,这种画面是由类似于草稿的 复线描边+速度线+阴影调子组成的。我们可以通过寻找各种技术手段来实现它,但是我觉得技术一定是要由效果来驱动的会比较好。

《天元突破》

《Non-Photorealistic Rendering in Context: An Observational Study》

根据参考类型分析好我们想要表达的线条效果后,就可以开始进行技术选型了。

自己尝试研究或找相关技术论文就好,然后根据自己想要表现的的风格化需求进行改进,比如下面的几个论文:

《Real-time Artistic Silhouettes Rendering for 3D Models》

《Real-time Artistic Silhouettes Rendering for 3D Models》

《Line Rendering in Loose Style for 3D Models》

动画《高分少女》中的背景中扭曲的线条也可以找到对应的论文来研究实现方法。

《高分少女》

《Computing Smooth Surface Contours with Accurate Topology》

着色方面:

风格化的卡通人物着色总体上的表现方式大概为:

固有色+阴影色+边缘光+普通高光+各向异性高光

通过《犬夜叉》动画中可以看出,除了瞳孔或光滑表面有高光外,根本就很少高光,并且头发的各向异性高光和边缘光合在了一起:

《犬夜叉》- 高桥留美子

高度概括后的画面一方面是具有平面的美感,另一方面在制作中会省掉很多经费和时间。

计算这种赛璐璐风格的光照模型计算使用最简单的Lambert就够用了,然后通过查找UV的方式来读取渐变贴图来控制明暗和高光变化。也可以直接使用step或floor函数当做SpecularMask和ShadowMask还原赛璐璐的硬边着色效果。更佳简单的可以直接通过查找UV的方式来读取卡通风格的MatCap贴图来模拟同样的效果。

计算出的光照由于模型法线精度太高会导致出现一些没有被概括掉的不想要的细节,所以需要通过调节法线方向的方式来进行光影概括,简单的方法是我们只需要烘焙低模法线到高模上即可。阴影色一般是由计算的动态阴影和模型上的阴影进行混合效果会比较好。

有的日本CGI动画公司使用的另外的方式来实现想要的体积感和光影表现,就是通过反直觉的建模强行把3D模型进行扭曲,主要是在最终渲染结果的时候表现的画面是对的就好。

虽然3D模型奇形怪状,但是二次元对于3D建模的精细程度,和布线要求非常高,最好根据角色阴影走向来布线,这也比较好控制阴影方向。

有一些阴影颜色是直接通过模型布线切割或者覆盖模型的方式进行制作。

说到颜色,传统的赛璐璐动画的上色是具有标准的指色机制的,如图:

《圣杯战争》中角色在不同光照环境下的颜色指定

这些色卡的颜色可能是非物理真实的,但是这种颜色在色彩构成上会非常好看。并且在各种光照条件下的颜色变化都不相同,所以通过shader直接叠加灯光颜色或阴影颜色很难还原出来。

某些二次元游戏为了使阴影颜色变得好看,会单独制作一个阴影贴图,再用ShadowMask进行范围选择,但是这种效果换一个环境就不对了,如图:

《天气之子》- 新海诚

因为是非物理的光照,这就需要多张贴图或者TextureArray来实现。使用《火影忍者》或《罪恶装备》的那种本村UV分布的方法会大幅减少贴图体积。

《火影忍者》中的贴图UV分布方式

在日本动画中的物体除了正常的暗部颜色,还有大部分的涂黑操作。例如海带影和BL影。还带影主要用于表现金属质感和浓重的明暗交界线,BL影主要是对人物的暗部进行概括涂黑,来表现一种逆光的效果,视觉上看具有版画的感觉。

海带影

BL影

边缘光RimLight的实现非常简单,只需要计算一下法线和视口方向的点积即可,并可通过混合一张MASK贴图或模型顶点色来控制边缘光范围。也有用这种方法制作描边的,不过效果不怎么好控制所以被放弃了。

实际上边缘光最好在特定氛围情况下使用,现在有些被滥用了,并不是某些制作方分析了二次元所具有的画面构成后,就什么效果都往里面怼。

《棋魂》漫画插图 – 小畑健

《棋魂》动画 – 大部分时候都没有边缘光

所谓各向同性高光就是常见的普通高光。可以直接通过对Phong光照模型进行二值化处理来获得高光范围并进行着色。实现方法非常简单,具体就不展开说了,有兴趣的同学可以自行搜索。有一些高光比如瞳孔的高光通常是通过模型建模的方式制作的。

动画中的高光一般只会出现在光滑的物体表面,人物皮肤上的高光被概括掉了。

《星际牛仔》动画中的各向同性高光

各向异性高光Anisotropic用于某些特殊材质表面,例如头发,丝绸,皮革,CD,羽毛等等。

在游戏制作中常用的头发中的各向异性高光(天使光环)大都使用的是Kajiya-Kay光照模型,然后使用Noise贴图进行扭曲变形。本身这个光照模型里包含两层高光的叠加,实际上还原赛璐璐动画效果只保留一层就好了,不需要特别复杂。

通过光照模型计算出来的高光往往形状不是很受控制,所以有的制作方法就是通过SpecularMask的方式来控制形状,但是不会出现流动的感觉。

《星际牛仔》动画中的各向异性高光

有的日本动画公司在为了表现头发固定的高光位置,依然使用了取巧的3D建模手段来实现。效果也还可以,比如:

基本上赛璐璐动画大部分的着色元素基本上都是有上面讲的几点组成,没有什么特殊的方法,只是尽量追求简约,不要乱用即可。下面我们开始介绍动画变形。

动画变形方面:

使用3D还原传统动画效果,比较重要并且比较难表现的一点就是动画变形。非真实感的动画变形会对整个运动过程中的动感和冲击力有很强的表现,并且也会对线条产生影响。

《为世界献上美好祝福》动画中的某一帧面部变形

为了表现物体高速运动的速度感,物体表面的轮廓会发生类似于速度线的变形。《罪恶装备》和火影忍者中使用的是插入模型的方式进行制作的。

高速运动中的角色轮廓会产生变形

这种制作方式可以使用TechArtist开发的DCC工具来进一步实现。

3DSMAX运动扭曲插件

另外还可以使用shading着色器来对物体的顶点进行修改来实现类似的效果,不过这种效果对模型精度要求比较高。如果表现大范围的扭曲,并且动的非常快的话表现力还可以。

《街霸》游戏中手绘的运动扭曲效果

使用着色器顶点变换实现的运动扭曲效果

在动画中还有一种扭曲是丰富表情导致的形状扭曲,如果用3D模型来表现这种效果,这需要非常细致的骨骼绑定才会还原的比较好,比如《火影忍者》中实现的效果。人物的微表情调节对情感的表现至关重要,动画《高分少女》中的女主“大野 晶”从头到尾一句台词都没有,全靠动作和微表情来体现人物感情,并且表现的相当好。

《火影忍者》游戏中的面部绑定

另外就是如果要表现一个角色丰富的情感,强调面部表情的非对称性是非常重要的,不然看起来非常的不自然,这也是许多国内游戏或动画制作者的通病。这种调节,在日本动画中一般是作画监督来把控的。

非对称性调整前

非对称性调整后的表现明显更加自然

在表现动作力量感方面会对模型进行一定程度的缩放。比如动画《高分少女》的制作方法是在特定情况下拉长模型骨骼。这种制作方法可以在过场动画或必杀技的固定镜头下或QTE时来使用,只要摄像机视口看着没问题就可以了,不用考虑真实的合理状态。

动画的扭曲除了形状的长短变化还有缩放变化,例如《罪恶装备》中为了表现人物手部蓄力,会增大手臂的大小。

还有一种模型的变形是为了修正3D模型在面部表现方面还原二次元的时候的侧颜的扭曲感。因为卡通漫画或动画的造型往往是不符合真实的,只要在不同的角度看起来美型就好。但是在3D模型建模的时候往往正面看起来正常,侧面看起来就歪了,所以要进行变形。在游戏中可以使用BlendShapes或其他方法事先把模型在各个摄像机角度的变形调节好,然后再通过运算来对齐效果。

侧颜通过变形来实现看起来正确的动漫形象

《高分少女》- 扭曲修正前后对比

《高分少女》中的的五官除了鼻子都是贴片制作的,这就会导致侧面会穿帮,许多游戏中也是使用的贴片的方式来绘制五官。这也需要对不同角度的五官面片进行换图和扭曲操作。

使用贴片的方法制作嘴巴和眼睛

同一个状态下的正面图和侧面图对比

通过位移扭曲和换图来修正效果

动画帧率:

由于3D动画在K好关键帧后是会线性插值的,这就形成流畅的平滑的过度。实际上这种平滑的过度会给常看二次元动画的人非常强的违和感,因为本身赛璐璐动画在制作时的帧率就是24帧,并且有的很多都是一拍二或者一拍多的。

在西川善司的采访中可以了解到《罪恶装备》团队想要表现的是完全还原电视动画的那种感觉。所以他们是完全按照动画帧率进行制作的,并且取消了线性插值。大部分二次元游戏对这部分的还原好像不是很在意。

其他的动画制作方式3D和2D基本上差不多,就是制作好关键帧或者原画就好了。动作游戏中的关键POSE、蓄力和硬直感的处理也是非常主要,这需要专业的动画知识来控制,就不做过多介绍了。

《罪恶装备》中May的必杀技帧率表

镜头表现:

镜头的运用无论是在动画中还是游戏中都是非常重要的一个表现方式,对画面的绚丽程度和情感表现具有重要位置。甚至许多动画公司都有自己特定的经典镜头角度和动作。比如GAINAX公司重复使用的一种正视镜头,角色双手抱在胸前,双脚岔开,给人一种霸气的感觉:

GAINAX立

《王立宇宙军》中的GAINAX立

在动画中常用的镜头控制比较有代表性的有:板野马戏,勇者透视。

板野马戏是板野一郎发明的一种镜头跟随运动方式,镜头在大量的带有拖尾的运动物体之间来回穿梭翻转,非常酷炫。

板野马戏

勇者透视是大张正己在勇者系列动画中使用出名的夸张透视结构,往往在重要角色登场亮相的时候出现。

勇者透视

我认为对于镜头控制的比较好的例子就是《斩服少女:异布》和《火影忍者》。无论是第一人称还是第三人称游戏,由于需要玩家进行镜头控制,所以在使用特殊镜头的时候需要考虑玩家操作的适应性。这方面可研究的方向还很广,值得深入研究。

《斩服少女:异布》中运用的勇者透视

后处理:

后处理也就是传统动画中的后期特效。

使用后处理效果可以避免的一个非常重要的问题就是3D模型的锯齿感。使用抗锯齿(各种 Anti-Aliasing技术)后处理可以大幅度减小锯齿感,更像手绘效果。

表面辉光效果(Glow)也经常被传统动画使用,在3D二次元游戏中一般配合抗锯齿一起使用。但是不宜使用过多,比较多的辉光效果一般在动画中会被用于表现温馨的画面情感。

还有一个比较常用的就是镜头光晕(Lens Flare), 这种光晕效果可以增强画面氛围,新海诚的动画中就会经常使用这种效果。

其余的后处理特效不建议增加太多,用多了会破坏画面的色彩构成,非常花哨。

《罪恶装备》中的后处理效果

传统动画还有一些后期调色的工作是在AfterEffects中合成的,同样在3D引擎中也可以通过shading的形式使用这种调色方法。

《崩坏3》宣传片中的后期调色与合成

3D渲染图象后处理的方法实际上就是和视频后期软件差不多的功效,但是要求是要实时渲染,只要性能优化的足够好就可以了。

让我们再回到开始这张《新世纪福音战士》中的截图:

通过以上介绍您是否对如何表现这个画面有了一个大致的解决方案呢?实际上二次元技术就是那么几种,但是如何运用得好,能还原原作风格,并且在情感上得到表达才是最重要的。

随着真实感渲染技术的发展,技术逐渐定型。非真实感渲染(NPR)会越来越受到重视,其中一个最重要的品类就是二次元卡通渲染(Cel-Shading),其余还有其他风格的渲染效果受众群体不是很多。这对传统的赛璐璐动画专业知识与3D技术的强结合的耦合性要求逐渐增加,只有纯技术经验是无法还原赛璐璐效果的。

要把二次元渲染技术做到极致,不仅需要掌握传统美术技法,画过2D原画中间画(起码要知道其中的原理),了解layout的镜头运用,还要会使用渲染技术手段把效果尽可能的还原赛璐璐效果,并且使工作进程实现流程化。在保持视觉审美的同时使用计算机图形,这样做确实很难。

日本的一些游戏公司正在专注的往还原动画风格靠拢,例如ArcSystemWorks、A+GAMES等。并且近年来的动画公司也都为了控制成本纷纷使用CGI技术来制作动画。比如《高分少女》《鬼泣之刃》或《宝石之国》等等,这些作品都看不太出来CGI动画的违和感,游戏制作要是能还原到这种效果就相当不错了。

《高分少女》

《鬼灭之刃》

《宝石之国》

在国内外二次元论坛中,二次元饭圈是非常反感照片级写实的,也不想要日文版的皮克斯。这是在由于没有解决掉3D技术实现赛璐璐效果的违和感的前提下产生的。

比如没有还原好二次元的3D动画,就会像《剑风传奇》中的3D表现一样,出现作画崩坏效果:

《剑风传奇》

在动画《宝石之国》的制作中,通过3D渲染技术得到了还原赛璐璐动画表现的最正确的结果。一旦他们得到了正确的部分,我们就会看到非常好的二次元效果,并且达到同样的非常自然的手绘动画的感觉。

《宝石之国》

我认为Cel-Shading特别是游戏运用方面还有很大的提升空间。比如如果让我来制作一款《圣斗士星矢》的效果,我就会还原这个作品最经典时期的动画作品的风格。

有意思的是,现在这种复古的风格也有逐渐流行的亚文化趋势,比如蒸汽波(Vaporwave)视频中经常就会播放美少女战士或新世纪福音战士的片段,结合Lofi-Hiphop音乐,非常有赛博朋克的感觉。经典的艺术作品是几百年都不会过时的,何况动画的历史本就几十年,经典作品永远不会过时。

《圣斗士星矢》

一位网友是这样说的:CGI技术不一定是好的或坏的,制作公司对于CGI技术的使用方式决定了它是好是坏。您又是怎样认为的呢?

近年来通过CGI技术,有一些爱好者使用了AI卷积进行补帧和超分辨率技术给一些24帧传统动画进行了补帧和画幅放大,但是二次元粉的评价比较褒贬不一。有的人感觉违和,有的人感觉非常顺滑,有的人感觉头晕。这有一部分是动画是不规则形状的。可能随着科技的发展和技术人员对二次元的理解越来越深会做的越来越好吧。

通过以上内容,我对于传统二次元动漫的历史演变进行了一个大致的介绍,并且对游戏还原二次元的实现方法的一个大体的认知,有许多内容都由于篇幅的关系没有展开去叙述。

实际上每一个漫画和动画大师都可以进行长篇介绍,网络上也有很多名人访谈或纪录片可以参考。技术方面对于描边,着色,动画等等,深入的讲解下去都有很多具体的内容。后面会对不同的作画风格的实现进行单一的技术长篇分享。本文有许多内容是参考了大量的资料和论文,并对这些资料进行的概括,如果一些内容有问题欢迎指正。

感谢您的收看。

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