現如今提到“次世代”的遊戲畫面和美術,不少人會將其和更加細膩的模型面數和貼圖精度聯繫起來,而暫時不會期待有什麼革命性的圖形技術再次出現。畢竟在畫面表現的探索上,尤其是“寫實”這個風格的賽道上,已有的美術製作管線已經在方法上達到了以假亂真的邊界。當虛幻5亮相時,怎樣增強美術的光影細節和軟硬件的優化,已經是次世代遊戲美術的主要進攻方向。
而在幾年前(2014 ~ 2017左右),遊戲的美術製作曾經出現一次歷史性的突破。這個突破就是PBR(物理渲染)的出現。
不知道玩家們有沒有印象,那幾年間,遊戲畫面陡然間寫實了很多,遊戲中的材料質感也向著現實材質跨了一大步。這種變革,就是源自於PBR技術的普及。
我記得當時有一些文章提到,《王者榮耀》最近在研究新的圖形技術,將要讓遊戲畫面煥然一新。文章前搖了很久,才提到他們用了PBR技術,並且將這個技術講得極其神秘和玄妙……
而PBR這個技術的突破,產生了兩種製作方法。在當時的美術製作流程中,這兩種方法在主流商業遊戲中的使用量平分秋色。這就是以Specular(高光)貼圖和Metallic(金屬度)貼圖為主要區分的製作思路。
而最終,Specular貼圖慘敗於Metallic,因為它為當時的美術團體帶來了揮之不去的夢魘……
這張圖只是個基礎區分,實際情況會複雜一點
(大家看到這裡先別關閉頁面,這次不是技術分享,而是回憶一下當時的業內情況。作為這一段亂世的參與者,我發現中文網絡環境中沒有什麼文章將這一段歷史科普給廣大玩家,這一點頗為遺憾……所以,我會盡量以人人都能看得懂的語言說明當時發生了什麼。)
首先,“貼圖”類似於給一個3D物體表面蒙上一層膜,這層膜不光會給物體增加一個顏色,也會定義表面的一些特性。Specular就是貼圖的一種,給一個物體添加了Specular,就是給它貼了一個特殊代表反光強度的膜。類似於很多交通指示牌上面的熒光塗料。當你給一個3D物體添加Specular時,如果Specular的某個位置是黑色,那這裡就沒有熒光塗料;如果某個位置是白色,那麼這裡就有極其強烈的熒光塗料,也就是說,這裡會有很強的反射效果;如果一個位置是灰色的Specular,那麼這裡就會有一箇中等的反射度。
聽起來好像不難理解吧?但是,這中間就有一些不好定義的部分。
第一,Specular的值和現實材質並沒有統一的度量值。比如同樣是石材,磚頭、水泥、大理石、混凝土等等,各自該設置多強的Specular呢?當時有很多有經驗的美術很快通過自己的勤奮與觀察,迅速找到了自己的一套參數,來模擬出不同的材質。但是你猜怎麼著?同樣的Specular值,不同的遊戲引擎,不同的項目,出來的效果都不同;甚至不同的美術總監,不同的美術人員,都會有自身感受的差異。這就導致很多美術每次做新物件,都會花很多時間在材質參數的確定上。
而這還只是開始。
第二,想做出寫實的效果,有時還要進行一些彎彎繞繞的理解。當時我正在參與Arkane工作室的遊戲《掠食》的製作,這個項目就使用了Specular流程:金屬材質要把基礎的漫反射顏色(Diffuse)做成黑色,而金屬本身的材質要體現在Specular貼圖上。比如,你要做一個白色陶瓷品,但是它的一部分是黃銅,那麼,在主體部分,基礎色就是白色,Specular是深灰色;而在黃銅部分,基礎色是黑色,Specular則是黃色。這還只是一個最簡單的例子,在實際製作中,還需要考慮材料是否上漆、是否鍍層、是否有磨損、劃痕、機油、髒跡、指紋、甚至材料本身是否是拉絲或者車漆等等有花紋的表面。每一種情況都要考慮到Specular的值,都要看看是否會產生不真實的反光。
還不算完!
第三,Specular貼圖有個特點,就是當你加入Glossiness(光滑度)貼圖時,需要更加小心。(至於Glossiness貼圖,不在本文的討論範圍,只需要知道這個貼圖也是物理渲染必不可少的一環,並且原理和Specular類似。)而使用Specular時,同一個位置,與Glossiness的亮度值加起來是不能超過1的,不然最終效果就會不真實(黑為0,白為1,中間的灰度就是從0到1的漸變值。簡單舉例就是,Glossiness如果用了亮灰色,那麼Specular就只能用暗色或者黑色)。
當時,提到“次世代”和“PBR”時,往往各種技術理論和專業術語就紛紛出現。為了清楚地理解這一套製作方式背後的原理,甚至還需要參考物理學。這不是誇張,我就是在那段時間明白了物體表面的反光特性和本身的導電性有關……同時,我親眼看到過藝術家們被各種專有名詞折磨得痛苦不堪。(如果你在有英文環境的遊戲公司待過,你就知道,“美術”這個崗位被稱作 Artist,也就是藝術家的意思。)想象一下,你本是一個資深美術。以前,你在做好模型後,只需要按照現實情況,把寫實的顏色繪製在模型上就行了(雖然中間出現了法線貼圖Normal,但是那個沒有理解上的難點)。而現在,你需要先確認引擎,參考這個引擎的Specular使用方式,然後總監溝通好主要材質的Specular參數,然後再製作的時候還要時不時想到Glossiness和正在製作的Specular加起來會不會太亮……
不光是製作,連檢查流程也是要人老命。以至於當時工作室還準備了PBR理論的教學和考試;而新人來到工作室以後的一個重要考核指標,就是“PBR理解是否正確”。
在經歷過這些磨難後,Metallic貼圖終於出現了。
在嘗試過Metallic這一流程之後,Specular的沒落幾乎是必然的。我並沒有全職地擔任過技術美術,不知道這兩者對於硬件和圖形處理上各有什麼優劣;但是對於一個不瞭解技術的純3D美術來說,Metallic簡直就是救世主。它最大的優點就是:好使。
首先,它很好理解。在這個貼圖中,白色就是金屬,黑色是非金屬,就這麼一個簡單的區別。不同引擎的不同效果?這個層面上不用考慮。這個世界上還會有什麼常見材料既是金屬又不是金屬嗎?(我知道有特殊情況下這個貼圖會用到灰色,但是已經簡單很多了。)
然後,它不必考慮和其他貼圖的互相影響。這個材質看起來是什麼顏色,和Metallic無關。顏色你就去顏色貼圖上加就行了,Metallic只管定義是不是金屬。
最後,Glossiness?那更是關我鳥事,自己玩自己的部分就行了。
當美術們做了一次Metallic流程後,就像是高考過後的學生,根本不想回到之前那個拼命學習的狀態,腦中只有一個虔誠的祈禱:拜託各位都來使用Metallic貼圖吧!果然,沒過幾年,主流遊戲的美術管線全都用上了Metallic流程。
不說別的,從使用的便捷度來說,Specular被Metallic全面戰勝就是不可逆轉的了。或許Specular貼圖仍然有自身的優勢,畢竟現在的主流引擎中仍然為它留下了使用接口。
但是,工具是需要貼合使用者的。方便、易用才是最好的宣傳。美術人員不是技術人員,微波爐再先進,你讓我用微波爐做雪糕,這不是為難我嗎?
以上只是我對那個年代的感慨。可以看到,任何一種革命性的技術和方法出現後,都會經歷一段時間的混沌期。雖然當時感到了一定程度的痛苦和迷茫,但是事後回憶,也有一定的樂趣存在。就像零幾年時期的網絡流行文化,現在回想起來很多都是又土又尬,但是那種單純的蠻荒與生命力也是今天難以想象的。不知道下一次的圖形革命又會是什麼?我聽說虛幻5的多邊形支持數已經到達了億級,或許很多貼圖和製作流程會被淘汰掉。不過嘛,現在我已經徹底來到了獨立遊戲這個賽道,很多新技術來到我身邊的那一天,或許還有很久。
寫這篇文章的過程中看到了黑猴的銷量,無疑是給了我等國產單機創作者一劑強心劑。希望整個遊戲行業能像前幾年的圖形革命一樣,混沌之後迎來輝煌吧。
參考:
https://www.modding-forum.com/guide/17-diffuse-specular-and-normal-maps/
https://cgobsession.com/complete-guide-to-texture-map-types/
https://www.chaos.com/blog/what-is-pbr-physically-based-rendering-a-complete-guide
http://wedesignvirtual.com/what-does-a-specular-map-do/