整理 | 为了让游戏做出“顶级美术”,这支团队又带来了黑科技!

2022-12-05 11:22
来源:手游那点事

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11月17日,Unreal Open Day 2022顺利开幕,在为期两天的活动中,Epic Games邀请到了来自官方的技术专家以及来自世界各地的开发者团队,为观众献上了近80场精彩的主旨演讲和技术演讲。

在首日的主会场上,Epic Games资深开发者美术支持李文磊带来了有关虚幻引擎影调设计和实战解析的分享。

他首先通过例子向我们解释了自己对于调子的理解,随后结合实例分析了影响调子的因素和一些控制的方法。以下是手游那点事整理的部分演讲实录,为提升阅读体验,内容有删减和调整(文末附完整视频链接)

1.两个例子

今天和大家分享我个人通过实践和尝试在UE中设计和实现适当调子来表现相应气氛的想法。首先请看下面两幅图:

第一幅图的灵感来自于电影《边境杀手》中的一个镜头。

我尝试在UE里利用现有的资源快速地制作了这幅图,画面当中的元素包括UE的天空大气系统、体积云系统、还有前景的《Paragon》角色。

这个镜头表现一列队伍在黄昏时刻悄无声息地向目标行进的过程,因此调子上使用了比较暗的低调加上高对比来表现当时的气氛。

其中暗的低调主要利用了逆光和欠曝光来表现,这幅图在以天空背景为测光基准的情况下还欠曝了两级的曝光。让整个天空的色彩更加浓烈,而且逆光也有利于表现角色的造型和体态。

而高对比的实现一是利用了逆光的角度,二是选择了黄昏这个时间点,因为黄昏日落的时候天空大气的散射要远低于白天,因此环境光很暗,能够造成比较大的光比。

色彩的表现也主要考虑了黄昏这个时间的光色变化非常快,也非常丰富,在地平线的附近能够看到红色、橙色、黄色、绿色,以及深蓝色等颜色的渐变,而且这些色彩的产生和表现都已经在引擎自带的天空大气系统里面实现了。

但其实在颜色调整方面,我认为白平衡是第一个需要考虑的参数。就像下面这张图,默认的6500白平衡太过热烈,会掩盖掉一些颜色的表现。

所以我最终选择了3500的白平衡,不仅凸显了更加丰富的颜色,还让整个气氛更加偏冷、偏紫一些。

最后为了增加画面的有机性,减少CG感,我还加了一些胶片颗粒、暗角、色散等等效果。

第二幅图的灵感来自于电影《沙丘》以及类似气氛的一些影片。

这个镜头想要表现一种烈日下炙热的、恶劣的外星环境,并且也是在UE中使用了一些现有的素材快速实现的。

画面的气氛用了明亮、中低对比以及偏暖这三个调子来表现。

明亮的调子除了主要来自构图当中大面积的明亮颜色和地面以及金字塔等向光面,还来源于能够让画面降低对比度的过曝。

除了过曝,低对比还来自于沙尘和更亮的环境光、反弹光。其中环境光的高亮度不仅是由于固有色本身的亮度对反弹光亮度的强化,而且在参数上面,太阳的间接光反弹被提高了,进一步弱化了对比。在后期我也少许提亮了暗部的一些亮度来保证画面没有纯黑的像素存在。

最后暖调主要来自于对色温偏差的控制。在这幅图中,我用了7500的色温。

2.调子是什么

通过以上一暗一亮、一冷一暖的两幅图的简单讲解,我相信大家对什么是调子,以及调子对气氛产生什么影响应该有了一个比较感性的认识。

具体来说,我认为调子或者说引调主要是指亮还是暗或者黑还是白。一张图片整体很亮就是高调子,反之就是低调子,也就是说影响因素主要来自于黑、白、灰的数值和比例。下图中上、中、下三条渐变色带分别演示了高、中、低调画面的整体黑白比例。

除了亮暗,对比也是调子的一部分,也就是说除了比例,黑白之间的过度是否柔和以及黑白之间的明度反差大小都是决定调子的一部分。下面这幅图上下两部分的演示虽然都属于高调,但是呈现了不同的反差或者对比。

上半部分黑白之间过渡生硬并且反差很大,是高调的高对比;下图黑白过渡柔和并且反差小,是高调的低对比。

低调也类似地可以分为下图中上半部分的低调高对比以及下半部分的低调低对比。

最后再加上色彩冷暖这个因素,总的来说我认为调子讲的就是由明暗、对比以及色彩的冷暖这三者的排列组合而产生的不同表现和气氛。

把这对比度和亮度在一个二维坐标系中表达,横坐标是对比度,纵坐标是亮度。可以看到,从左下往右上的小球相应地从低调低对比往高调高对比过渡。

在上述的二维坐标系中再加入一个色彩的维度后,就能够在一个三维坐标系中根据对比度、亮度和色彩的冷暖这三个因素的不同排列组合混出各式各样的调子,用来表达不同的气氛。

在具体的应用当中,我认为首先可以从设计上思考我们要表现的气氛是正还是负、动还是静,以及程度的大小,然后再选择以高调还是低调,高对比还是低对比的调子来应对。

在这之后再去思考实现上述调子的具体手段和方法,比如可以调整使用的材质、调整固有色的亮度、调整灯光,或者说调整天气系统以及调整后期的曝光和色温等。

3.时间和天气的影响

在以上提到的各种手段中,我认为确定时间和天气是确定一个调子最首要需要考虑的因素,因为符合时间规律来定调是最自然和有效的方式。

这里我利用UE的天空大气系统,据太阳的不同角度、是否有云、是否有雾,以及色温或者曝光的强弱等等参数生成了一系列的调子。

时间和天气作为一种中和的因素,其实主要是通过影响光线的光强、光比、光色还有光质来对调子产生作用的。而除了时间和天气,后期、材质甚至结构的造型等因素也会对调子产生影响。

在这里我还根据每个调子的不同参数值,将这些调子放置到了整个集合中各自适当的位置。这样做的目的是希望自己对不同的参数对调子的作用了然于心,在需要表现特定调子时能快速的利用这个系统来实现或者趋近一个基调。

4.曝光对调子的影响

而在确定了时间和天气以后,曝光就成了和最终呈现的明度、对比有最直接的关系的因素。

这里是一个主要通过曝光实现的低调低对比的例子,曝光是人为后期控制高低调的一个主要手段,高调过曝低调欠曝。下图低调低对比的调子易于表现一些晦涩的、抑郁的、压抑的低落情绪,可以作为一种陪衬或者一种力量的蓄积。

高曝光明亮,低曝光晦暗,曝光对明度的影响是显而易见的,但它同时也会对对比有很大的影响。

在这个环境中很容易就能看到随着曝光的增加,整个画面的对比度会降低。

反之随着曝光的减少画面的对比度增加,云和背景之间的关系就会变得更加清晰而突出。

然而当曝光过低的时候对比度过高,暗部就十分容易丢失细节,这种时候可以通过后期适当降低Color Grading目录下Shadow属性的Contrast值,也就是暗部的对比;同时调整Tone Curve的暗部,或者说趾部的参数,让其更加线性来降低对比。

同样地当曝光过高的时候,亮部的层次也会由于对比过弱而不明显。这时我们也可以通过调整Tone Curve的参数把亮部的曲线变得更加线性,从而在保留亮度的同时挽回一些高亮的层次细节。

我认为Tone Curve的调整和调子是有强相关性的,对于正常的曝光或者中性的亮度,默认的Tone Curve能很好地工作,但是当我们调整低调和高调的时候,就需要对Tone Curve进行手动调节来优化画面。

除了手动曝光,UE在自动曝光系统中也提供了一些参数,通过合适的调整也能够使画面接近我们希望的效果。

下面的自动曝光例子是一个动态范围很大的环境,我个人觉得这个例子中的暗部是过曝了,而且因为跨度动态范围太大,摄像机的明暗变化有时候过于强烈,比较晃眼,并且过曝欠曝等艺术性的处理也没有做到。

在调节自动曝光参数的时候,我们其实是告诉自动曝光系统UE材质或者固有色的过曝欠曝信息,以及需要调整的低调高调信息。

第一种调节自动曝光参数的方式我们可以尝试减少因为固有色明度的变化而产生的测光不准。

打开Lighting Only Mode,使用窗口下方的图示分别在场景的暗部以及亮部各读取一次EV值,然后将自动测光的最小值修改为在暗部读取到的EV值,同样将自动测光的最大值修改为在亮部读取到的EV值,这么做以后暗部的曝光就会准确很多。

第二种方式我们可以用曝光补偿来弥补因为固有色的明暗导致的测光不准问题,同时通过调整曝光补偿的曲线去修复一些区域的曝光以及处理需要欠曝或过曝的区域,对他们进行调子的调整。

由于上面整个场景的固有色基调都是比较暗的,所以我统一地将整个场景欠曝1.5级,让曝光更加准确。

(前后对比)

但是当一些区域的像素固有色不是特别暗的情况下就会产生欠曝,这个时候就可以利用曝光曲线根据不同的EV进行调整。

比如这里的亮部就由于固有色不是特别暗,通过上述的操作后产生了欠曝的效果,于是就可以利用曝光曲线对它进行一些曝光增强的处理,甚至可以有点过曝以达到高调的效果。

第三种方法是尽量减少摄像机曝光的变化范围,把最小和最大的曝光值都设置在整个场景动态范围的中间值附近。

比如这个场景的动态范围是6到14,那么中间值就是10,因此在这个场景下可以把最小曝光值设置为10,最大曝光值设置为11,这样自动曝光就只能在一个相对小的范围内自动调节。

但是这种调整会使很暗和很亮的地方无法正常曝光,因此需要使用曝光补偿曲线来对暗部做一些提升,以及对亮部做一些压暗,最终的曝光补偿曲线基本上都会是一个斜的曲线。

5.光线角度对调子的影响

光线角度说白一点就是向光面和背光面的一个比例关系。下图是一个高调高对比的场景,想要呈现的是一种烈日当头的气氛。

场景中的太阳角度虽然比较垂直,但还是一个侧光,并且视口内有大面积的向光面朝着摄像机。这种光线的角度有比较强烈的一次性反弹,对暗部的一些细节层次刻画比较有利。尤其是当固有色比较多,色彩丰富的时候会产生比较好的光线反弹效果。

需要注意的是,我认为在这种光线角度造成的调子下,默认的Tone Curve产生的暗部对比过于强烈,需要降低一点暗部的对比度;另外如果对高亮部分丢失的细节比较在意的话,也可以通过调整曲线让高亮部分的细节有一定的保留。

而当画面中的元素大部分都在背光面的时候,光线就变成了软光,整体对比也会减弱。虽然整体的EV亮度变小了,但是不代表场景必须变暗,可以通过增加曝光来增加明度、提高调子。

在这种背光的情况下环境光的色温可能和主光会有所不同,调子整体上感觉更加平和。在背景可能会有部分区域过曝,但是我认为没有关系,因为过曝区域比较小而且整个画面保持了一定的对比。

至于色彩方面,当阴影成为画面主体的时候,默认的6500白平衡会使色温偏向一种诡异的蓝色,而且这种蓝色不利于呈现角色的肤色,因此最好提高一下白平衡,回暖一下色温。

最终,通过光线角度的转换、曝光的调整和色温的调整,我们将图片从一个高调高对比的调子变成了一个中调中对比的调子。这种调子中性平和,适合作为大部分拍摄的基调,也方便额外的补光减光。

6.固有色对调子的影响

调子的明暗对比很大程度上会受到固有色明暗的影响,在同样的曝光条件下,不同亮度的固有色会自然地形成相应的高低调子。较暗的固有色能够塑造一种较低的调子。

天气因素是把同一环境下固有色变暗的一个比较直接的影响。例如把材质变湿,湿的材质表面反射会变成漫射,导致材质吸收光线变强从而色彩变暗,而原先粗糙材质的漫射变湿后放大就成了各个角度的镜面反射,光线很大部分并非是射向摄像机的,所以看上去也会变暗。

下面这幅图中,整个画面淡淡的蓝紫色主要是来自天空大气系统,不需要做任何的人为染色或者后期处理。场景中太阳的高度大概在地平线附近,所以这些颜色主要是通过大气的散射以及云层对太阳的遮挡以后所保留下来的。

整幅图的低调也不仅是固有色引起的,还有因为固有色导致的光线反弹减弱和人为的欠曝等也会增强低调的表现。同时由于使用了欠曝,我们对暗部也要像之前提到的那样对细节进行一定程度的挽留。

在表现完全的阴雨天气气氛,太阳不会对地面造成影响的时候,我们可以通过关闭太阳的灯光通道里的所有选项来取消太阳对地面的影响,从而降低投影开销,这也算一个小窍门。

反之,提升固有色的明度就可以有效地提升调子。比如雪天和沙尘等天气就会提升固有色的明度,同时整体的反差也会减小。

从我的个人经验来看,使用较亮的低对比固有色相比于较暗的高对比固有色能够更加从容地控制调子,因为低调高对比的固有色会大大压缩其他控制调子的手段。

7.自发光材质对调子的影响

通过控制作为一个事实光源的自发光材质在屏幕中所占面积的大小也可以控制高低调子。

下图是一个高调高对比的画面。当一个巨大的光源本身设计为构图的主要元素放置在背景当中时,就能够产生一个高调的主基调。同时,图中的高调还来自于大面积的明亮向光面、过曝以及后期给了比较多的光晕效果,而高对比则是由于太空本身具有的极弱环境光,因此暗部比较暗。

这种高调高对比的调子有利于渲染华丽的、极具冲击力的一些极端气氛和情绪。

8.光比对调子的影响

这里主要关注怎样控制主光和环境光之间的比例。在室外调整光比的一个比较自然的方式是在天空中增加一些云层,改变间接光的亮度使天光更加偏暖和偏亮,同时降低对比。

除此以外,我们还可以调整直接光的亮度来控制它和环境光之间的比例关系。

但直接光的亮度一改变,整个天空大气系统的亮度或者天光亮度也会改变,最终的光比其实没有变化,因此还需要通过改变云层对太阳光的遮挡效果,来改变整个的直接光和间接光的对比关系,从而控制整个气氛的强烈程度。

9.烟尘雾气对调子的影响

下面是一个表现清晨的例子。

雾气的存在不仅降低了光比,而且由于早晨雾气大多都是水汽,会使材质有一点湿的感觉,从而降低材质的粗糙度并使固有色变暗。

UE中雾气的强弱主要是通过天空大气系统中的米氏散射参数来控制的,这个参数也会影响太阳光线的穿透从而控制光比。另外我们也可以通过控制米氏散射在高度上的分布规律来调雾的位置,通过调整雾的高度和太阳光的高度,同样能够达到控制光比的效果。

另一个例子是中低对比的调子,想要表现一种神秘安静的气氛。

在这里我使用了体积雾来模拟烟尘雾气,相比于米氏散射,体积雾能够更好地控制烟雾的一些效果,像是区域性和纹理。同时我认为体积雾最大的优势是它能够很好地表现光线在空气当中的一种累积感,使光线即使没有照到真实的物体,也能够表现出它光源的位置,使环境更加可信。

一旦关闭了体积雾,光线的光源属性就不能够被很好地表现出来,整体构图上以及气氛上都会减弱不少。

最后再分享一个烟尘雾对低调环境的影响。下图的低调有利于表现负面的情绪,高对比也比较动态,因此有利于表现危险、暴力的气氛。

由于场景处在一个暗光环境中的大逆光中,而且下雨潮湿、固有色比较暗,因此GI的反弹也比较少,另外角色都是骨骼物体,并不贡献GI,汽车的金属也导致GI的反弹很弱,以至于对比过于强烈,视觉效果并不友好。

因此,在这样的低调高对比环境下可以通过加入水汽雾气来降低对比。在这里我实现水汽雾气的方式一个是用了区域性的粒子特效来表现风雨当中的那种水雾效果,另一个还是用到了体积雾,降低对比的同时也强调了光源的存在感。

10.色彩饱和度对调子的影响

色彩色相能够产生对比,色彩的饱和度也能够产生对比。下图我降低了路灯光源的饱和度来模拟现实中钠灯显色性差的表现,在明度昏暗的基础上添加了一层色彩的低辨识度,降低了色彩的整体对比。

而如果在这种环境下加入一个高显色性的主光源,就能够在亮度和饱和度两方面都产生对比,更加突出主体。

另外我认为适当降低晚上暗部的饱和度还能够用来模拟人眼的工作原理,也让画面整体的色温看起来更加真实,减少CG感。

11.总结

今天尝试跟大家分享我对于调子的认识,然后通过实例分析了影响调子的因素和一些控制的方法。

通过今天的分享,也让我自己在调子这个主题上有了更加深入的系统思考,也希望这次的分享能够帮助大家更好地了解调子这个概念,让技术更好地服务于艺术。

(完整视频请移步:https://www.bilibili.com/video/BV1FD4y1x7RY/

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