去年日本最大手游爆款《賽馬娘》，是怎么做3D模型的？

對絕大多數(shù)玩家而言，這款游戲最讓人眼前一亮的，莫過于角色散發(fā)出來的魅力。而市面上，角色 3D 建模水平越攀越高，光是達(dá)到技術(shù)水準(zhǔn)，很難直接給人以如此強(qiáng)烈的印象。《賽馬娘》角色 3D 建模要達(dá)成的核心目的是什么，具體又用到什么樣的手法？

這次 Cygames 3DCG 部門角色美術(shù)組，以《賽馬娘 3DCG 角色制作案例~從基本設(shè)計(jì)到賽馬娘特色表現(xiàn)~》為題，分享了他們的團(tuán)隊(duì)架構(gòu)、制作規(guī)格、技巧思路和實(shí)際案例。

以下為角色 3D 建模篇的分享內(nèi)容：

眾所周知，《賽馬娘》是一款「繼承了有名賽馬的名字和靈魂的」賽馬娘，所演繹的跨媒體內(nèi)容。游戲中，包含了「讓玩家扮演訓(xùn)練師、親自安排訓(xùn)練項(xiàng)目」的硬核養(yǎng)成要素，以及「從比賽中勝出以后，賽馬娘與粉絲分享喜悅的勝利演出」這樣的偶像系要素。

通過糅合實(shí)際賽馬的經(jīng)歷與圍繞游戲角色的故事內(nèi)容，《賽馬娘》實(shí)現(xiàn)了不僅限于游戲，還延伸至 TV 動(dòng)畫、漫畫作品，乃至現(xiàn)實(shí) Live 演出的多種活動(dòng)，不斷擴(kuò)展其世界觀和影響力。

那么《賽馬娘》根基之一的角色是如何塑造的？今天就從 3D 建模方面分享下我們的經(jīng)驗(yàn)。主要涉及幾塊內(nèi)容：1. 賽馬娘角色建模組的介紹；2.建模規(guī)格的說明；賽馬娘獨(dú)特表現(xiàn)的制作；以及最后的總結(jié)。

角色建模組

《賽馬娘》的 3DCG 部門下設(shè)角色建模、背景、動(dòng)作、特效、劇情畫面多個(gè)小組，角色建模組主要負(fù)責(zé)的工作，分為角色模型制作、貼圖制作、蒙皮、服裝（搖動(dòng)物件）制作、迷你角色制作、演出道具（小道具）制作。

由于要制作多種物件，所以我們首先需要確定「賽馬娘角色最核心的要素」是什么。其一，角色本身的可愛。其二，互相認(rèn)可又互相競爭的「體育精神」。其三，足以在賽場和舞臺上活躍的「臨場感」。

為了表現(xiàn)這些要素，我們重點(diǎn)打磨了四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。即能承載情感表現(xiàn)的表情、能表現(xiàn)躍動(dòng)感的頭發(fā)與服裝的動(dòng)作、更加真實(shí)有質(zhì)感的造型、呈現(xiàn)臨場感的潤濕和污漬效果。

概括來說，角色建模組的任務(wù)，就是制作又帥又可愛的高質(zhì)量角色建模。可愛自不必說，呈現(xiàn)在賽場和舞臺上的帥氣身姿，以及制作最前沿的高質(zhì)量 3D 角色模型，都是我們的使命。

接下來我們具體聊一聊，《賽馬娘》的建模規(guī)格。

建模規(guī)格

首先說一下建模的基本規(guī)格。雖說基本規(guī)格聽起來很簡單，但由于《賽馬娘》是一款在智能機(jī)和 PC 端不斷更新運(yùn)營的產(chǎn)品，所以必須考慮到能跟上項(xiàng)目更新節(jié)奏的效率問題。所以結(jié)合建模組的使命來看，我們必須設(shè)定一個(gè)「終點(diǎn)」。

即在「利用有限資源高效制作」和「用豐富的表現(xiàn)呈現(xiàn)模型魅力」兩者之間找到平衡點(diǎn)：如何找到一個(gè)能對高質(zhì)量兜底的基本規(guī)格。接下來，我們將會(huì)介紹實(shí)際為了讓角色能統(tǒng)一實(shí)裝，以及在取舍之后，我們認(rèn)為必要的部分基本規(guī)格。

確定基本規(guī)格并不是一件簡單的事。開發(fā)周期拉長以后，按照早期規(guī)劃制作的角色模型，看起來就顯得過時(shí)。比如下圖里的角色，就是我們開發(fā)早期的樣品，跟現(xiàn)在游戲里的角色相比，很多部分的表現(xiàn)力都差了一截。

當(dāng)時(shí)的服裝搖動(dòng)特效，也顯得特別自然，之后我們雖然進(jìn)行了一次優(yōu)化，但這個(gè)水平仍然說不上自然。研發(fā)過程中，技術(shù)也在進(jìn)步，為了追上業(yè)界的水準(zhǔn)，在上架的時(shí)候充分滿足玩家的期待，我們不得不邊開發(fā)，邊頻繁更新基本規(guī)格。

追尋理想的結(jié)果是，我們確實(shí)實(shí)現(xiàn)了在外表層面達(dá)到下面這種效果的能力，下圖可以對比開發(fā)早期和現(xiàn)在的效果，相信能看到類似眼角附近的，各種細(xì)節(jié)表現(xiàn)的差異。

當(dāng)然不光是正臉有了變化，3D 模型的打磨，最重要的是從各個(gè)角度看起來，都不會(huì)給人不自然的感受。此外，服裝搖擺效果、服裝形狀、存在感等等，我們認(rèn)為都比當(dāng)初的效果好了兩倍以上。

有了這些經(jīng)過，才有了現(xiàn)在的基本規(guī)格，具體從模型和貼圖構(gòu)成、著色、描邊三個(gè)方面來介紹。

1. 模型和貼圖的構(gòu)成

模型構(gòu)成上，基本情況是材質(zhì)用到 6 種、三角面數(shù)不到 2 萬、基本骨架約 160 個(gè)接點(diǎn)（不同角色有浮動(dòng)）、貼圖總計(jì)約 20 張、權(quán)重的影響數(shù)值（每個(gè)頂點(diǎn)分配的骨骼數(shù)量）調(diào)為 2。此外，貼圖決定了模型的顏色和質(zhì)感，大致分為顏色圖和控制圖兩類。

先介紹顏色圖（Color Map）。為了表現(xiàn)出動(dòng)畫式的光影質(zhì)感，《賽馬娘》采用了兩張顏色圖，用漫反射貼圖（Diffuse Texture）來指定基本顏色，又用陰影色貼圖（Shadow Color Texture）來指定陰影的顏色。

對比下圖，陰影色貼圖整體采用偏暗的顏色，這個(gè)基礎(chǔ)上，還呈現(xiàn)了反射、二次陰影的效果。要注意的是，這里并非單純讓顏色變暗，而是根據(jù)模型部位不同，呈現(xiàn)了飽和度、色相的效果。

再來看控制用圖。為了確保實(shí)現(xiàn)光照、陰影和光澤、形狀和反射等效果，我們采用兩張 Map 共計(jì) 5 個(gè)通道來控制貼圖效果。如下圖，左側(cè)從上到下分別為陰影遮罩（ShadowMask）、高光遮罩（SpecularMask）、截?cái)嗾谡郑–utoff Mask）；右側(cè)下兩張分別為環(huán)境遮罩和逆光遮罩（Limlight Mask）。

模型頭部和身體在細(xì)節(jié)上稍有不同，身體如上用到的是兩張貼圖的 5 個(gè)通道。具體來看每個(gè)通道的作用。

陰影遮罩如字面意思可以控制陰影效果。與模型形狀相符的陰影很難表現(xiàn)出動(dòng)畫里張力十足的視覺效果，此外，受骨骼數(shù)兼容度的問題，導(dǎo)致細(xì)節(jié)陰影的表現(xiàn)力也有上限，所以會(huì)用這個(gè)遮罩進(jìn)行輔助表現(xiàn)。

在這 5 個(gè)控制用 Map 里，最影響質(zhì)量的一大半的調(diào)整操作都在陰影遮罩里實(shí)現(xiàn)。下圖是調(diào)整前后的效果，右邊給人的層次感、陰影表現(xiàn)、臨場感都高出許多，動(dòng)畫質(zhì)感也更強(qiáng)了。

高光遮罩主要用來表現(xiàn)高光效果，比如頭發(fā)的光澤、金屬的光澤等。對于動(dòng)畫風(fēng)格來說，基于物理的高光表現(xiàn)并不一定能實(shí)現(xiàn)最想要的效果，所以直接用高光遮罩，來繪制高光的形狀。下圖中，主要用在金屬物件的高光上。

截?cái)嗾谡种饕脕肀憩F(xiàn)細(xì)節(jié)處的形狀。可以在一定區(qū)間內(nèi)區(qū)分顏色繪制與否的范圍，能用在比如蕾絲的鏤空效果等，需要細(xì)節(jié)表現(xiàn)的地方。如下圖，在金屬裝飾上，原先版塊狀的邊緣被鏤空，裝飾的形狀和立體感一下就呈現(xiàn)了出來。這也是在有限的骨骼數(shù)里，要追求效率的一大寶貴手段。

環(huán)境圖是用來呈現(xiàn)能反射光的素材對環(huán)境的作用效果，由于和高光遮罩的效果存在類似的地方，這兩個(gè)功能常常結(jié)合起來一起調(diào)整建模的觀感。下圖中，金屬材質(zhì)的反射效果就用了環(huán)境圖來追加高光效果，進(jìn)一步體現(xiàn)出了金屬的質(zhì)感。

最后是逆光遮罩，它用來控制逆光的適用范圍。逆光可以突出呈現(xiàn)立體感，在《賽馬娘》游戲中，基本上一直會(huì)加入逆光效果來強(qiáng)調(diào)角色的立體感，但如果在所有地方都用上這個(gè)效果，就會(huì)造成信息量過大，看起來讓人不適，所以在效果較差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地方，會(huì)進(jìn)行調(diào)整。

下圖角色脖子附近、腋下附近就屬于需要調(diào)整的地方。調(diào)整前角色整體觀感偏繁瑣，通過限定作用整體協(xié)調(diào)感好了很多。

這樣一來，通過上述幾類貼圖調(diào)整手法，每一位賽馬娘在舞臺光照變化時(shí)、在賽場環(huán)境變化時(shí)，都會(huì)呈現(xiàn)出更自然的效果。以上就是貼圖規(guī)格的概述。

2. 著色處理

接下來是著色。我們以控制起來最為復(fù)雜的角色頭部為例說明。基本的調(diào)控如前文所說，是用陰影遮罩來實(shí)現(xiàn)的，但是為了提高著色效果，我們也下了很多功夫。這里先來說明一下細(xì)節(jié)控制圖。

為了實(shí)現(xiàn)角色頭部的動(dòng)畫式著色效果，我們采用了細(xì)節(jié)遮罩（Detail Mask），主要用來控制臉頰、鼻子的著色效果。

如下圖，這種方式可以獨(dú)立于常規(guī)著色處理來進(jìn)行控制，與光照效果相結(jié)合，并輔助生成多種表現(xiàn)效果。此外，臉頰和鼻子的陰影還可以單獨(dú)控制。

我們可以看一下光源運(yùn)動(dòng)下的面部陰影表現(xiàn)。采用這個(gè)方法調(diào)整之前，陰影會(huì)顯得歪曲和不自然，但調(diào)整后，陰影更干凈，也更有動(dòng)畫的風(fēng)味。諸如此類，在調(diào)整陰影呈現(xiàn)動(dòng)畫風(fēng)格表現(xiàn)的時(shí)候，主要都是用上述方式來實(shí)現(xiàn)的。

3. 描邊處理

最后是描邊的介紹。描邊在動(dòng)畫風(fēng)格的美術(shù)表現(xiàn)上，有著十分重要的作用，相當(dāng)于繪畫里的白描。具體上，我們依次說明，與陰影的共存關(guān)系、描邊的調(diào)整、顏色變化三個(gè)部分。

基本來說，描邊是將平面順著法線的方向隆起，從而生成對應(yīng)的模型。

下圖可以看到更清晰的效果。

用實(shí)際的角色模型來看。讓頭發(fā)的模型隆起，改變描邊的粗細(xì)，描邊越粗，角色給人的感覺越粗獷，試試這類效果或許也會(huì)很有趣。

要讓描邊呈現(xiàn)得干凈利落，就需要調(diào)整法線，而法線會(huì)影響到各種各樣的地方，所以如果為了描邊效果而調(diào)整法線，可能會(huì)造成著色結(jié)果與預(yù)期不符。下圖是分別調(diào)整了描邊法線和著色法線時(shí)的情況。能看到調(diào)整著色法線后，描邊會(huì)出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象，而調(diào)整描邊法線后，描邊是很清晰了，但逆光、陰影變得混亂了起來。

所以光使用一種法線，很難同時(shí)完美呈現(xiàn)描邊和著色的高品質(zhì)效果。因此，為了解決這個(gè)問題，我們在著色信息的基礎(chǔ)上，又將另一份描邊法線信息添加到了角色模型當(dāng)中。具體來說，是在初始模型上搭載著色用的法線信息，然后將用來描邊的角色模型里的描邊法線信息，轉(zhuǎn)換到初始模型的 UVset 里，從而實(shí)現(xiàn)兩種法線信息同時(shí)成立的效果。

明白了描邊如何與陰影共存的原理以后，我們來說明一下具體的調(diào)整方法。

描邊的調(diào)整可以直接依靠法線角度的變化來實(shí)現(xiàn)，雖然公司內(nèi)有一部分提高效率的工具，但基本上大部分都需要手動(dòng)調(diào)整。尤其是在發(fā)束和平面急劇變化的地方，更需要細(xì)致的調(diào)整。比如下圖里劉海的部分，調(diào)整前描邊斷斷續(xù)續(xù)，調(diào)整后劉海的描邊清晰地呈現(xiàn)了出來。

最后聊一聊描邊的顏色變化。為了呈現(xiàn)動(dòng)畫風(fēng)格的效果，描邊的顏色可以根據(jù)場景的不同而變換。可以先看看下面這張動(dòng)圖，這是角色小栗帽的技能演出效果，在她周身爆氣的瞬間，能看到，描邊變成偏白發(fā)光的效果。

描邊顏色是通過 Diffuse Color 和指定的顏色互相混合，從而控制顏色變化的效果，在技能 Cut in 等演出部分，可以控制合成的顏色、烘焙的程度、合成的方式等細(xì)節(jié)。如下圖，描邊顏色可以自由調(diào)控。在呈現(xiàn)動(dòng)畫風(fēng)格的時(shí)候，描邊顏色的調(diào)控也發(fā)揮了非常重要的作用。

總體來看，建模的基本規(guī)格里，通過構(gòu)建「能夠平衡執(zhí)著追求和實(shí)用效率」的制作體制，我們才得以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的 3D 建模。其中，建模和貼圖上，制定「制作賽馬娘基本外觀」的流程；著色方面，利用細(xì)節(jié)圖來實(shí)現(xiàn)高精度的陰影效果；最后在描邊環(huán)節(jié)，摸索與著色共存的手法，尋找能承載「角色更具躍動(dòng)感、種類更豐富的演出效果」的制作體制。

提升品質(zhì)的策略

在分享開篇，我們簡單提到了提高品質(zhì)的緣由，即在定好基本制作規(guī)格以后，我們在開發(fā)過程當(dāng)中，經(jīng)常遇到「看起來不自然」的情況。

于是每每針對這些不自然的情形制定對策之后，我們便不斷更新基本規(guī)格的水準(zhǔn)。下面就介紹一些實(shí)際上我們遇到的，以及后來成為新規(guī)格的案例和對策。具體分為穿模、光照、服裝和頭發(fā)的動(dòng)作三塊。

首先看穿模問題。如下圖，右側(cè)角色的手與裙子出現(xiàn)了明顯穿模，與之類似，即便是相同的動(dòng)作，根據(jù)服裝的不同，穿模的情況常有發(fā)生。由于我們不希望刻意限制角色動(dòng)作，或者限制服裝的設(shè)計(jì)范疇，所以必須制定對策。

最終我們通過 IK Collision 來解決這個(gè)問題。IK（Inverse Kinematics）是一種骨骼接點(diǎn)的計(jì)算方法，與 FK（Forward Kinematics）依靠旋轉(zhuǎn)來控制骨骼的方法不同，屬于依靠骨骼終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來控制骨架動(dòng)作的方法。Collision 則是用來判斷物體之間碰撞關(guān)系的程序。

所以能看到實(shí)際效果里，綠色球（裙子）能將穿模的紅色球（手部）推到模型外沿。

下圖里，角色手部模型與衣服重疊，在使用了 IK Collision 以后，手部與衣服緊貼，并不再穿模。與此類似，通過這個(gè)手法，即便動(dòng)作各不相同，但都能在維持賽馬娘魅力的同時(shí)，節(jié)省調(diào)整的工序。

接下來是不自然光照的處理策略。先看一段早期的演唱會(huì)片段，能看到角色受光照的影響很弱。

要知道，賽馬娘不僅會(huì)進(jìn)行演出，還會(huì)出現(xiàn)在賽跑等各種各樣的場景中，這些場景里，角色的演出方式、表現(xiàn)效果都截然不同，因此如果角色模型不能兼容豐富的場景，那么角色給人的說服力就不夠強(qiáng)。

隨著開發(fā)的推進(jìn)，游戲融入了越來越多極富戲劇性的光照效果，所以角色模型也需要跟上這些功能。為了實(shí)現(xiàn)這類功能，我們采用了 Flare Collision 的技術(shù)。如下圖右側(cè)，綠色球便是 Flare Collision。

比如下圖用到的，是配置在舞臺背景里的炫光光源。鏡頭炫光效果在舞臺效果中很常見，即光源照到鏡頭的時(shí)候，呈現(xiàn)出的炫光效果。

而 Flare Collision，是可以遮蔽炫光效果的碰撞體。當(dāng)角色站在炫光光源前的時(shí)候，如果不設(shè)置 Flare Collision，光線就會(huì)貫穿角色，然而，設(shè)置 Flare Collision 以后，就如下圖右側(cè)的效果，光線不會(huì)貫穿角色。

基于這種手法，角色、光源、鏡頭，都可以更加自由地設(shè)置，演唱會(huì)的演出效果也能得到極大的擴(kuò)展。

最后是服裝和頭發(fā)表現(xiàn)不自然的對策。在開發(fā)初期，我們遇到了下圖這些不自然的情況。一種是角色的服裝沒有表現(xiàn)出應(yīng)有的柔軟質(zhì)感，另一種是角色的頭發(fā)沒有按照自然的方式下垂。

為了除去這種不自然的感覺，我們和程序進(jìn)行了商量，一方面重新探討角色建模的規(guī)格問題，另一方面重新構(gòu)建了搖動(dòng)物件的細(xì)節(jié)設(shè)定。下面是改善了以后的演出效果。能看到，每一位賽馬娘的裙子、胸前的蝴蝶結(jié)、頭發(fā)，都能呈現(xiàn)出更加自然、柔順的質(zhì)感。

相信各位已經(jīng)能看出搖動(dòng)物件更加自然的動(dòng)作了。再比較一下開發(fā)早期和現(xiàn)在的效果，光看靜態(tài)圖也能發(fā)現(xiàn)，服裝和頭發(fā)，都比以前更加絲滑。與之類似，依據(jù)重力、阻力來調(diào)整素材本身的硬度和柔軟度，再對每一位賽馬娘進(jìn)行細(xì)節(jié)的設(shè)定后，就得以重現(xiàn)搖動(dòng)物件最自然的表現(xiàn)了。

總體來看，《賽馬娘》的品質(zhì)提升要點(diǎn)，就是讓觀眾感受不到不自然的地方，再把這些技巧融入到基本制作規(guī)格里。因此，角色建模的品質(zhì)才能更上一個(gè)臺階。這次聊到的穿模、光照、搖動(dòng)物便是其中一部分細(xì)節(jié)。

受限于篇幅，本文僅介紹了《賽馬娘》角色 3D 建模中，有關(guān)建模組概要、建模規(guī)格的相關(guān)內(nèi)容，在下一篇文章中，將繼續(xù)分享「賽馬娘獨(dú)特表現(xiàn)力」相關(guān)的 3D 建模手法。

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