如何加强角色渲染的真实感（self shadow + subsurface scattering + rim lighting）

  最近一直在玩street fighter IV，被其夸张的角色建模、华丽的动作和漂亮的油画效果所震撼。里面的角色，在 对手跳起或蹲下时，自己的 头部会一直注视着对手；近身时，如果一方发出必杀技，另一方的面部将作出恐怖和惊吓的表情。这些许细节，将角色的个性表现得淋漓尽致。值得一提的是，头部注视对手的效果，2D格斗的年代，早在SNK的《世界英雄》里已经实现，虽然表现力以现在的眼光来看，确实有点粗糙，但足以一窥日本人在细节上的重视程度。

     不过，真正让我惊艳的，还是bio5。日本人对于各种高端图形技术已经运用得相当成熟，整部游戏，完全的实时渲染，让人感受到一部大片的视觉享受。其对技术的熟练程度，当吾辈还在摸索shadowmap精度问题，为到底是psm还是vsm或是csm好争执的时候，他们早已可以将这些技术整合完成，并已经用于艺术表现。

     传统的局部光照diffuse + specular， 效果比较单一，不受周围环境影响，给人的感受就是，单个物体看着还行，复杂的场景渲染就会觉得有点假。真实世界中的全局光照，是不会出现LdotN的背面那么黑的情况。因为大量的光线在散射后，基本上不会出现“绝对黑”，仅仅一个ambient是无法模拟出来的，这也是为什么各种GI渲染的效果如此逼真的原因。

     大致地总结了一下，为了表现更生动，需要重点关注的是人物头部，以及光照渲染，其他的可参照现有技术：

角色头部相关技术
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1. 丰富的面部表情，通过morph网格变形实现，需要做一个编辑器，供美术调整面部顶点，并记录下来，供后期VS混合时使用。

2. 活动的头部，通过控制颈部的骨骼，限制一定的活动范围，达到“注视”目标的效果。（国外的游戏很早就开始关注的到这个细节，特别是一些恐怖和解谜的游戏，可怜我国的单机游戏，血狮做完就直接大跃进到MMO） 

3. 活动的眼球， 眨动的眼皮。WOW的实现是，眼眶是固定的模型，眼睛是一个片，可以左中右三方向随机固定运动，至于眨眼，只是随机时间内短暂出现一个皮肤色的片，暂时挡住眼球部位，实现瞬间的眨眼效果。这样的细节程度，可以满足WOW这种近境渲染不多的游戏；对于生化五这种注重人物表现的游戏，通常的实现应该是，眼眶的顶点可活动，随时时间播放“合拢”动画，达到眨眼效果，也可以实现各种“瞪眼”和“眯眼”的效果。而眼球，一个半圆的球面，通过一根骨骼控制，同头部实现。

 

光照相关技术
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1. self shadow，众多shadow map，我选择的是vsm，它在实现self shadow的效果中表现良好，一定程度模拟出soft shadow的效果，部分精度、走样和漏光都可以解决，通过淡化阴影，效果不错。

 

2. 3S(subsurface scattering)，次表面散射是指光线照射到物体后，进入物体内部，经过在物体内的散射从物体表面的其他顶点/像素离开物体的现象。在透明/半透明的材质上，这种效果比较明显，比如说是皮肤，玉等等。怎么理解？请把手张开，挡住太阳，然后观察这只手。可以说这种效果是比较难以模拟的，在没有复杂的预计算前提下，很难达到接近物理真实的。这里通过在ps中拿到已经projection后的z，即可以简单的理解为散射的一个参数，通过一些非物理的计算，控制住其散射的比例，以达到柔和的效果。

 

3. rim lighting，皮肤边缘上的汗毛和毛孔能捕捉光线，当光源正对着摄像机时，你可以观察到这种效果。这里可以通过1 - VdotN来达到这个目的，为了得到更好的边缘，最好将oneMinusVdotN再乘以自己一次。是的，因为是VdotN，这种边缘模拟实现只在高镶嵌的模型上效果最好，对于低模，相对效果要差一点。