【HAPPY FOREST】用Unreal Engine4绘制实时CG影像

近年来，对实时CG的关心热度越来越高，但要想弥补与预渲染方式的差异并不是那么容易。这里就有影像业界的先锋进行挑战的MARZA ANIMATION PLANET。本文中通过Demo Movie的制作，来看看实时CG的可能性。

 

 

   “用实时CG来做影像制作还是异端，当初公司内部的赞同者也很少”担任本作主管的今村環人氏说到。 尽管如此，在面向实现的行动上，不光是影像制作的输出，找出游戏和影像的中间部分的可能性，还有最能发挥出优势的时机的考虑。“有了这种情况下是否够好的茫然和不安感，探索着解决方案。在制作本案例时候感觉到的可能性，在成型，部署之前就都是秘密了（笑）“执行制作人内田治宏回顾到。

    于是，由赞同了今村氏的技术指导佐藤男治以及技术顾问桥本善久（曾任Square Enix CTO兼Luminous引擎技术总监）3个人开始了项目。美术方面有少数人加入，接触了实时引擎的机能和概念，在离开了习惯的工具后，美术方面成了缺点，优势方面很少。花费了约1年时间，才将优点沉淀，变成了积极的因素。另外本项目的代号名【KURO】是使用MARZA惯例的颜色的命名 ，因为本项目一开始是非正式的，在接近黑色印象的同时，把平常用英文的表示写成日语KURO，体现出了异端的气氛。

 

 

    在项目开始前，首先是佐藤氏和协调员宇津也周一进行了实时CG的现状调查和验证。说到作为现在趋势的GPU的高速渲染方面，各种渲染器的RT模式和GPU渲染器也会进入视野。在项目上，先通过是MARZA的商业模式的变化，以及想到的影像内容以外的输出，选择以实时引擎中适用的内容为前提来进行调查。在UE和Unity间做了很大的比较。说到这次项目，当时预定是不加入软件工程师来进行开发，因为面向高端图形的功能更充实，而选择了UE4。"UE4所具有的过场动画编辑器Matinee，与大家所熟知的视频编辑的Timeline的是相当接近的，而一个主要的原因也是，当时的Unity并没有配备类似的功能。" 其他方面，Unity在2015年3月后发布的5.0版本在图形功能上有很大的提升，【充实的Asset Store】，【可买断的授权】，【日本市场的开发与用户的距离更接近】，【使用C#的定制性更高】等等，成为了与UE4不同的优点，今后也包含Unity的开发也在研究中。

 

A UE4和Unity，有着各自的优点，就KURO来说，一开始就是只有设计师来构成的项目，当时的Unity4.x和UE4的图形能力有很大的差距，所以采用了UE4，但现在Unity5.0发布后，与UE4的图形差别缩短了，MARZA以后加大Unity的研究开发。

 

Unity5.0后，在图形上也有相当大的投入

 

B 工作流的比较

 

 

 

 

    【KURO】经过了1.0，1.2，1.5 三个阶段，【Happy Froest】是【KURO 1.5】的官方命名，作为出发点的【KURO 1.0】，是与现在的方向性不同的作品。 ”因为平时是制作游戏片头的小组，使用实时引擎就面对了那样的制作感觉。总之，不考虑引擎不擅长的部分，演出方面就像以前那样努力就好。”加治佐興平指导说到。 结果上，虽然获得了一定的成果，但品质和引擎的特性并没有获得最大限度的提升。“按照桥本氏的建议，如果工具的调查和体验后加入到制作中是理想的，当时是把想作的内容做了修改，在各处加入了。”（今村氏）。结果UE4不擅长的要素也全部实践过了，与桥本氏的“预想的范围”相符。关于这点，加治佐氏回顾到“虽说有不合适的表现，但有多疼不摔倒是不会知道的，成为有领会感觉的摔倒”的，这次的不擅长的要素，有人的皮肤，特写，眼睛，头发，人群等大量资源的动作。相反的【KURO 1.0】中很容易表现出品质的，可以说是角色的盔甲。

 

    【KUR01.0】的宣传得到的是“大家都努力了！辛苦了！难以称作热度感(苦笑)”今村氏说到。一方面确信可以这个经验得到了更好的作品。以公开后可以获得惊叹为目标，项目向新的追求的阶段前进。还有，【KURO 1.0】的长度是1分半钟，员工10名，开发时间3个月。

 

图1，2是MotionBuilder的工作画面，图2~7是 【KUR0 1.0】的场景镜头，使用UE4的实时CG影像的第一版，一边向和预渲染不同的做法挑战，一边正面对抗皮肤和群组等实时CG不擅长的要素，这些经验提起了更高品质的影像制作的士气。继续做成【KURO 1.2】。

 

 

KURO 1.2

 

【KURO 1.2】的截图，这里是以照片真实的自然物为目标进行渲染方法，进行了基于物理渲染(PBR)的研究。

 

    【KURO 1.0】完成后，首先是把策划案凑在一起的头脑风暴，进行讨论。其中，不加入角色要素的方案也被讨论了。使用UE4的回避要素是把角色排除，把细致的值得一看的背景放到前面突出的方法。“但是，也有这样冲击力会变弱的意见，成为挑战的，因为加入了角色，也有关于MARZA销售的角色动画的呼声，这里，使用UE4比较擅长的要素进行“龙”的制作”（今村氏）。最终，以【KUR0 1.0】为主导，采用了理解了实时引擎特性的加治佐氏的方案。具体的是，回避【KUR0 1.0】里不利于工作的人形角色和大量角色登场的人群，相反的推出可以容易表现品质的树木和岩石，角色也是类似岩石质感的龙为主角。

 

 

 

 

 

幼龙的设计 1 是绘制了很多版的幼龙的设计案， 2是 幼龙的特写，3 是表情集

 

舞台 1是 策划初期的草稿，有舞台意识的设计， 2 梅田氏绘制的背景布局 通过明暗的绘制来抓住气氛 3着色后的背景印象图

  

 

绘制了背景和幼龙的印象图，[KURO 1.5]的第一步

 

    背景的建模工作使用的是3ds Max。负责背景的八木啓敬氏是使用3ds Max建模的专家，为了可以高速的工作，采用了与UE4交接的工程是由高橘氏代替的体制。"有特写显示的部分的话，Texture的分辨率达到了4K，也没有使用Dispalcement，通过实际的网格形状显示细节，其中幼龙躲藏的树有600万多边形，用和预渲染一样的高模来做成"（八木氏）

    实际的【KUR0 1.0】开发时，因为意识到是实时CG而限制了多边形数量，【KURO 1.5】不考虑实时性而重视品质，因此，前述的树木等是用线框显示边缘时密集到无法看清的状态。尽管如此在最接近镜头上细节还是不够，把苔藓网格用数组模板来组织，作为Instance配置来对应。

    还有在UE4的实现上，准备了不受风力摇摆影响的花草来增加细节，高桥氏解释到“因为数量很多，如果全部动态更新是会相当痛苦的工作”。顺便说一下，背景的设计画中绘制的树根，据说因为建模后完成的非常好，有了急忙就在开始镜头就使用的小插曲。“当初并没有预定，在上面的背景的品质提升中试着使用了，实时CG在表演的自由度上压倒性提升这点，成为了这次制作方式的一大魅力”（加治佐氏）。

    把影像制作的流程加入到实时引擎，很多的部分都会收到影响，但也有影响较小的部分。建模就是其中的一个，本作中也和通常预渲染的流程一样进行工作。用ZBrush进行造型，MARI绘制贴图的流程。“从ZSphere开始造型的比例检查，几天后进入向动画师提供模型的工作，就是这样的节奏感。开始的1周内，大体的Texture完成，移送到MARI里进行细节的加入”角色模型师鴻巣智氏说到。工作上的注意点是，游戏引擎中对应物体对象的数量导致绘制负荷加重是无法避免的，要尽量做成一个Mesh，还有Texture的张数不能增加过多，这次使用了2张4K的Texture。

    皮肤的角质和鳞片的色调的表现，是利用MARI的Procedural Layer。对应部分改变缩放来绘制pattern。再把它作为Mask转写到 Sculpt 。其中的问题是，哪个位置要近似真实到什么程度。完成的幼龙就如你所见，加入细节感的同时可以感觉到可爱的来完成。“最初想要更加真实的质感，‘不对，这样要被咬死了！’导演这样说到（笑）‘，于是向更可爱的进行调整。使用UE4的质感设定也有不习惯的部分，但即使有渲染消耗也可以把握完成状况的反映是魅力所在”(鴻巣氏)。这个工作是在MARI和UE4两方面同时开始进行的。还有并行的是高桥氏使用Substance Painter来进行伤口和污浊的加入。因为着色的工作自身终究还是又UE4来完成的，Substance Painter是用来准备Occlusion等UE4所用Texture。“（高桥氏）。

使用ZBrush制作的幼龙的Sculpt，约700万多边形来构筑的

基于加治佐氏收集的画像。梅田氏制作的材质表。参考各种真实的动物

使用MARI制作的皮肤的Texture，绘制为4K大小的两张Texture

1是UE4上的幼龙的质感调整。画像是Shader Tree。2是在Viewport上的外观确认。

    Rig的工作方面，是从无法Maya向UE4的数据传递，到什么的数据是无法传递的验证开始的。对两个工具间的FBX格式做了交换，确认了FBX的配置，光是可以随意的读取就很辛苦。Rigging美术师塙智洋说到。UE4能读入的只有Skin Cluster和Blend Shape，包含复杂关系的角色动画的Rig是没法直接传递的。【KURO 1.0】是基本的人形角色，因为外部的员工使用MotionBuilder来进行工作，Rig也是基于HIK的简单的东西。"这次成为了更加复杂的Rig，首先是把动画在场景里再现的挑战，例如受到骨骼的阶层内包含变形节点不能很好变形的制约， 当初读入时也产生了幼龙的面部爆炸这样的故障]（加治佐氏）。

    这样试行错误的结果，因为动画特殊化使得复杂的Rig不能在UE4正确的再现，采用了对简单的Bake用的Rig进行烘培在UE4中实现的流程，而FBX无法传递的数据，有Maya的Lattice和面部的Squash，“这些应该可以想办法克服的，这次因为时间的缘故放弃了，FBX的解释在每个工具引擎上都有微秒的差役，例如Scale的操作可以用UE4，也可以用Unity，有时间的话想确认一下”（塙氏）。

 

图1 是动画用的Rig，使用Maya的定制节点用控制器制作动画，为了动画的最适化，在骨骼阶层的构造方面较轻量。

 

图2 bake用的Rig，把控制器的动画向Joint和Blendshape进行bake。是FBX最适化的阶层构造 

 

图 3是转化后的Rig，向UE4传递的只有Joint BlendShape以及几何体

 

    UE4使用的是基于物理的着色模型，look dev的工作方面因为MARZA有过基于物理的工作的经历，很顺利的对应了。但是Shader的组合上，要研究每个节点的意义和组合方式，花费了相应的时间。“因为UE4准备的材质的参数比较少，可以比较清晰的来使用。和它相比，平常使用的Shader参数很多，最新的趋势这样的也不会有很多消费”（高桥氏）。

 

  【KURO 1.0】中切身的感到UE4的弱点是SSS方面。在【HAPPY FOREST】中幼龙腹部的一部分有使用，SSS并没有具备必要的参数，用4K的贴图绘制也可以很好的完成等，“预渲染可以普通显示的部分，与之比较美术师说不定就可以感觉UE4有所欠缺的部分” （加治佐氏）。因为实时引擎和光线追踪是有差异的近似绘制，要去掉现况中的差异并不容易。

 

     同样发生问题的部分还有眼睛的表现，实际上是复杂的反射和折射的表现，因为必须要对应表面的部分，使用了eye shader。“方法上，是以【Agni‘s Philosophy】和GDC发表的资料为出发制作了shader，我想也可以说是按照大致的AAA游戏的标准方法来进行的”（桥本氏）。

 

 

 

    通过配置实现工程的专门员工，作为动画师的山岸次郎氏可以集中动画工作，发挥出和预渲染工作同样的效率。”工作和以前一样，不过项目结束前的日程安排都是划时代的。但是，有勉强的坚持挑战的方面，也有相反的不得不挑战的方面，好坏共存的。后面也会去修正残留的问题，这也反映完成影像的可能性，期待今后的表现。“(山岸氏)。

 

    预渲染使用的是光线追踪（Ray Trace）渲染器，是通过计算光的路径得到结果的一种模拟器，而实时引擎不能进行基本光线追踪的绘制。对于静态资源，可以通过预计算光源bake，来获取高品质的结果，而动态资源就不能bake了。因此，像鼻子落在脸上的影子就很难获得好的效果。结果动态物体和静态物体的阴影显示有差别，不得不在设定上反复进行推敲。”我想把这些依赖光线追踪的部分，在UE4上可以看起来近似的进行设定是有必要的，但，实际比预想的要复杂...（苦笑）。而且在渲染结构上，无法获得光源的向量等，也有扩展起来感觉很麻烦的部分。因为源代码是公开，在公司内有也制作扩展版本的，这次因为时间原因而没有进行。总之，觉得实时引擎并不是渲染器的认识是很重要的"(松村氏)。因为光线追踪可以获得很漂亮的阴影效果，UE4配备了Ray Trace Distance Field Shadow的功能，调查后发现限制很多，本作中就没有使用。”因为这个是建筑物使用的功能，用在本作的大量的草和树叶的投影上也有缺点，说不定可以提高最终画面的品质，要是再有些时间就可以使用了“（加治佐氏）。

    CG制作现场，现在主要还是用瀑布类型的制作流程，在如何让产品的可以返工，以及并行工作的实现上而煞费苦心。本项目通过实时引擎的使用，获得了更加敏捷的风格，使人吃惊的是，这个并不是训练而是自然的渗透。桥本善久氏不仅是曾制作过【Agni‘s Philosophy】的Luminous Studio的开发主管，也有很多项目管理方面的演讲。在本项目相关的开发中，他只进行了前者相关的说明。经过【KURO 1.0】，有了完全日常进行的反应，到了【KURO 1.5】就是确实的进行了。这样全体员工都可以实际感受每天的成果和变化来进行制作"（加治佐氏）。这样回避了大量的返工，可以亲眼看到每天画面的改进，在良性循环中进行制作。当然还要面对的问题是，要改变制作的“文化”和“意识”是很困难的。这点在【KURO 1.0】和【KURO 1.2】中就是很好的例子。“感觉美术师的意识在经过了半年后有了很大的变化，反映在工作的快速绘画上，通过感受其他员工的进展，感到了很强的凝聚力”协调员宇津野周一说到。还有本作的渲染时间（从游戏引擎捕捉画面）上，1台使用Quadro K2000的工作站（2013年的配置）大概是20分钟的时间，如果是最新的GeForce GTX TITAN X的话，大体上可以实时的看到输出了。

 

     相反的浮现出来的问题有，特效方面很弱，特别是烟雾等的体渲染，也没有VFX的合成方法，引擎方面管理渲染的功能和管线也不完备等等。今后，包含对应这些问题的方法，MAZAR还要通过多年的计划来解决的样子。就像前面提到的，不再限于UE4，也不再仅仅是这次的试验的规模，会分配充分的人员来进行开发。

 

     最后，今年8月26日?28日举办的CEDEC 2015上会有关于本作的制作工程的解说，有兴趣的话请务必要参加。