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我想白嫖《Dota2》模型制作demo,谁知竟成了一周的噩梦

我想白嫖《Dota2》模型制作demo,谁知竟成了一周的噩梦

本文首发于知乎,作者Lute Li,原标题《Dota2角色渲染,用unity重现其shader》,游戏葡萄已获转载授权。

制作demo时有没有遇到过,急需大量角色资源,但又无从下手的烦恼?

www.dota2.com/workshop/requirements 

V社早已公开《Dota2》的模型,模型骨骼贴图一应俱全,可以直接用他的资源来进行demo制作。

左边是unity内渲染,右边是《Dota2》展示界面。

dota1.jpg

看似一切美好,下载模型贴图,扔到unity,网上找个DotaShader,贴图一贴,转为人形骨骼,就可以随意套动作库。

然而这个想法,让我经历了一周的噩梦。

先总结下我这一周的感想:

  1. 他给的贴图问题很大,需要睁大眼睛看清楚。

  2. 国内对《Dota2》渲染写的文章,就没一个是对的。

  3. 官方没有发shader,需要从网上犄角旮旯处拼凑。

  4. 《Dota2》用魔改BlinnPhong模拟PBR效果,有点吃力不讨好

下面开始正文。

1.《Dota2》贴图问题

先看一下原始贴图资源。

dota2.jpg

一个材质球有接近20张贴图。平均一个角色3个材质球,多的时候有6个。

首先检查一下贴图,你会发现一堆问题。

dota3.jpg

  • 法线上有某个uv的水印(大概是2u,但是模型内没有2u)。

  • 某些贴图uv是反过来的(红圈处),而且不是每个角色都这样。

  • 你以为这就完了?下了多个角色后会发现,有些法线是DX有些是OpenGL。

dota4.png

贴图上有乱七八糟的信息?uv有问题?不同人物的贴图命名规范还不一样?

怕不是valve派实习生用截帧工具抓出来的资源,真有你的啊G胖。

2.国内网站上关于《Dota2》渲染文章的错误

官方提供的文档只有一个。

http://wiki.polycount.com/w/images/8/85/Dota2ShaderMaskGuide.pdf 

后来修改了一版。

https://support.steampowered.com/kb/3081-QUXN-6209/dota-2-workshop-item-shader-masks 

很多人写的文章只包含四五张图片,对几张不理解的mask和warp图绝口不提。

更有甚者能毫无根据得脑补一套算法,也是厉害。

关键最终渲染不好看。

我在了解到网上没有现成shader后,揭开了SubstancePainter 和 Marmoset Toolbag的Dota2Shader。兴致冲冲,以为找到了光明。结果看了两宿后才知道,他们只是为自家软件做的,很多参数上来就power个256次,而且还缺很多贴图。

所以我根据以往经验来推断Dota2Shader。

3.我来拼凑shader

先把熟悉的贴图拿出来

dota5.jpg

color 固有色(不是漫反射,漫反射金属为黑色)
cubemap 天空球
detail * detailMask 细节图(单独调节缩放) * 细节遮罩
→加到固有色上
metalnessMask 金属度
normal 法线
SelfillumMask 发光遮罩
→遮罩 * 固有色 = 自发光图
translucency 透明度

然后把Warp和条状贴图拿出来,这些贴图之后再说。

dota6.jpg

剩下四个。

dota7.jpg

分别是RimMask,specularExponent ,specularMask,tintByBaseMask。

从名字可以看出来,他们分别和菲涅尔,高光形状,高光颜色有关。Mask是乘上去,Exponent是指数(power的幂)。

dota8.jpg

菲涅尔 * RimMask

dota9.jpg

BlinnPhong^Exponent * SpecularMask

dota10.jpg

Lerp(固有色,自选高光颜色,Tint),相当于在制造pbr的specular贴图。

specular贴图在standard里用的是Lerp(0.04, 固有色, 金属度),有兴趣的可以试一试,长的差不多。不过这个颜色可以自己调。

dota11.jpg

左边是金属度转的,右边是tint转的

好,大部分素材都集齐,回头看一下我印象里光照模型。

dota12.jpg

直射光 / 环境光的漫反射 / 镜面反射一共四项。

先看directDiffuse也就是直射光漫反射。

dota13.jpg

他用到了halfLambert + DiffuseWarp,具体效果如上图。

用这个方法可以实现一点点假3s效果。

其次,他使用DiffuseWarpMask当作UV的V,用于在一个材质球内使用多种颜色的DiffuseWarp。

注意DiffuseWarp要改为sRGB和UVClamp。

dota14.jpg

看蓝胖皮肤侧面偏紫,土猫更是有红绿两层颜色。

indirectDiffuse就当一个颜色,加上去解决。

最麻烦的是两个specular。

我在游戏内一直想找光滑度特别高,能反射旁边环境的材质,也就是反射球indirect specular。

dota15.gif

在unity内,长这样。

然后我对比了下游戏内,没有发现任何一个角色有反射球内容。《Dota2》最接近黑色光滑金属的龙骑,也没有反射球内容。

而且打开角色资源内的CubeMap会发现,他只有周边和底部有亮色。

dota16.jpg

于是我推断,《Dota2》内是不是没有传统的direct specular和indirect specular,而是一个魔改的DOTASpecular!

依靠这个想法,我在substance的《Dota2》中寻找线索。

dota17.jpg

菲涅尔 * 法线朝上的面 * 自选颜色,这不就是indirect specular吗。

moba游戏内,必然存在朝上的面对着天空,朝下的面对着地面。

妙啊,靠rim来模拟环境光。

cubemap不用在反射球,我猜测是加到directSpecular的灯光颜色内,让高光颜色更加丰富一些。

整理一下,dota光照模型。

dota18.jpg

其中有一段max(Fresnel(外黑内白),DiffuseWarpMask)。

我的理解是让主光的高光在模型边缘处减少,避免高亮的边缘出现,是一个很主观的参数。

剩下的几张warp。

fresnelWarpColor,fresnelWarpRim,fresnelWarpSpec这三张必然和NdotV有关。

dota19.jpg

颜色很像PBR常用到的F0公式。OneMinus,Pow5 和 带F0的Fresnel,分别对应三张贴图,大概吧。

bloom和selfIllumMask1,我猜测和后处理bloom有关。reflectance实在没猜出和什么有关。

4.我的感想

本来想白嫖《Dota2》模型制作demo,结果折腾这么久的幺蛾子。

真想快速使用,套standard材质,把固有色法线金属度光滑度自发光一贴,啥事没有。

既然都自定义渲染,就不要太纠结具体过程(说的就是我),只要制作软件和游戏内达成一致就好,画面好坏的最后还是得看美术。

《Dota2》作为一个2013年的游戏,为了兼容当年低端电脑,使用了很多trick技术。放在现在看,贴图分辨率/模型面数/渲染技术,比手机游戏标准还低,但是画面表现还算不错。

这让我不禁感慨科技发展。

1.这套渲染不适用于什么

想模拟现实中的材质,PBR还是有无可比拟的优势。(主要是高光)

PBR材质不等于写实风格游戏。同理,卡通风格游戏也可以用PBR材质。

枪火重生,守望先锋等一系列游戏都是用PBR渲染。只是在模型设计和配色上偏卡通。

dota20.jpg

枪火重生

2.这套渲染适用于什么

物理材质无法满足你,想使用风格化渲染,就可以尝试各种warp贴图来定制渲染。

如二次元的渲染。

不过在制作贴图的软件上,得配套完善工作流,要不然面对20来张不知所谓的贴图,任何美术都得崩溃。

dota21.jpg

最后来一张蓝胖镇楼。