3D向2D的探索 从赛马娘开始浅谈游戏中三渲二技术的应用
近年来随着手机性能的逐渐提升，手机游戏逐渐开始了从2D像3D的转变，而在这个过程中，二次元风格的手机游戏却并没能像其他手机游戏一样迅速的完成转型，而是直到现在都处在3D与2D混杂的情况下。这种与日本动画制作如出一辙的现状其原因也非常简单，即受众对2D风格的严重倾向。
包括我在内的大部分动画爱好者都本能的对3D渲染动画风格人物有着一种抵触情绪，这种抵触情绪可能是由于早期3DCG技术的不成熟，也可能是因为3D渲染的画面风格与2D的画面差别过大，但无论原因如何，这种群体性的对于3D的抵触是切实存在的问题。
（写实渲染的受众和三渲二的受众并不相同）
而也正是为了应对这种情况，在近年来三渲二技术开始在手机游戏中获得了越来越广的应用，在很多游戏中我们都能够看到三渲二技术的身影。那么究竟什么是三渲二技术？游戏厂商又为什么样使用三渲二技术？今天就让我们以《赛马娘》，《原神》，《战双帕弥什》等市面上有不错成绩且技术上各有特点的手机游戏为例，一窥三渲二技术在手机游戏上的尝试。
声明：本文中所有与游戏相关的举例均为说明需要，不存在任何主观情况下对游戏的贬低或讽刺，如文中有相关内容对该游戏粉丝造成了不快还请海涵。
三渲二技术或者说卡通渲染技术是3D渲染技术的分支，其核心目的就是用3D渲染来还原2D的画面效果。因此，在分类上三渲二属于Non-photorealistic rendering（非真实渲染，下简称NPR）的一部分，在定义上与通过3D渲染水墨，油画等风格的画面同属一类，不过我们一般说的三渲二指的还是以渲染日本动画风格的画面为主，因此下文提及的三渲二也都在这个小范畴内。
（《大神》的渲染风格也属于非真实渲染）
那么三渲二的画面风格又是怎么实现的呢？这一点其实说起来并不困难，无非是用算法柔化阴影，忽略小块阴影，并在材质和贴图上多下些功夫。不过一般说起来简单的事情做起来都并不简单，三渲二技术的实现也是如此。而造成三渲二画面制作较难的一个主要问题就出在了阴影上。
在传统的3D渲染上，阴影的渲染是基于真实的物体结构的，这样的渲染方法呈现出的结果会相对契合我们现实中的光影环境，但是却难以和传统日本动画中的明暗表达相契合。之所以会出现这样的问题是因为在现代日本2D动画的上色脱胎自传统的赛璐珞上色，因此为了节省成本且最大程度的美化角色，画面往往会采用大色块的方式来表达角色身上的阴影变化，这种情况下的光影变化与现实中的相比会有很大的区别，最大的特点就是脖子和头发。
（传统赛璐珞上色）
在现实中我们脖子的阴影变化是受到骨骼结构和环境光综合影响的，因此阴影往往并不会覆盖整个脖子，而是会有明显的区块划分。但在日本动画中则是这样的：
脖子会整体被阴影覆盖，这样的上色方式不仅会使得上色难度较低，也会使得人物的头部得到突出展现。而在3D渲染中想要实现类似的效果就需要专门对阴影区域做出调整，从而提升阴影的覆盖范围。
除了脖子以外，头发也是一个难题。在所有动画的任务设计中，“头发”这一元素都是分块设计的，也就是用块状的方式来对头发进行归纳，从而降低作画难度。在3D渲染中这本来应该是一个优势，毕竟分块渲染的话在对算力的要求上要比写实渲染低不少，可是在光影上依旧是存在着很严重的问题。在日本动画中你很难找到一个角色的阴影是完全符合光影逻辑的，绝大部分情况下角色头发的阴影都是在参照现实中光影关系的基础上根据实际需求进行了大刀阔斧的改动，有些比较极端的可能头发干脆就没有什么光影效果。比如无论怎么动都不会发生变化的高光就是一个例子。
（在《利兹与青鸟》中角色的光影运用受到了极大的限制）
为了实现还原这一效果，绝大部分采用三渲二技术的人物模型的头发都是“自带光影”的，简单来说就是在绘制头发的贴图时就将一部分基础光影效果和高光部分画上去，从而实现动画中基本不受环境影响的光影效果。
（在《赛马娘》中角色头发的高光和基础阴影就是画上去的）
说了这么多，各位读者应该也都对三渲二技术在实现上的困难有了一定的认知，那么既然三渲二实现起来并不容易，游戏厂商又为什么要采用三渲二制作游戏呢？
我们可以大致将原因归纳为三个关键词：“受众”，“性能”，“效果”。
受众很好理解，大部分采用三渲二技术的游戏本身的受众就是二次元文化的爱好者，就像文章开头所说的，对于这一部分玩家来说本身对于3D写实渲染是有一定的抵触情绪的，因此在选择时会更倾向于画面接近2D风格的游戏，因此在商业上来说采用三渲二技术制作游戏可以说是一种在贴合受众群体的行为。
（大部分采用三渲二的游戏都在这个范畴内）
而除了贴合受众外，三渲二技术也是较为适合现阶段手机等移动设备性能的一种画面风格。虽然三渲二技术在制作阶段会存在一定的困难，但是与之对应的是在实际的游戏过程中对于设备性能的较低要求。这是因为三渲二技术为了实现类似日本动画的画面效果会刻意降低画面中的画面细节，从而降低了设备在进行渲染时的算力要求。这也是采用三渲二风格的游戏往往能够更容易获得更高帧数的原因。
更少的画面细节除了能够带来更低的性能要求外，也能够在同环境下带来更好的画面效果。对于现在的大部分手机游戏来说，手机的性能是过剩的，因此当模型渲染本身占用的算力较小的情况下就能够将更大的精力放在各类特殊效果的呈现上，从而实现比写实渲染更好的画面效果。
当然，现阶段纯粹的三渲二风格也同样存在不少的问题，在很多地方还有着继续研究与尝试的空间，本文也并没有涉及为了实现三渲二风格需要在模型本身诸如在特定角度下的形变，以及一些夸张化的表达等更深层次的技术。综合来看，三渲二依旧是一种年轻的技术，它代表着3D渲染向着2D风格的尝试，也代表着技术，市场以及受众三者间的别样平衡。希望在之后三渲二技术能够有长足的进步，也希望日后我们作为消费者能够遇到制作更为精良的采用三渲二技术的游戏作品。
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