Game & Rendering

 Demo Mesh 无论是头发材质还是毛发材质，它们的建模都是基于插片的方式，且每个片都是单面（Cull Off） UV Layout 需要保证Kajiya-Kay高光流向的连续性，UV的布局要是统一且具有方向性的，每个网格片的UV区域重复覆盖。 Vertex Occlusion 通过烘焙保存在顶点颜色的环境光遮蔽，不同于使用AO贴图的方式。离线的烘焙可以计算出不同层级（插片）互相之间的遮挡关系。区别不同层级受到的环境光遮蔽，提升整个毛发渲染的阴影体积感。 Pass 渲染效果分为两个品质： Alpha Test（适用中低性能的设备） Alpha Test + Alpha Blend（适用高性能的设备） 两个Pass使用的都是同一张Alpha贴图。 Alpha Test 只有一个裁剪Pass，所有毛发的边缘都会被硬切，整个毛发的渲染效果就显得比较毛糙，完全没有柔软感。但是性能方面相对的比较好，写入了深度值，不会导致严重的Overdraw。 Alpha Blend 再加上一个混合Pass，每一根毛发的边缘都变成半透明状态，锯齿感会明显减少，整个毛发的渲染效果也会显得比较有柔软感。但是裁剪（Alpha Test）Pass必须作为基础，因为混合Pass要依赖它提前的深度写入来进行深度测试，从而避免出现错误的混合层级和顺序，还能减少大部分区域的Overdraw。另外一个需要注意的是，因为深度值精度的有限，同一个三角面的混合Pass和裁剪Pass可能会发生深度冲突。为了有正确的渲染效果，要让混合Pass始终能覆盖在裁剪Pass上。使用Shader提供的Offset设置渲染状态，能对混合Pass的深度值进行非常轻微的偏移，这样在不影响渲染效果（透视）的前提下避免了深度冲突。 混合Pass渲染状态： Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha ZWrite Off Offset 1, -1 Specular https://web.engr.oregonstate.edu/~mjb/cs519/Projects/Papers/HairRendering.pdf 高光是各向异性的，它的流向是依据毛发的方向（顶点空间的切线或次切线） 镜面高光的D项是Kajiya-Kay，F项是Schlick，V项用常量0.25代替。 Kajiya-Kay // Note:...

材质效果（Unity） 材质参考（Marmoset Toolbag） 主要参考八猴渲染器的官方材质Velvet，解析了它的实现思路，它使用了两套光照着色并叠加：Sheen BRDF + GGX BRDF 材质对齐（Marmoset Toolbag） 逐步分解着色计算的过程并使用同一套贴图，横向对比Marmoset Toolbag和Unity的效果。单独对比仅在直接光作用下的Sheen BRDF效果。 从结果中可以看到，直接光的效果基本是一致的，但是间接光的差异就比较大。八猴渲染器的间接环境光源是带有方向信息的，在光照计算时能得到和直接光一样真实的漫反射和镜面反射，这就明显区别于Unity使用的Light Probes和Reflection Probes。 Microfacet Sheen BRDF 基于理论基础："Production Friendly Microfacet Sheen BRDF"（Alejandro Conty Estevez， Christopher Kulla） https://blog.selfshadow.com/publications/s2017-shading-course/imageworks/s2017_pbs_imageworks_sheen.pdf Specular BRDF struct MicrofiberGCurve {     float a, b, c, d, e; }; MicrofiberGCurve G_MicrofiberInterpolate( float roughness ) { float r  = 1.0 - roughness; float r2 = r * r; MicrofiberGCurve g; g.a = mix(  21.5473,  25.3245, r2 ); g.b = mix(  3.82987,  3.32435, r2 ); g.c = mix(  0.19823,  0.16801, r2 ); g.d = mix( -1.97760, -1.27393, r2 ); g.e = mix( -4.32054, -4.85967, r2 ); ...

Demo 测试的材质表现了四种组合类型： 普通布料 普通布料 + 细节纹理 普通布料 + 细节纹理 + 绒毛纹理 各向异性丝绸 + 细节纹理 Workflow 设计布料Shader的工作流时，考虑到项目角色模型的美术风格。多数模型会混搭有布料材质和金属材质。 布料材质需要高光工作流， 但是金属材质需要金属工作流 。在不拆分Mesh的情况下，为了能同时表现这两种材质，就需要结合两种工作流和着色模型，再依赖贴图通道Mask来在像素级别区分材质类型。 这种设计能满足材质类型混搭的需要，但是也造成了Shader性能指标ALU的明显上升。 Detail Map 布料类材质表面通常具有高频细节。除了PBR需要的基础纹理外，还需要连续的细节纹理。通过对UV进行Tilling来调整其在材质表面的密集程度。 在细节贴图和基础贴图的混合方式中，其中比较特殊的是切线空间的法线，细节贴图只提供RG两个通道的法线信息，混合方式可以理解是二维方向矢量的偏移。 half3 detailNormal = UnpackNormalScale( half4(detailNormalTS.x, detailNormalTS.y, 1.0, 1.0), 1.0); detailNormal = half3(detailNormal.rg * detailNormalStrength,     lerp(1, detailNormal.b, saturate(detailNormalStrength)) ); normalTS = SafeNormalize( half3(normalTS.rg + detailNormal.rg, normalTS.b * detailNormal.b) ); 区别于常规的细节贴图，布料类的细节贴图AO会遮蔽基础贴图Albedo，材质表面的光照反射率会跟随细节变化，进而改变材质的整体亮暗表现。 half detailAlbedoOcclusion = lerp(1, occlusion, saturate(threadAlbedoStrength) ); albedo = albedo * detailAlbedoOcclusion; Silk & Satin & Nylon 高光工作流需要材质提供高光的颜色，丝绸类材质的高光颜色具有多样...