大家一起聽着音樂看文章吧 ！
今天 ！
讓我們一起來探索
「遊戲開發小科普之頭髮」
當我這一期想要科普關於頭髮的祕密時候
我就想起了她 - 花木蘭
開我東閣門 ，坐我西閣牀。
脫我戰時袍，著我舊時裳。
當窗理雲鬢，對鏡帖花黃。
木蘭打開自己東邊的閣門，坐在自己西邊的牀上。
脫下了戎裝戰袍，換上舊時的女兒衣裳。
對着窗子梳理鬢髮，照着銅鏡貼上花黃
這首詩詞來自於 南北朝樂府的民歌《 木蘭詩 》
講述着花木蘭女扮男裝，替父從軍，
在戰場上建立功勳 ，回朝後不願做官只求回家團聚的故事
木蘭剪去了長髮 , 男扮女裝 ， 替父從軍
當她凱旋而歸之後 , 又選擇了在窗邊梳理着自己的秀髮
當我小時候 ， 看到這個鏡頭的時候
熱淚盈眶
讓我們就通過花木蘭的故事
一起進入小科普的世界吧 ！
溫馨提示：
此區域內容 非常輕鬆有趣
讓我們先來看看現實中的頭髮吧 .
再看看在遊戲世界中的頭髮吧
在遊戲的世界裏 ，頭髮有着多種的類型
第一種 , 繪畫的風格
夏日狂想曲中的人物就是繪畫出來的人物
還有女神異聞錄5 中對話框中出現的人物
這樣的展現一般在注重故事類遊戲更常見
就像是一個可以移動的卡片人物（圖片）
第二種 3D 人物模型
首先解釋一下 3D人物模型
它可以理解爲 “手辦”
和上面類型一樣 ， 是會動的手辦
比如在奇異人生 ,偏卡通風格,
更注重遊戲內容
在她誕生的那一刻她的頭髮也跟着誕生了
我們來回到遊戲世界中
也是同樣的道理 ，在使用建模軟件創造出一個女孩的時候
她的頭髮也已經被創造了
比如就是這樣直接給你了一個完整的女孩子
這樣的好處自然是更便捷
但是同樣失去了更精緻的體現
想象一下
美女手辦的長髮會
隨着你拿着她擺動而飄散嗎 ？
第三種 假髮
假髮 ，顧名思義
爲了追求極致精美和多樣的頭髮
那就需要所謂的 “假髮”
這也是我後續要討論的主要方向
我們會讓人物誕生時候並沒有頭髮
這樣製作出來了各種假髮 ，只需要戴在頭上就好了
明白了這個想法後，我們來看看假髮的祕密吧
頭髮的顏色
在底特律變人中的卡拉
金色與褐色混合感覺，頭髮的顏色在
現實中使用的是染色劑
遊戲中則是一個調色盤
在頭髮上抹上不同顏色 ，就可以實現出了這樣混搭的色調
比如天涯明月刀中的頭髮
如你所見 ，頭髮擁有多種的顏色混合
並且還具有漸變效果
注意從頂部的藍色向粉色的漸變，其實還是調色盤的功勞
舉個通俗易懂的例子
遊戲裏頭髮設置的顏色 ， 就像是你認識的各種顏色的彩鉛
但是在畫紙上能用彩鉛繪畫出多麼美的頭髮
那就需要你慢慢的繪製了
頭髮的美感不僅僅是因爲顏色
頭髮還擁有着質感
就像是洗頭髮後 ，柔順和明亮的感覺
“ 飄柔就是這樣自信 ”
飄柔打錢啊喂 ！
遊戲中也是同理
因爲頭髮也是一種材質 （Material ）
會搭配着環境的不同而產生不同的效果
影響他最有趣的還是光照
在巫師 3 的葉奈法的頭髮 , 可以看到在蠟燭的燈光下,髮質顯得很具有油性感覺
那麼在室外的希裏 , 頭髮就更偏向於 乾燥 / 順帶着一些小柔順
那麼使用好 調色盤 與 光照
就可以創造出頭髮很細膩的感覺
怎麼樣讓頭髮變得更加絲滑柔順 ？
現實中，我們不僅使用各種功能的洗髮水
還會使用 護髮素，洗衣粉等
洗衣粉什麼鬼啊喂！
遊戲中也是可以做到的
主要在感官上有兩點 ：
第一點：
頭髮可以通過材質與紋理的更細膩來完成
這就是遊戲裏的洗髮膏與護髮素
沒有洗衣粉啊喂
更沒有火鍋底料啊喂 ！！
生化危機4重製版 - 礙事梨臉模
第二點：
在前面剛剛提到的 “彩鉛繪畫” ，“環境光照”影響
紅藍Buff 正在持續中 …
輕微的細節就體現出來了
看看耳朵那裏的頭髮
具有小撮頭髮，耷拉在耳朵上
這就是細節在各種光環的加持下顯得更好
那麼飄逸又是怎麼樣的呢 ？
其實也是上面所提到的因素
只是隨着風中的搖曳 ，還涉及到了流體 ，力學
我覺得以後還有機會
在更有趣的講解
比如從 遊戲中的海洋延展到 風中飄逸的秀髮
所以這裏就埋下一個伏筆
等等 ！
我們年輕人肯定喜歡柔順飄逸的秀髮
可是也存在有小孩，老人以及各種頭髮的質感
在遊戲中真的也存在有各種的 “ 特技 ”
別忘了，我一直把他比喻爲 “假髮”
來看看死亡擱淺裏，弩哥的頭髮
蒼老感 ，與瑪瑪相比來說
多了凌亂 ，這種的蒼老感在面部如鬍鬚以及面容下加重了 。
所以還記得之前討論的嗎 ？
頭髮不僅僅是因爲他本身的美
而是加了特技 和 其他的映襯
在這裏 我還想提到一款遊戲的CG
《黑悟空：神話》
黑悟空在渲染上將頭髮接近了 “完美”
在這裏我們不討論這款遊戲其他
這次我們只討論頭髮
在頭髮的細節上
他 — 做的真的“完美”
如果將上述的頭髮比喻爲在白紙上作畫
那他這個更像是 在清掃出土的文物
舉個例子 ，大家都知道頭髮是一根根的
黑悟空在毛髮上從極小的部分開始認真繪製
就像是一個草地
上面的小草一顆顆種上去的（略微誇張）
可能你會想 ？
國產的遊戲積累本來就不夠，怎麼可能做到 ？
其實有兩個方面 ：
一是 毛髮的技術在遊戲行業早已成熟
二是 我一直在拿繪畫做比喻
只是你10分鐘畫一張素描沾沾自喜
我可能花費數月畫出一副而已
自己感想 ：
其實中國的遊戲行業發展怎麼樣
我也沒有辦法去改變
我能做的只有兩點 ：
1 我並不在乎像是悟空這樣的遊戲最終的生與死
我只是看到他們在這樣建模上的細緻 ，讓我熱淚盈眶
2 我永遠熱愛着遊戲
那麼到這裏我肯定又要邀請出我的好朋友
《荒野大鏢客2》
綠油油的草地 ，想要流淚的雲朵
這款遊戲我總是愛提到他
因爲想亞瑟了 ！ （抖個機靈）
這款遊戲就是結合了我們前面所提到的所有的元素
這種感覺像極了 ：
特技加滿的狀態
不僅僅是頭髮的繪製極其的精美
也因爲他的其他元素都格外的美
很有趣吧
本期內容就到此結束
那麼敬請期待下一期
「遊戲開發小科普」
我們不見不散 ！
悄咪咪 : 其實底下還有內容
上一期科普導航 ：
上一期科普收入捐贈：
等一下 ！
文章還沒有結束 ！
溫馨提示：
此區域內容
認爲你已經看過上面內容
來看看遊戲引擎下的美吧
很多的時候 ， 人物再創造出來的時候
在3D建模軟件中 , 頭髮,身體,衣服也就全部一起製作出來了
直接使用與展示了
就像是我們提到的 “ 手辦 ”
也可以通過用多種顏色的頭髮組合來實現多彩效果
注意看這裏的劉海奧
也可以通過 材質(Material) 來設置出漸變的頭髮
Hair ( StatTrak™ ) | 漸變之色
也可以直接更換顏色 , 實現各種顏色的小姐姐
頭髮的模型有一個最基礎的顏色（比如偏灰的）
然後直接更改材質的顏色就好了
就像是黑色的頭髮 可以染色爲各種顏色
溫馨提示：
此區域內容從引擎角度展示
頭髮也是一種材質 , 所以也受到了光照的影響
可以看到臉部的陰影
在線框中的樣子
線框：方便查看模型的內部結構
仔細看 , 在單純的模型下
打入光照,不是太陽的自然光
會發現頭髮其實是具有顏色層次的
依舊能看到他就像是衣服一樣
只是緊貼着在一起
需要更復雜的手段去
儘可能的模擬真實的頭髮散落
注意看下圖中的胸部與頭髮的間距
可以理解爲用一股股頭髮拼湊在一起的
先看一下頭髮的圖
再看一下頭髮的材質圖
所以對於這個頭髮,你可以這樣的理解
一塊塊的拼接在一起
溫馨提示：
此區域內容從材質角度
來看一下頭髮的材質什麼樣子吧
可以進行一下對比
生成這樣的材質需要通過顏色的搭配
來看一下生成的概念圖
看一下這個材質球最原始的樣子
就像是純黑的物體
別睡着了啊 ！
一定要堅持讀下去 ！
通過繪畫板的繪製後 ， 輸出的效果
首先來看看顏色的設定吧
這裏意思是：默認頭髮顏色爲咖啡色
也可以切換爲使用紋理取樣,偏向於褐色
紋理取樣參數2D
想要讓頭髮更加真實 , 這裏直接使用了紋理
爲了增加更強烈的顆粒感
畢竟沒有誰的頭髮是完全的光滑無比的
爲了讓頭髮不會被穿透，比如你可以透過頭髮看到背後的景色
這裏加入了 不透明蒙版(Opacity Mask)
意味着要麼完全可見,要麼完全不可見
但是這樣依舊可以讓光照影響着不透明的部分.
在這裏使用了：
一張紋理圖 與 約爲 0.5 的白色材質球做到組合
溫馨提示：
此區域內容 從圖形方面
影響的效果是什麼呢？
頭髮是（至少我認爲）是大多數玩家很容易觀察以及受影響的地方
不要給我說胸部啊喂 ！
所以這裏也使用了
法線(Normal)
這樣可以大幅度的添加紋理細節,這是一個常用的手段
因爲他看起來像是添加了諸多的多邊形
其實並沒有
甚至渲染的數量更少
這是不使用法線的細節
這是使用了法線的細節
主要區別就是在整體的質感上
爲了更明顯的體驗, 我們放在整體的頭髮上來看一下
如箭頭所指向的地方,如同染色未影響的髮根
爲了體現出頭髮的更加柔軟
這裏使用了Edge Mask
這裏使用的照相機矢量(Camera Vector)和頂點法線矢量越接近垂直
則可以通過這個獲取參數值 , 這個比例是使用了Depth紋理
就是爲了增加頭髮的柔軟度
通俗點來講就是
在你相機的離頭髮越近的地方, 也就越容易進行透明
所以這裏就是根據位置進行計算來控制 蒙版
上面提到的 不透明蒙版 ( Opacity Mask ）
開始犯困了 ？
這裏討論一個遊戲中經常所涉及到的點
“ 深度偏移值 ”
具體是什麼效果呢 ？
在引擎的角度下考慮是：
在頭髮的紋理上直接的使用有時候很容易產生頭髮像是網格的薄片
所以在同一個平面上就容易產生片狀結構（一塊一塊的）
深度偏移則是增加發束的深度 , 營造出頭髮上的層次感
所以仔細看
23的深度偏移是不是具有更明顯的差距
可以怎麼理解呢 ？
想象一下
荒野大鏢客2的雪地裏走路,人物踩下的雪印
在這樣雪印的渲染與地面的雪接近重合的時候,那麼爲了不讓被覆蓋（多邊形的公共面)
那麼就可以輕微的偏移這樣能讓效果產生一定的透視效果,避免重疊
術語就是： 紋理映射透視處理
溫馨提示：
此區域內容 從數學方面
讓我們站在數學角度來看一下吧
採用標準的OpenGl透視投影矩陣對觀察空間一點P
（可以理解爲一根頭髮）
進行偏移 P = (Px,Py,Pz,1)
首先Px Py Pz可以理解爲
通俗的說： 想象一個三維空間
在這個投影區域內的位置內
這裏解釋一下各個參數意思就開始計算 ！
中心軸爲z軸 , e 爲焦距
a 爲寬高比, 近剪裁平面的距離爲 n
遠剪裁平面的距離爲f
這是根據三維空間的矩陣列出來公式 , 針對右邊的內容
我們在引入第四維的矩陣 , W
這裏再轉換爲 投影透視變換後 , 也就是用w座標去變換 , 這裏w是-Pz
這裏w座標我們只關注Z軸,所以忽略 x 與 y 的
加入一個影響因子 1 + e
所以很容易得到:
簡單的運算一下
這樣偏移值就算出來了
這個偏移值上 e 的影響因子該怎麼最好呢 ？
其實就是在數學中運算的一個區間吧,也就是最大值最小值
通用的做法是根據相機空間偏移Q , 深度值Pz 再來一個偏移常數e
這是Z軸,上面也算過一次Z軸,兩個值進行相等,抽離出這個偏移常數e
這裏只是計算出來了偏移常數 ，接下來我們只需要
然後加入一個緩衝區
上一篇科普最後說到的內容
將他帶入上面的偏移常數 , 就可以得到 相機的偏移值 Q
這裏就不列舉計算了 , 我在演草紙上自己算了
有點懶了 , 哈哈哈哈哈哈哈哈哈
今天的旅程結束了！
期待下一期吧 ！
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