从8月21日至8月23日，面向游戏开发者的大会「CEDEC2024」召开。在大会的第一天，进行了名为「细节中见神！《学园偶像大师》精益求精的3D角色与背景制作」的演讲。

演讲者是《学园偶像大师》开发公司QualiArts的3D总监杉村贵之先生和技术美术师见原朋也先生。本报告将介绍演讲中提到的，为了展现偶像们魅力而进行的各种“精益求精”的细节。

文／はくまい

编辑／anymo

■ 使用约“6万多边形”构建的偶像们。以“鲜活感”为关键词进行开发

杉村贵之先生自2006年起，作为3D CG设计师，参与了各种游戏开发和实时影像引擎的开发工作。在《学园偶像大师》中，他负责3D模型的导演工作，以及游戏内“初星コミュ”事件的影像演出。

见原朋也先生则在QualiArts参与了多个移动游戏的开发，主要作为技术美术师，负责管线相关的工作，专注于提高效率并防止开发过程中出现错误。

《学园偶像大师》是一款面向智能手机的游戏，自2024年5月16日起在iOS和Android平台上发布。

作为《偶像大师》系列的最新模拟游戏，玩家将扮演制作人，培养偶像，游戏受到了广泛欢迎。

进入正题后，首先介绍了「3D视觉概念/渲染概要」。《学园偶像大师》作为新系列作品，从最初就以「鲜活感」为关键词进行开发。

在演讲中，杉村贵之先生进一步解读了「鲜活感」，其不仅包含生命力和动感，还包含透明感、 美感，甚至是那种充满活力的状态和闪耀的光辉。他透露，团队在继承QualiArts技术的基础上，以追求「移动端3D美少女的最高品质」为目标进行开发。

此外，在“单人演唱会”这一相较多人演唱会在视觉上稍显逊色的条件下，开发团队仍追求极致的品质。他们不仅提升了每个角色模型的表现力、个性和存在感，还制作了如同真实演唱会般的临场感场景和背景，以增强玩家的沉浸体验。

接下来介绍了“角色模型的解析”，并通过7个方面展示了在制作本作的角色模型时所重视的“表现”。关于这些方面，查看实际图片会比文字解说更为直观，建议查看下方的图片以获取更清晰的理解。

其中，特别注重的“精益求精”之处是「服装造型和质感的打造」。

杉村先生表示，偶像的服装被视为“类似于战斗服的变身姿态”，具备特殊感和震撼力。他们在3D模型中力求传达类似的感觉，专注于让服装在视觉上也能展现出这种特质。

接下来是“网格和骨骼”部分，介绍了模型的规格。在如今的游戏中，许多作品使用了数十万的多边形，而本作的角色模型则使用了“大约6万多边形”的标准，旨在达到“如同动画或插画般的平滑感”。

关于多边形的分配，为了减少多边形的棱角感，头部占用了整体多边形的一半左右。同时，骨骼系统总共有321根骨骼，其中200根用于处理头发和服装等“动态物体”的运动。

接下来介绍了在演唱会等场合使角色更具魅力的「照明」部分。在《学园偶像大师》中，角色使用的照明与背景等使用的照明类型不同，此次主要介绍了前者的“角色照明”。

在本作中，角色使用的照明包括用于创建阴影基本效果的“漫画阴影主光”、用于增强亮度的点光源、聚光灯等五种类型。

接下来介绍了「着色器和纹理」部分。每个角色使用9种着色器、9到11种材质以及8种纹理。

着色器数量较多的原因在于，为了展现前额发丝和眉毛的细节、以及面部阴影处理等动漫角色特有的表现效果，需要进行特殊的部位划分，因此配备了多种着色器。

材质数量与着色器基本一一对应，因此数量相近。不过，根据服装的不同，有时一个着色器会使用多个材质。

纹理贴图方面，虽然总共有8种纹理，但每个角色都有特定的纹理，因此实际上每个角色需要大约30张纹理文件。

此外，还有另一种灯光——「质感灯光」，它模拟了视线角度变化时颜色变化的极光材质和偏光涂料等效果。这种灯光不仅用于特殊效果，还在普通服装中使用，用于表现衣服褶皱的细节，因此具有相当高的实用性。

关于前额发丝透视的表现，使用着色器让眼睛和眉毛出现透视效果，通过头发纹理的Alpha通道控制透视区域和程度，同时根据角度调整透视的渐变效果。这些设置也针对每个角色进行了个性化调整。

此外，讲解还包括了“面部阴影反转纹理”（面部Def纹理），用于在脸部阴影区域保留光线，并展示了“汗水”和“头发乱贴”的效果。尽管图形风格是卡通风，但追求如同现实存在的高真实感的“精益求精”也得到了体现。

■ 明确了「鼻尖」控制。偶像们迷人表情的机制

从这里开始，主持人由见原朋也先生接手，介绍了偶像们迷人表情之一的“面部表情”系统。丰富的面部表情由骨骼、混合形状（Blend Shapes）、贴花（Decals）和运动效果（Motion Effects）这四个元素组成。

骨骼方面用于眼睛视线动画和舌头动画两个部分。混合形状则由每个角色超过100个目标组成，通常由于处理需要较高的处理成本，但通过使用“GraphicsBuffer”的“独特皮肤处理”技术，实现了高速化和轻量化。

关于贴花，使用了改良版的“URPDecalProjector”，用于面颊红润或苍白等效果的表现。

此外，MotionEffect用于特殊的表现效果，如旋转的眼睛和泪水等。关于其规格，解释了使用Prefab和材质这两种方式。

在“MotionEffect的规格 Prefab”中，介绍了下述图像中列出的属性。这些属性通常在生成包含粒子系统的Prefab时使用，Prefab的父级定位器被放置在每个角色的适当位置。

并且，之前提到的“独特皮肤处理”在这里也发挥了作用，使得能够获取顶点的移动量，从而让动画师即使没有特别注意，也能实现无违和感的表现。

至于“MotionEffect的材质使用”，同样具有下图中列出的属性。它用于在替换纹理时，同时还可以实现诸如让眼睛闪光等UV动画效果。

接下来是使用混合形状（Blend Shapes）的“角度调整面部形状补正”。这一部分讲解了如何根据摄像机角度调整面部形状，以确保偶像们在任何角度下都能展现出迷人的形象。

提供了补正开启和关闭状态下的对比图。在补正开启时，可以看到下巴线条变得更加流畅。通过对比，可以明显感受到从不同角度看时的视觉效果差异。

接下来介绍了在各种动画和插画中使用的鼻部表现“鼻尖”（鼻ポチ）的自然渐隐控制，即“鼻尖控制”。

在3D模型中，直接应用“鼻尖”可能会在侧面视角下显得突兀。因此，通过将侧面视角时相应的网格向后移动来实现控制，这是一种简单的处理方式。

关于这个“鼻尖控制”，在游戏发布初期曾在社交媒体上引发讨论，现在终于揭示了其具体机制。

接下来介绍了角色模型的更细节部分，包括顶点颜色、法线、辅助骨骼和摇摆骨骼。

模型的顶点颜色涉及三种设置：轮廓颜色和厚度、偏移量调整；用于区分透视灯光的ID信息；以及设置边缘遮罩的五种设置。

每个面部通道需要总共7个顶点信息。为了避免需要准备两个颜色集，每种信息都被压缩为4位存储。

在Maya中，团队准备了两个颜色集来编辑这7个通道。通过使用专用编辑器输入预期值，最终在导出时将这些信息压缩并存储为一个数据集。

至于边缘遮罩（Rim Mask），如果仅依靠顶点颜色来定义，控制精度会不足，因此他们使用了“阴影偏移”（Def纹理的R通道）来进行更精细的控制，从而更好地表现出服装的质感。

接下来是关于「法线规格」的部分。用于着色的模型顶点法线中，只有面部是手工编辑的。由于面部的多边形密度足够高，使用模型原有的法线进行着色时，基本没有出现大的问题。

然而，当这些法线用于轮廓线和阴影时，出现了一些预期之外的情况，比如某些区域无法按预期生成轮廓线或阴影分离等问题，导致这些法线不能直接使用。

见原朋也先生表示，“为了解决这一问题，需要准备另一套法线。”他们在从Maya导出时进行自动转换，将法线的XY信息存储在UV2通道，法线的Z信息存储在UV3通道。随后，在导入Unity时，将这些数据转换为切线（Tangent）进行使用。这一方案有效地解决了法线问题。

在“辅助骨骼”部分，见原朋也先生提到，他们在Maya和Unity中都使用了自家的系统进行控制，首先讨论的是与人体相关的部分。

辅助骨骼被添加在手腕和上臂等部位，以防止这些部位在移动时体积减少。此外，腰部也被加入了辅助骨骼，以避免身体在弯曲时出现变形。

同时，辅助骨骼还被应用于肘部和膝盖等部位，在弯曲时突出这些部位的角度，增强角色的轮廓感。

“动态物体”也使用与辅助骨骼相同的系统，将动态骨骼（Dynamic Bones）添加到需要晃动的部分，并通过嵌入静态骨骼（Static Bones）在基础骨骼中实现碰撞检测。

对于像长发、夹克等随风飘动的部分，采用链状的动态骨骼，模拟出类似舒适的布料模拟效果。

然而，当使用多层结构的服装时，动态骨骼之间可能会发生干扰，导致计算量增加。对此，团队实现了一个系统，实时参考裙子的角度，限制夹克的骨骼不会进入裙子的内部，从而减少干涉并优化性能。

此外，最后还提到“动态物体”有两种模式：一种是用于改变旋转值的「摆动模式」（Swing Mode），这种模式可广泛应用于头发或衣服下摆等部位；另一种是用于改变移动值的「滑动模式」（Slide Mode），主要应用于衣袖或皮肤的晃动等特定部位。

接下来进入“细节与巧思”部分，介绍了角色模型中的一些精心设计的要点。

首先，《学园偶像大师》中的偶像们的身体造型并没有通过统一的体型模板进行重复使用，而是为了突出每个人的个性，逐个制作。具体来说，制作从一个完全中性的基础模型开始，依据设定调整肌肉和脂肪的参数，逐步塑造出符合每位偶像独特体型的造型。

在网格（Mesh）方面，团队根据偶像的设定对每个部位进行了个性化的肉体塑造，而在纹理（Texture）方面，则主要强调了肌肉和脂肪等质感的表现。

在这些方面，他们在遵循人体解剖学的基础上，力求达到不至于过于真实的效果，而是更接近于动画风格的简化表现。为了实现这一点，他们进行了多次细致的调整，展示了对细节的精心把控。

关于头发的建模，不仅在立体造型和柔软度上做了精细的处理，还通过纹理，特别是“阴影偏移”来使发丝流动的表现更加顺滑和美观。

在发梢方面，他们在认为“差不多了”的基础上，再进一步将发丝制作得更细、更长，以达到更完美的效果。同时，对发丝的细节处理也很讲究，每一根散发的毛发都被仔细制作，注重发丝的排列和流向。

此外，为了实现美丽的造型，他们不仅在显眼的地方，如前额和脸部周围，为了单根发丝而设置了骨骼；而且，相邻的发丝的参数也可能不同。这表明，在脸部周围的头发造型上，他们投入了大量的热情和精力。

接下来是“衣装造形”部分，介绍了如何让衣物的描写看起来像“真实人类穿着”的感觉。

首先，在将设计图转换为3D模型时，考虑了布料材质的皱褶效果，并逐一调整了每件衣服的硬度、柔软度和张力方向等细节。尤其是像“藤田ことね”的衣服这种有些臃肿的高体积服装，杉村贵之先生提到，这类服装的制作难度较高，处理起来非常费劲。

此外，对于一些衣服，比如袖子的内部、鞋底和连裤袜的质感等，开发团队没有在游戏中采取填充处理，而是坚持不妥协地精细制作，使得这些衣物看起来仿佛真正存在于现实中一样。

关于表情，由于《学园偶像大师》的故事通常以搞笑和滑稽的方式展开，因此除了常规的喜怒哀乐表情外，还实现了许多可爱的表情。

此外，对于捏脸颊的动作，通过细致的形状混合（Blend Shape）来实现，并且由于每个偶像的眼睛颜色和高光设置各不相同，因此进行了个别调整。这些细节展示了在让偶像们更具魅力方面的坚持与用心。

此外，还介绍了之前提到的关于衣装骨骼的内容。尽管增加骨骼会带来负荷，但他们在每件衣装中仔细考虑了骨骼的使用位置和程度，尽量将骨骼放置在最有意义的地方。

虽然在图片上不太容易看出，但即使在裙子的末端添加一个骨骼，也能使其运动变得更加柔软和飘逸，褶边看起来也会更具个别运动感。

另外，对于半袖和短裤等短款衣物，也添加了骨骼，以进一步增加偶像动作的动感。

接下来介绍的是“皮肤震动”。 在大腿、腓肠肌和上臂等部位添加了滑动骨骼，通过与动作相配合来实现尽管是多边形模型但仍具有柔软的角色表现。

杉村贵之氏提到，在最初的尝试中，皮肤并没有如预期那样产生震动。为了解决这个问题，他提出了将容易产生的上下力与左右力相加，使得细微的震动更容易出现”的解决方案。

接下来是“风系统”。 头发和衣服中嵌入的震动元素能够随着风的吹动而移动，开发团队从最初的简单系统逐渐转变，希望能够更加情感化地表现风吹动的头发。

在下部的图片中，通过实现黄色部分的风系统青色部分的“控制摆动的整体强弱”和红色部分的“添加随机性”，成功实现了自然的风吹效果。

然后是关于现场演出时使用的“观众系统”的介绍。群体系统分为两种：一种是约500多边形的多人用模型，另一种是约1000多边形的少人数用模型。

观众大致分为“低多边形模型”和“群体系统”两种类型，首先介绍了低多边形模型。

低多边形模型与偶像们使用的是相同的骨骼结构，但不包含辅助骨或摆动骨，设计上更为简单。

每种质量设置都有模型描绘的上限，超出上限的模型会在运行时生成的广告牌（Billboard）上显示。

此外，观众的数据是将最多8种模型组合成一个脚本对象来管理的，根据曲目可以显示专用的观众。

通过使用 ComputeShader，这些处理使得能够以高速度和低负载描绘大约1万人的观众。

接下来是“背景场景的解说”部分。《学园偶像大师》的背景具有多种特点，其中之一是利用“延迟渲染”在舞台上安装大量灯光，从而实现动态变化的现场演出效果。

另一个特点是通过舞台表现来增强真实演唱会的感觉。为了提升现场演出的真实感，背景中加入了设备、摄像工作人员、控制台等元素，营造出与实际演唱会相同的氛围。

接下来，讲解了关于光照和着色的内容。《学园偶像大师》中，背景大多数对象使用了标准的PBR（物理基渲染）着色器和纹理。

每个材质由“Albedo（基础颜色）”、“Normal（法线）”和“Def（质感用）”这三种纹理组成，作为一套进行管理。

虽然本讲座中没有详细说明，但也透露了“水面着色器”和“演唱会显示屏着色器”等用途特定的着色器的存在。其中，“贴花用着色器”对背景质量的提升特别有帮助。

特别有效的技术是实时光照中的“GI（全局光照）乘算”。

如果仅使用原始技术，效果如下图左侧那样，可能会显得较为平面化。然而，通过将实时光照与光照贴图（Lightmap）和光照探针（Light Probe）的预计算结果相结合，获得了包括间接照明、柔光阴影和反射颜色在内的照明效果。

此外，还有另一种类似GI的光照功能——“Back Lightning（背光）”。使用GI乘算时，如果没有二次反射的照明，物体背面的对比度会非常强，画面会显得较为生硬。

针对这一问题，采用了从相反方向进行光照并进行合成的方法来缓解这种现象。

接下来介绍了背景中的镜面反射表现。反射表现包括四种类型：“光源镜面反射（Light Specular）”、“反射探针（Reflection Probe）”、“屏幕空间反射（Screen Space Reflection）”和“平面反射（Planar Reflection）”，在实际应用中，通常会将这些方式结合使用。

特别是在如教室和更衣室等场景中使用的“平面反射（Planar Reflection）”，与其他类型的反射表现有所不同。由于使用了专门为镜面效果制作的模型，因此能够准确地反射包括镜头外景观在内的图像。

背景部分的最后，介绍了细节上的讲究和巧思。其中对之前提到的“贴花用着色器（Decal Shader）”进行了详细解说，展示了其在水坑、黑板上的文字以及地板和墙面的花纹等各种用途中的高通用性。

其中比较特别的是所谓的“光照贴花（Light Decal）”。这种贴花比Unity中标准配备的光照更为轻量，能够同时点亮数百个光源。

■直播舞台的细节追求：地板表面伤痕与污垢的再现

接下来是“直播舞台的细节追求”部分，首先介绍了水平角度下的地板平面畸变表现。在这里，特别关注了地板表面的伤痕和污垢等细节，并追求反射特性变化的真实表现，这体现了对细节的“执着”追求。

接下来是关于设备的部分。本作中的直播设备，包括移动灯、平光灯、激光器、大炮、框架发射器等，都是基于实际存在的设备制作的。

不仅仅是设备本身，这些设备的支架、台子、楼梯、支架等也都包含在内，因此可以看出，仅在一场演唱会上就准备了大量的资产。

然后，进行了关于作为本演讲的最后一个项目的“后期效果与环境效果”的话题。

《学园偶像大师》中的主要后期效果如下。关于“自制DOF（景深）”，实现了即使分辨率变化也能保持相同大小的虚化效果，同时将Unity标准的43个样本减少到30个样本，从而减少了负担。

另外，也展示了Unity Bokeh DOF与自制 Bokeh DOF 的对比图，差异一目了然。

关于环境雾效果，使用了基本的距离雾和球形雾效果。

对于聚光灯的体积效果，使用了名为“体积光束（Volumetric Light Beam）”的资产。同时，为了在URP（通用渲染管线）中实现Unity渲染功能“HDRP”（高清晰度渲染管线）中的“Depth Shadow”（深度阴影），进行了功能扩展，以表达光线体积内移动物体的阴影和遮蔽效果。

内容部分到此为止，最后进行了本讲座的总结。

《学园偶像大师》通过将资源集中于每个角色模型，精细雕琢如头发和衣物的造型、动效等细节，展现了角色的生命感和存在感。并且为了描绘偶像们的“个性”，在共通部分的基础上也追求独特的制作。

此外，通过丰富多样的面部表情，展现了柔和且生动的表情；在舞台上，观众被描绘为对偶像们热情激昂的存在。通过多种技术的运用，实现了令人着迷的照明效果和演出表现。

最后，杉村贵之先生表示：“虽然这只是一个案例，但希望对移动端3D游戏开发以及3D美少女模型制作有所参考。” 他还补充道：“《学园偶像大师》未来将继续为大家带来更具魅力的体验，团队会继续努力，请大家继续关注和支持。”

原文标题：《学园偶像大师》开发团队的热情和执着实在太疯狂了，简直让人害怕。所有的一切都是为了追求“移动端3D美少女的最高品质”。

原文链接：https://news.denfaminicogamer.jp/news/240909a

翻译转载：yishow47