Цел-шейдинг

Цел-шейдинг на примере Guilty Gear Xrd. Да, это трёхмерная графика, которая вдобавок рендерится в реальном времени. На Unreal Engine 3.

С развитием вычислительных мощностей компьютеров, уровень качества компьютерной графики поднялся до невиданных высот. Количество полигонов на 3D моделях в современных высокобюджетных играх (не говоря уже о CGI в фильмах или анимации) исчисляется сотнями тысяч (если не больше), технологии захвата движений позволяют передать малейшее движение каждой морщины на лице, а физические движки способны имитировать физику света, тканей, жидкостей, волос, и.т.д максимально правдоподобным образом. На почве этого в развлекательной индустрии возникла мода на фотореалистичную графику, и почти каждая уважающая себя крупная компания выделяет бюджет миллионами для того, чтобы финальный продукт выглядел «ну вот чтоб прям как в реальной жизни».

Тем не менее, вместе с стремлением сделать трёхмерную графику максимально реалистичным, также существует стремление приблизить качество картинки к традиционно нарисованной двухмерной анимации, и самым популярным методом нефотореалистичного рендеринга для достижения подобного эффекта можно назвать цел-шейдинг (cel shading).

Как и зачем используется

Существует несколько способов реализации цел-шейдинга — либо контуры и карты нормалей освещения заготавливаются отдельно и рендерится вместе с трёхмерной моделью, либо обработка моделей и освещения производится самим движком на стадии рендеринга. Результатом всего этого становится изображение, стилизованное «под рисунок», которое отличается от результата обычного рендеринга жёсткими контурами, обрамляющими модели и поверхности, а также ограниченным количеством цветов и упрощённым освещением, в котором «полосы» степеней освещённости поверхности чередуются по принципу «неосвещённая область → полутон ← освещённая область» без плавного градиента.

Данный метод широко используется в анимации и компьютерных играх по следующим причинам:

1. Стилизация — предположим, что некой студии поручено производство трёхмерного анимационного фильма/сериала по мотивам какого-нибудь комикса, при этом самым выигрышным методом для успеха адаптации является сохранение оригинального визуального стиля первоисточника. В подобных случаях конечный результат (в зависимости от качества реализации, разумеется) будет выглядеть так, словно страницы комикса оживают на глазах, что порадует поклонников оригинала.
2. Упрощение процесса анимации — пожалуй, самый рискованный момент для применения цел-шейдинга, поскольку неправильное совмещение двухмерной анимации с трёхмерной может вызвать эффект зловещей долины из-за сильного контраста. Однако надобность применения компьютерной графики в традиционной анимации может возникнуть по следующим причинам:
   1. Предположим, что по задумке режиссёра какого-нибудь аниме для пущего эффекта в определённой сцене нужно сделать сложный облёт камеры между персонажами или объектами, анимировать который вручную будет слишком трудоёмко и долго. В таких случаях можно отрисовать эту сцену в трёхмерной анимации, а затем перенести в двухмерную с помощью ротоскопирования, или же сделать то же самое но с цел-шейдингом.
   2. Или же по сценарию задумана масштабная сцена, в котором персонаж взаимодействует с окружением на фоне большого количества статистов. В таких случаях можно упростить себе жизнь в ущерб качеству рисовки, изобразив их в виде еле двигающихся пятен на заднем плане, или же сделать их полностью трёхмерными с цел-шейдингом.
3. Маскировка «под стиль» — совмещение предыдущих пунктов, однако тут большую роль играет не сколько желание упростить процесс сложной анимации, а желание прикрыть плохую графику «визуальным стилем». Borderlands, хоть и не является чистым цел-шейдингом, родился именно так.

Где используется

Довольно занятное видео, в котором автор описывает грань между визуальным стилем и выделяющимся CGI в аниме и двухмерной анимации в целом.

Технический художник Arc System Works о методах достижения «эффекта аниме» в Guilty Gear Xrd.

Сравнение заставок из Dragon Ball FighterZ с кадрами из аниме. Впечатляет, правда?

Аниме

• Appleseed (2004) его сиквел Appleseed: Ex Machina (2006) выполнены в полностью трёхмерной графике с применением цел-шейдинга. Во второй части визуальные эффекты, правда, более приближены к фотореализму.
• Как и «Агент Вексилл».
• Полнометражные фильмы по Berserk (экранизации арки «Золотой век») в четырёх частях, выходившие с 2012 по 2013, совмещают традиционную анимацию с трёхмерной в крупных батальных сценах, или в тех, где используется сложные облёты камерой. Хотя «трёхмерность» явно выделяется, в некоторых моментах получилось довольно эффектно.
  • А вот сериальный Berserk (2016-2017) уже можно назвать неудачным примером использования цел-шейдинга и CGI в целом. Непостоянство стилистики, где цел-шейдинг то применяется, то нет, топорная анимация, слабо детализированное окружение и хаотичная режиссура в итоге создаёт просто неприятное зрелище, недостойное первоисточника.
• «Бэтмен-Ниндзя».
• «Страна Самоцветов», один из самых аккуратных и приятных глазу примеров такой анимации.
• «Рони, дочь разбойника». С помощью сел-шейдинга «уплощили» компьютерные модельки персонажей, чтобы они лучше сочетались с рисованными фонами от Ghibli. Получилось неплохо, но разница двух технологий всё же заметна.

Мультфильмы

• Дикое стадо испуганных антилоп гну из «Короля-Льва» создано с помощью трёхмерной графики и для их стилизации под рисованную анимацию был применён цел-шейдинг. И если источники не врут, на создание этой сцены команда аниматоров и техников из Disney потратили почти два года. Два года. На сцену, которая длится максимум две с половиной минуты.
• Французский нуарный детектив-киберпанк «Ренессанс» (Renaissance, 2006) использует цел-шейдинг для монохромного эффекта.
• Позор отечественной анимации «Дети против волшебников» также использует цел-шейдинг для маскировки вырвиглазной графики. Не получилось.
• Robotech: The Shadow Chronicles совместного производства США и Южной Кореи совмещает традиционную рисованную анимацию «под аниме» и трёхмерные сцены битв со цел-шейдингом.

Мультсериалы

• Трёхмерный канадский мультсериал Storm Hawks («Небесные рыцари» в русском переводе) стилизован под двухмерную анимацию с помощью цел-шейдинга. Общий уровень стилизации и анимации, пожалуй, делает этот мультсериал в визуальном плане лучшим у себя на родине.
• «Небесная земля», чуть менее гармоничный, но всё ещё смотрибельный пример многосерийной канадской анимации в этой технике.

Видеоигры

• Jet Set Radio (2000) для Sega Dreamcast считается первой игрой, который применяет цел-шейдинг для «мультяшного» эффекта, а сам дизайн персонажей и окружения стилизован под граффити.
• Игровая студия Telltale Games очень любит цел-шейдинг и использует практически для всех своих игровых серий — The Walking Dead, Batman: The Telltale Series и, конечно же, The Wolf Among Us, где картинка максимально приближена к комиксной рисовке.
• Своей стилизацией под комикс через цел-шейдинг в своё время также отметился шутер от первого лица XIII (2003). Стилизована эта игра, можно сказать, на славу — сюжетные ролики подаются в виде страниц комикса с динамичной сменой «панелей» при смене кадра, речь персонажей выводится в виде «пузырей», отдельные звуки вроде шага, взрывов и криков визуализируется в стиле «Tap. Tap. Tap.», «BOOM!», «Aaaah!», а некоторая важная информация или удачные выстрелы во время игры сопровождается вставками «картинка-в-картинке».
• Испанская компания-разработчик квестов Pendulo Studios тоже очень любит это дело: в таком стиле сделаны Runaway, The Next Big Thing и Yesterday. Это сознательная стилизация под двумерную квестовую классику девяностых типа Monkey Island и других игр от LucasArts.
• Японская компания CyberConnect2 применяет этот метод в своих играх по Naruto в серии Ultimate Ninja и Ultimate Ninja Storm для стилизации под аниме. В последних играх серии качество реализации выглядит очень впечатляюще, особенно в срежиссированных катсценах во время применения абсолютных техник.
• Также своими играми на цел-шейдинге славится японская компания Level-5, приложившая руку к созданию таких игр, как Dark Chronicle (она же Dark Cloud 2 в Америке), Dragon Quest VIII и Dragon Quest IX, а также серии Yokai Watch и Inazuma Eleven. Но самым выдающимся их творением в визуальном плане можно назвать дилогию Ni No Kuni, которая выглядит как работа Хаяо Миядзаки. Ещё бы, ведь в разработке первой игры сама Studio Ghibli оказала посильную помощь.
• Но, пожалуй, самого впечатляющего результата по достижению «эффекта аниме» достигли японцы из Arc System Works (а точнее их внутреннее подразделение Team Red) с их Guilty Gear Xrd. Им пришлось пойти на множество ухищрений — например, вся анимация моделей была нарисована вручную с применением стандартных для аниме техник вроде намеренного нарушения пропорций в промежуточных кадрах для плавной смены ключевых кадров, практически всё освещение было настроено вручную, а частота кадров анимации была намеренно снижена для имитации ограничений спрайтовой анимации. На выходе же модели персонажей выглядят и двигаются почти так же аутентично, как и двухмерные спрайты из предыдущих частей, при этом сама игра использует 3D, что она регулярно демонстрирует динамичной сменой ракурса в определённых моментах.
• Dragon Ball FighterZ от этих же разработчиков заметно повысила их же планку качества. Переход на Unreal Engine 4 заметно повысило качество освещения, арены теперь динамично разрушаются во время драк, но самый сок — сцены на движке игры, чуть ли не один-в-один воссоздают знаковые моменты из оригинальной манги/аниме-сериала при правильном подборе персонажей и арены.
• Цел-шейдинговая стилистика является нередким гостем творчества японского геймдизайнера Гоичи «Suda 51» Суды и её студии Grasshopper Manufacture — её можно увидеть в Killer7, дилогии No More Heroes, а также Killer is Dead. Последняя ещё для пущего эффекта использует высококонтрастную цветовую схему, отчего игра, конечно, игра выглядит необычайно стильно, но из-за этого у неподготовленных глаза на лоб полезть могут.
• В данной стилистике была выполнена игра Ultimate Spider-Man по одноимённой серии комиксов.
  • Также в данной стилистике выполнены сегменты за классического Человека-Паука и Человека-Паука из Ultimate-вселенной в Spider-Man: Shattered Dimensions.
• Цел-шейдинг использован в играх про «Черепашек-ниндзя», начиная с четырёх игр по мотивам мультсериала 2003 года от Konami (TMNT, TMNT2: Battle Nexus, TMNT3: Mutant Nightmare и TMNT: Mutant Melee), заканчивая более свежим TMNT: Mutants in Manhattan от PlatinumGames.
• Говоря о PlatinumGames — данная компания также прибегала к использованию этой технологии, причём не только в играх по лицензии, вроде вышеупомянутой TMNT: Mutants in Manhattan, Avatar: The Legend of Korra и Transformers Devastation, но и в собственном проекте Mad World для Wii, который был выполнен в чёрно-белой комиксовой стилистике.
• Darkness II. Вторая часть во многом опирается на серию комиксов, вдохновленную первой частью, так что и выглядит соответственно.
• DARK - не самая удачная игра, где кривоватую графику попытались спрятать за цел-шейдингом. Вышло... так себе.
• Некоторые игры от illusion. Графическая составляющая максимально отсылает к аниме, что неудивительно, учитывая "взрослую" жанровую направленность и ориентацию на японский рынок.
• KurtzPel, SoulWorker и множество других аниме-стилизованных ММОРПГ используют сел-шейдинг.

Прочее

• Софт для создания анимации MikuMikuDance можно использовать для создания простеньких роликов на цел-шейдинге.

Где НЕ используется

• Вопреки расхожему мнению, серия игр Borderlands не использует цел-шейдинг, там просто сами текстуры стилизованы «под комикс».
• Team Fortress 2 — аналогично.
• Fear Effect и Fear Effect 2: Retro Helix на PlayStation — то же самое.
• Шестерёнки внутри Биг-Бена в диснеевском «Великом мышином сыщике» были сначала нарисованы на компьютере с помощью каркасной графики, кадры затем распечатывали и затем с помощью ротоскопирования были перенесены в мультфильм (просто тогда технологии не позволяли встраивать CGI прямо в кадр мультфильма). Тем не менее шестерёнки выглядят так, словно они на цел-шейдинге.