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Ray-MMD

基于物理的MikuMikuDance渲染库

Screenshot :

更新内容 :

2016-8-25 ver 1.0.2

• 修复了不启用USE_CUSTOM_MATERIAL产生的Bug
• 修复了发光贴图的Bug
• 修复了光滑贴图和金属性贴图的Bug
• 表情Noise改为FilmGrain
• 添加了BloomRadius表情，产生更大范围的Bloom
• 增加了metalnessBaseSpec(默认0.04)，如果不想反射太强改为 0, 用于皮肤的渲染
• 添加了transmittanceStrength，指定SS的模糊程度
• 添加了HDR的dds文件支持(下个版本将会出将HDR转DDS支持的工具)
• 垂直翻转了天空盒纹理
• 增加了低版本的兼容性
• 下版本预计会出多光源支持，以及改善alpha的兼容

2016-8-22 ver 1.0.1 版本

• 增加材质单独存放其它目录(必须和 material_common.fxsub) 一起打包
• 增加控制SSAO产生阴影半径的大小
• 增加了相机色散，以及色散半径的效果 (表情: Dispersion && Dispersion Radius)
• 增加了因相机曝光不足产生的噪点效果 (表情: Noise)
• 优化了SSSS (提高了一定的fps)

教程 :

1.0 文件夹介绍 :

• EnvLighting : 环境光(IBL)相关特效
• Main : 添加物体基本的光照
• Materials : 用于指定物体材质 (如皮肤，金属，天空盒....)
• Shadow : 用于渲染物体阴影的特效
• Skybox : 基本的天空盒特效和纹理
• ray.conf : 配置文件(可自行修改)
• ray.x : 渲染主文件
• ray_controller.pmx : 调整光强，SSAO，泛光..等效果
• ColorBalance.pmx : 色彩平衡

2.0 载入模型 :

• 将ray.x载入到MMD中
• 添加Skybox/skybox.pmx并且在MaterialMap选择Materials/material_skybox.fx
  
• 添加任意模型到MMD，并在Main板块选择Main.fx
• 在MaterialMap板块中，对刚载入的模型在Materials文件夹中选择对应的材质
• 分配完后效果图如下:
  

3.0 材质介绍 :

• 基于物理的模型大体分为
• albedo 物体的反照率，可以认为是物体的颜色/贴图
• normal 垂直物体表面的主要法线，光照需要用到
• sub normal 控制物体表面细微的法线，如毛孔，布料纹路
• smoothness : 物体表面的光滑度，例如指定金属时，越光滑反射的环境也就越清晰
• metalness : 物体的金属程度
• SSS : 指定物体内部的散射色
• emmisive : 控制部分表面的自发光

3.1 启用材质

• 默认fx文件里是不启用自定义材质，需要将 USE_CUSTOM_MATERIAL 设置成 1
• 次表面散射和自发光的也是不开启的，需要将 SSS_ENABLE 和 EMMISIVE_ENABLE 设置成1

3.2 纹理

• 同样的描述物体纹理也是不启用的，如果需要某项将如下这些设置成 1

      #define ALBEDO_MAP_ENABLE
      #define NORMAL_MAP_ENABLE
      #define NORMAL_MAP_SUB_ENABLE
      #define SMOOTHNESS_MAP_ENABLE
      #define METALNESS_MAP_ENABLE
      #define SSS_MAP_ENABLE
      #define MELANIN_MAP_ENABLE
      #define EMMISIVE_MAP_ENABLE

• 如果材质在pmx文件中，可以启用以下

  #define ALBEDO_MAP_IN_TEXTURE // 物体的基本贴图在Tex里
  #define NORMAL_MAP_IN_SPHEREMAP // 物体的法线贴图在Sph map里
  #define SMOOTHNESS_MAP_IN_TONEMAP // 物体的光滑度贴图在Toon map里
  #define METALNESS_MAP_IN_TONEMAP // 物体的金属贴图在Toon map里

• 如果没有指定在pmx中，可以将文件路径写到下面这些定义里

  #define ALBEDO_MAP_FILE "c:/xxxx/yyyy.png"
  #define NORMAL_MAP_FILE ...
  #define NORMAL_MAP_SUB_FILE ...
  #define SMOOTHNESS_MAP_FILE ...
  #define METALNESS_MAP_FILE ...
  #define SSS_MAP_FILE ...
  #define MELANIN_MAP_FILE ...
  #define EMMISIVE_MAP_FILE ...

• 指定图片通道存放了哪些数据需要用到Swizzle

  #define XXXXXXX_MAP_SWIZZLE_R // 表示某种材质R里存放了它的数据
  #define XXXXXXX_MAP_SWIZZLE_G // 表示某种材质G里存放了它的数据
  #define XXXXXXX_MAP_SWIZZLE_B // 表示某种材质B里存放了它的数据
  #define XXXXXXX_MAP_SWIZZLE_A // 表示某种材质A里存放了它的数据
  // 这里只对 smoothness，metalness，melanin 有效，也必须要指定

• 贴图迭代次数，和法线高度

  const float xxxxxMapLoopNum = 1.0; // 应用在一个平面时大小是 1x1
  const float xxxxxMapLoopNum = 2.0; // 应用在一个平面时大小是 2x2
  
  const float normalMapScale = 1.0; // 用来指定法线贴图的强度，数值越大越明显
  const float normalMapSubScale = 1.0; // 用来指定子法线贴图的强度，数值越大越明显

• 有些时候UV的图片似乎上下颠倒了，可以将如下设置成 1

  #define XXXXX_MAP_UV_FLIP 1

4.0 全局设置 (ray_controller.pmx):

• DirectLight+/-直接光照中整体光强
• IndirectLight+/-间接光照中整体光强 (暂时只能控制SSAO产生的GI)
• EnvLight+-环境光的漫反射光强
• EnvSpecLight+-环境光的镜面光强
• SSAO+- 环境光遮蔽强度
• SSAO Radius+- 环境光遮蔽的范围
• BloomThreshold 提取最亮部分的阈值
• BloomIntensity 泛光的整体强度
• Exposure 曝光强度
• Vignette 窗口四周的暗角
• Dispersion 相机色散的效果
• DispersionRadius 相机色散的区域大小
• FilmGrain 相机因曝光不足参数的噪点
• ToneMapping 色调映射的鲜艳度 (为0时采用ACES, 为1时使用Uncharted2)
• ShoStrength 亮度 (当ToneMapping越大时改值影响越大)
• LinStrength 灰度 (当ToneMapping越大时改值影响越大)
• LinWhite 消光 (当ToneMapping越大时改值影响越大)
• ToeNum 饱和度 (当ToneMapping越大时改值影响越大)
  

5.0 制作基于物理的环境光贴图(IBL) :

　　预处理的环境光贴图需要对天空盒纹理处理所以需要借助以下工具

    https://github.com/dariomanesku/cmftStudio

• 启动cmftstudio
• 选择一张(dds,ktx,tga,hdr)的图片文件，如果没有这些格式需要自行转换
• 如下图点击右侧的图片然后浏览需要处理的天空盒图片
• 如果是HDR文件，点ToneMapping，然后Apply即可
  
• 点击Radiance中的Filter skybox with cmft，选中Wrap模式并Process
  
• 点击Irradiance中的Fiter skybox with cmft，直接点Process即可
  
• 如下图分别保存出Radiance和Irradiance，因为MMD并不支持浮点格式纹理，因此保存为BGRA8
• 将导出的Irradiance和Radiance放入Skybox/textures/目录中
• 如图PMXEditor打开skybox.pmx，这里Texture里放渲染天空的纹理，Tone放Irradiance中的纹理SphereMap放Radiance中的纹理
  
• 至此完成了IBL需要的纹理，SphereMap模式需要改为加算/乘算，不然会无效
• 这里提供一个天空盒的地址，文件是hdr要在cmftstudio里Tonemapping

    http://www.hdrlabs.com/sibl/archive.html

借物表 :

• Model :
  　　TDA China Dress Luo Tianyi Canary Ver1.00 [Silver]