![](https://habrastorage.org/webt/sn/o_/sk/sno_sky0khibfsfzgrp_pnjc7-0.jpeg)
После долгого перерыва с вами вновь рубрика 3D для чайников, и сегодня мы вам поведаем в двух словах о том, что такое cell shading, как он облегчает работу мультипликаторам и одновременно упрощает и усложняет её тридешникам, а также увеличивает стоимость новых «плоских» мультиков и удешевляет игры.
Автор, биотехнолог Людмила Хигерович. Зам. руководителя сообщества Фанерострой |
Памятка
В тексте будет много упоминаний конкретных программ, игр, фильмов и иногда компаний. Но это не реклама, все приведённые названия – исключительно примеры и иллюстрации. Все скриншоты и кадры приведены в порядке обучающих материалов.
Пост рассчитан на тех, кто только собирается познакомиться с миром 3D-графики. Некоторые расшифровки терминов могут быть неточными или намеренно упрощёнными для лучшего понимания вопроса. Если вы считаете себя специалистом, не стесняйтесь дополнять наш текст в комментариях!
Как имитировать объём на плоскости, думаю, узнать несложно — в интернете можно найти немало статей на тему отрисовки теней и бликов, а также карт нормалей и дисплейс карт. Если мало или вы хотите узнать больше — дайте знать в комментах, мы обязательно поделимся с вами секретами. А вот как сделать плоское из объёмного — вопрос интересный. Вернее, очень практический.
▍ Часть 1. Что такое целлшейдинг ?
(Или селшейдинг, кому как нравится)
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/29e/f90/0f6/29ef900f6d0e8611b7f45dd61c4a8214.png)
Куда ж мы без картиночек с Википедии!
Cell shading — особый способ стилизации трёхмерного или лайв-экшен (снятого с живыми людьми) изображения. Для его получения используют разнообразные аппаратные и программные уловки, суть которых сводится к получению одного результата — получения картинки с резкими цветовыми и теневыми переходами, имитирующими нарисованный классический мультик, как дисней 60-80 (современному поколению ближе, наверное, сравнение с аниме-классикой). В сущности, это должно выглядеть так.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/209/af6/e20/209af6e20b152944dfa4e54b2b97465c.jpg)
Слева без селшейдера, справа — с селшейдером. На анимешных модельках разница заметна плохо, придётся присматриваться к теням под грудью и бликам на технике.
К слову, наличие аутлайн (outline, линия обводки, отграничивающая героев, предметы и одежду от фона) совершенно необязательно, но встречается довольно часто.Сам термин cell shading имеет несколько туманное происхождение, т.к. ещё лет 10 назад существовало много аналогов: toon shading (от cartoon, мультики), anime/manga shading, simple shading, strong shadow effect и другие. Да и сейчас в кругах тридешников нет единого мнения, только в последнее время более-менее распространился вариант именно cell shading.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/48b/885/c26/48b885c2639190cffe9284326ad4bfa9.png)
Демонстрация настроек целлшейдинга на движке Юнити с форума по Юнити
Cell shading скорее всего восходит к слову cellular, что в разных вариантах разбора переводят и как cellular — целлулоид (специальный материал для рисования мультиков), бумажный (имитация нарисованный мультиков прошлого века) и как cellular — ячеистый, разрисованный в клетку, ячейку (ячеистая структура покраски и разграничение изображения ауилайнами). Какой из вариантов верный — неизвестно, однако и тот и другой отлично описывают суть эффекта.
▍ Часть 2. Где применяют целлшейдинг?
В первую очередь это мультики для самых маленьких. Дисней значительно прокачался в отрисовке материалов вроде кожи и ткани, но глаз среднего ребёнка до 8-10 лет не обращает внимания на такие мелочи (по психофизиологическим причинам). Ему проще воспринимать образы с контрастирующими цветами, героев, обведённых толстой пограничной линией, вообще без пугающих теней или с минимальными символическими тенями. Это странно слышать для взрослых, но так работает мозг. Если любопытно узнать об этом побольше, то лучше взять учебник возрастной физиологии и психологии для ВУЗов, не берите популярные книжки — там много чего упущено.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/816/fd3/de5/816fd3de57eb7e27f5a94a230d87bf0b.png)
Культовая классика Диснея задаёт тон. Вернее, toon
И вот для самых маленьких Дисней (да и российские студии) выпускают мультики почти без теней и плавных переходов (вспомните пони, фиксиков или смешариков, будь они неладны). Да, это не правило, но закономерность адаптации для аудитории. Кстати, широко известный в узких кругах мульт Атлантида также использовал целлшейдинг при вписывании моделек доисторической и современной техники
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/e3a/dbd/3c6/e3adbd3c6c8bb9020230cbb53eea23be.jpg)
Есть целлшейдинг и у наших мультиков. Как минимум, у некоторых серий «Фиксиков», как максимум… у «Дети против волшебников», но об этом позоре лучше не вспоминать.
![](https://habrastorage.org/webt/hz/b0/39/hzb0390ueubswjdiwtet3x8gt4a.jpeg)
Дети против волшебников, 2016 год. Пожалуй, некоторые школьники в японской программке лучше сделают. Хотя не исключено, что именно так сей шедевр и получился.
Но адаптация — не единственное, для чего применяют целлшейдинг.
Те, кто следят за аниме-индустрией, наверняка заметили, как скакнуло качество прорисовки и количество кадров в момент движения героев.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/bb6/47c/14b/bb647c14b933d2cb88a71219547aa9e1.jpg)
Если бы вам не сказали, опознали бы Вы в этом 3D? На стоп-кадрах этого совершенно незаметно))
Так, например, хорошими примерами успешного применения целлшейдинга в аниме являются некоторые фильмы из серии «Яблочное зёрнышко», сериал «Страна Самоцветов», «RWBY» (хотя это не аниме, а американский мультик в стилистике аниме), «Госпожа Кагуя» (которая успела разлететься на мемы из-за великолепного танца Тики), «Клинок, рассекающий демонов» (где очень сложно разграничить отрисованные 2D и 3D части), «Персона», «Выдающиеся звери» (хотя я не уверена, что это аниме) и некоторые другие.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/f96/fb7/13e/f96fb713e4de1bd400e9dfb2354096df.png)
Вверху: Выдающиеся звери. Внизу — Госпожа Кагуя. Некоторые особо рьяные фанаты, кстати, не верят, что это 3д, даже когда им показываешь убедительные доказательства.
Из чуть менее удачных — «Берсерк 2016», «Атака титанов» (титаны и здания часто «вываливаются» из остального кадра, хотя фон к последним сериям явно улучшили одни модельки и откровенно пропустили из внимания другие), старые версии «Яблочное зёрнышко» и многие другие, тысячи их.
Берсерк со своей корявой анимацией и выпадающими модельками стал мемом ещё в год выхода:
Кроме того, 3D частично использовалось для отрисовки задников и техники, во многих других аниме — «Ergo Proxy», «Евангелион», «Код Гиас», некоторые моменты в фильме «Паприка», «Любимый во Франксе», «Гандам 00», «Империя трупов», «Паразит» (последние серии), «Акудама Драйв», «Нет игры — нет жизни», «Призрак в доспехах» и многие многие другие.
![](https://habrastorage.org/webt/2x/8x/vu/2x8xvufeswk_fpi7x2zyczqxjls.png)
В «Ergo Proxy» тридешными были оружие, транспорт, кадры с городами под куполом общим планом, а также часть роботов и фонов с технократической составляющей. Другая часть фонов — обработанные целлшейдером фотографии.
Вообще, достаточно часто сейчас аниме использует 3D-графику не целиком, но для создания задников (фонов), фоновых персонажей (crowd characters, которые создают суету на заднем плане), архитектуры и техники (которую физически сложнее отрисовывать вручную), включая БЧР и обыкновенные машины. Более того, сегодня найти аниме вообще без 3D сложнее, чем найти полностью 3Dшную аниме :-)
![](https://habrastorage.org/webt/fo/zi/vg/fozivgs5odvlzmzqnswf0-nhwnw.jpeg)
Проект «Альфа» (Appleseed Alpha), 2014
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/5cb/184/883/5cb184883ebfe567e7be0b70e147f52f.jpg)
Яблочное зёрнышко, 2004.
Зачем целлшейдинг в аниме? В отличие от мультиков Дисней, аудитория аниме более широкая — там есть и контент для совсем детей, и для подростков, и для взрослых состоявшихся людей. Другими словами, здесь целлшейдинг не является адаптацией под возраст зрителя. Но тогда зачем, если такие шедевры, как «Гантц О» и «Яблочные зёрнышки: Проект Альфа» и без целлшейдинга смотрятся неплохо?
Вообще, термин Аниме не имеет жанровой, стилистической и возрастной привязки — это любая азиатская мультипликация, преимущественно японского производства. Просто в сознании наших соотечественников это японские мультики про девочек с большими глазами.Видимо, тут несколько целей. Во-первых — упрощение работы, о чем мы поговорим ниже. Во-вторых — дань уважения традициям, что в контексте японской культуры очень важно.
![](https://habrastorage.org/webt/mq/z0/iw/mqz0iw0lh_d5-zpo9u_jspyl81y.jpeg)
Короли-призраки в мульт/фильме Властелин Колец, 1978. На отснятые с живыми актёрами кадры накладывали ротоскопирование, а поверх него аниматоры рисовали эльфов, хоббитов и некоторые фоны.
![](https://habrastorage.org/webt/f7/yl/1w/f7yl1wh1ptkadnly8c9ksaqpcqi.jpeg)
Геракл у Адмета, 1986 год. Мультфильм сделан по технологии «фотографики», когда на целлулоид с фотографией накладывается обрисовка вручную.
Есть и другие фильмы и мультфильмы с целлшейдингом. Из старого — мультфильм «Властелин колец» с ротоскопированием (выкрученной на максимум контрастностью) и наложением рисованных эффектов — не совсем целлшейдинг, но по сути своей близко.
![](https://habrastorage.org/webt/ih/gz/5b/ihgz5bfpgaex67lmq3quwsjq6s4.png)
«Помутнение», 2006. Лайв-экшен фильм с целлшейдингом
Из относительно нового — фильм «Помутнение» и «Ван Гог. С любовью, Винсент». Здесь целлшейдинг превращает лайв-моушен съёмку в сюрреалистический ужас, от которого порой можно словить эффект «Тёмной долины» (или смешинку), что играет только на руку картине.
![](https://habrastorage.org/webt/d1/iu/1r/d1iu1r9xdfxag1i3bucvewdkwnu.png)
Ван Гог. С любовью, Винсент
![](https://habrastorage.org/webt/lk/bf/vk/lkbfvkmufy7egwnf9j-lttkvghg.png)
Не совсем целл, но шейдинг.
Кроме того, многие как минимум слышали про сериал «Аркейн» (3D со стилизацией с элементами целлшейдинга), а также про некоторые проекты из альманаха «Любовь, смерть и роботы». Ну, младшему поколению наверняка ближе какой-нибудь «Человек-паук: через вселенные» или «Бетмен-ниндзя». Ну и, конечно, целлшейдинг часто появляется в играх.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/24d/5e5/b93/24d5e5b939b9e39bf8c16e7175ce54dd.jpg)
Здесь наоборот, в статике целлшейдер видно хуже, чем в динамике.
▍ Часть 3. Быть ленивым — значит задавать тренд
Изначально, стилизация в играх была придумана не столько для создания атмосферы, сколько для упрощения работы компьютеру или консоли, на которой игра должна запускаться. Вернее, по-другому и сделать-то нельзя было — текстуры были роскошью, а потому все модельки были низкополигональными и более-менее однотонными.
Потом технологии продвинулись, и стилизацию стали использовать для создания атмосферы или для упрощения работы моделлерам (моделистам) в маленьких студиях — тогда ещё инструменты 3D-сканирования были редкостью, и не каждая студия могла себе позволить достаточно мощный комп для запекания 4к текстур.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/d6b/691/abb/d6b691abbee27d6bd089fa1dbd08aa92.jpg)
Одной отличительной особенностью игр серии Borderlands была специфическая стилизация с закосом под комиксы. Это совсем не целлшейдинг — все линии и часть теней были нарисованы на текстурах героев и объектов.
Сейчас мало какая игра заботится о том, на каком железе её запустят. Однако многие студии по-прежнему стремятся свести затраты денег и человекочасов к минимуму, а посему всеми правдами и неправдами уменьшают сложность процесса создания игр. Кто-то использует захват движений и выражений лица вместо того, чтобы отрисовывать часы анимаций для главного героя, кто-то использует слабо оптимизированные мегасканы вместо собирания игровых сцен по кускам, а кто-то натягивает целлшейдинг, чтобы не рисовать приличные текстуры.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/fe6/a0b/233/fe6a0b233759b73d48dc61fa97b1a664.jpg)
Линк до…
Вот примерно так же подумали и создатели очередной итерации приключений эльфа по имени Линк в серии «Legends of Zelda». Конечно, игра и раньше не пыталась в реализм, но до этого разработчики ограничивались только сглаженными текстурами и относительно низкой детализацией моделек. Теперь же большинство предметов и героев почти лишены детализации текстур (за редким исключением в виде камней, деревянных ящиков и талисманов), вместо этого все целиком обработано целлшейдером.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/fe1/a02/ce4/fe1a02ce4d3b267617c0395aa5041ea1.jpg)
…Линк после.
Не исключено, что такому распространению целлшейдинга поспособствовал небывалый успех игры «Genshine impact» и её сёстры «Honkai impact». Аниме-стилистика в сочетании с хорошей анимацией и высококачественным целлшейдингом компенсировали откровенно вторичный (вернее, уже третичный) сюжет и казуальный гемплей (который ещё и на авто-выполнение квестов и боя можно поставить, так что игрок особо и не нужен — игра сама в себя играет, выполняя роль интерактивного мультика).
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/a52/7cc/d6d/a527ccd6d7af6f201ed2b5beb460db49.jpg)
«Не играл, но асуждаю!»
Качество картинки в «импактах» настолько хорошее, что в интернете даже продают шейдеры для разных 3D программ, имитирующие картинку в этих играх.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/74c/995/7e7/74c9957e783c7598a1ee6d3b2ccf92a9.png)
Шейдер с закосом под импакты по непомерно высокой цене)))
▍ Часть 4. Техническая сторона вопроса
Об этом было бы лучше поговорить в самом начале поста. Но тогда больше половины читателей бы не дожили до этого места. Впрочем, те кто не собираются изучать этот вопрос глубже, могут смело переходить в конец.
![](https://habrastorage.org/webt/bt/ow/iw/btowiwiwyemu8tepae5dp6r6sgm.png)
Шейдер (shader — затенение, цветовой переход, поблескивание) — фрагмент программы (кода), самостоятельная программа или скрипт (исполняемый процедурный алгоритм внутри программы), предназначенный для исполнения графическими процессорами с целью обработать изображение. Те, кто много работают с фотошопом или любой другой 2D и 3D программой как минимум слышали, как максимум — часто использовали шейдеры.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/627/311/c4c/627311c4c7eae00c9803faf885397040.jpg)
Тысячи их
В каждой 3D-программе есть свой набор шейдеров для настройки отображения модели. Где-то базовый набор надстроек встроенный (Keyshot, Zbrush), где-то его нужно качать отдельно, а где-то и вовсе покупать за кругленькую сумму (как, например, для DAZ 3D и Arnold render для 3Ds max).
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/251/ff0/557/251ff0557ff3108cdcc6a3f48b481f59.png)
Базовый набор toon шейдеров в Keyshot
Из более лёгких (в плане требований к железу и освоению) программ целлшейдинг можно опробовать в MikuMikuDance (на его базе кстати создаётся множество фанатских короткометражек и клипов к песням программ-певцов Vocaloids), XNAlara (изначально софт для тестирования моделей ранних версий игр серии Tomb Raider и создания фанатского контента), Blender 3D (хотя он имеет некоторый порог вхождения) и Sculptris, хотя в нём не настоящий целлшейдинг, а его имитация.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/732/388/4e1/7323884e1cc3b9f56f32efd6433bc5c9.png)
Cellshader в Blender
Чтобы создать шейдер, необходимо хорошо разбираться как в программировании (хотя бы на базовом уровне), так и в визуализации 3D-моделей и настройке рендера. Впрочем, в современных 3D-программах и некоторых игровых движках есть система блюпринтов и нодов (blueprints and nodes), которые сильно упрощают как элементы программирования (вместо написания строчек кодов Вам предоставляют набор блоков и маркеров), так и настройки визуализации.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/1e5/c1c/ba1/1e5c1cba1342bcf3319a7f23bbe4c3ea.png)
Дерево нодов импактовского шейдера в Blender. Скрин из артстейшн автора шейдера.
В этом и заключается усложнение работы 3Dшников и программистов — сделать универсальный качественный целлшейдер невозможно, как и невозможно перетаскивать шейдеры из одной программы в другую. Так что для каждой программы, для каждой игры или мультфильма надо заново создавать и настраивать свой целлшейдер, больше подходящий именно Вашей программе/игре/мультику и создающий наименьшее количество «артефактов» при рендеринге.
▍ Заключение
Итак, сегодня мы немножко познакомили Вас с тем, что такое целлшейдинг, где он встречается и зачем он вообще нужен. Надеемся, что Вам было интересно и полезно узнать что-то новое для себя.Не забывайте писать в комментариях, хотите ли небольшой разбор других механик или секретов визуализации, а может быть вас интересует история чего-нибудь?
▍ Все статьи серии:
- 3D для каждого: способы создать модель. Часть 1
- 3D для каждого: области применения
- 3D для каждого: хочу делать мультики
- Cell Shading. Имитация плоского в объёме или как сделать аниме без аниме < — Вы тут
![](https://habrastorage.org/webt/ou/g5/kh/oug5kh6sjydt9llengsiebnp40w.png)