UE4のセルシェード実装方法を纏めたい

Unreal Engine 4 (UE4) Advent Calendar 2016の12月5日の記事です。

UE4は標準ではセルシェードに対応していません。
そこでUE4でセルルック、セルシェードを実装されている方々の手法のリンクを纏めました。

何か間違い有りましたら指摘ください。
今後また見つけたら随時追加していきます。

• 他まとめリンク
  • 販売・公開されているToonシェーダ系UE4アセット・情報 自分用まとめメモ(仮) - ぼっちプログラマのメモ
    • http://pafuhana1213.hatenablog.com/entry/2019/04/09/104042

シェーディング

手法	概要	実装コスト	エンジン改造	メリット	デメリット
[Unlit or Emissive](#Unlit or Emissive)	UE4のシェーディングを動かないようにしてマテリアル内で自前ライティング	安い	不要	マテリアル毎にシェーディングや色を設定できる	UE4のライト計算や影を使用できなくなる
[PostProcess](#Post Process)	ポストプロセス-マテリアル弄ってライティング	安い	不要	UE4のシェーディングを使用しつつカスタマイズが出来る	マテリアル単位での追加の色設定等が難しい
エンジン改造	エンジンコード弄ってシェーディング	高い	必須	思いのままに実装できる	実装、保守コストが高い

Unlit or Emissive

マテリアルをUnlitにしたり、Emissiveカラーだけを出力に使用する。
そしてマテリアル内で自前でライティングを計算し、結果を出力に繋ぐ。

参考

• UE4 誰でもわかるセルシェーダー入門 - Let's Enjoy Unreal Engine
  http://unrealengine.hatenablog.com/entry/2019/12/01/000735

• 【UE4】セルっぽいルックを頑張ってみる その２（カラー） - 開発日誌
  http://ogimafu.blogspot.jp/2015/03/ue4_22.html

Post Process

Post Processマテリアルでライティングの数値を逆算して算出、そのライティングの数値を弄ってシェーディングする。
ライティングの数値さえ取れれば使い勝手が良いので、多分現状だと一番使用されている手法っぽい。

参考

• 【UE4】ポストプロセスマテリアルで簡単なセルシェーディングやってみた　【★★★】 - キンアジのブログ
  https://kinnaji.com/2018/12/10/instantcellshading/

• Unreal Engine 4(UE4)ってPBRでHDRだけどアニメ調のレンダリングもしたいですよね？ - Qiita
  http://qiita.com/junyash/items/a548fc71a8bae76382e1

• UE4でセルシェーディング - Roy
  http://royaaaa.hatenablog.com/entry/2016/05/31/211359

• UE4 トゥーンシェーディングとアウトラインによるセルルック表現のためにやったこと - Let's Enjoy Unreal Engine
  http://unrealengine.hatenablog.com/entry/2015/10/25/233253

• アンリアルフェス2015横浜で公開したNPR、トゥーンのアルゴリズムと使い方詳しく解説するよ(*´∀｀)う - Qiita
  http://qiita.com/junyash/items/0e528e1f291a710cf04f

• ノンフォトリアルやセルルック等の独特なレンダリングを！ - Unreal Engine Forum
  https://forums.unrealengine.com/showthread.php?49796-ノンフォトリアルやセルルック等の独特なレンダリングを！

• Unreal Engine 4でToon Shaderを試してみる - 書きたいときに書きたいことを書くブログ
  http://himazinn0523.blog55.fc2.com/blog-entry-1351.html

エンジン改造

UE4はソースコードが公開されているので、そっちを書き換える。
拡張性は一番高いけど、多少コードを読み書き出来る必要有り。
また、エンジンのバージョンが上がる度にマージしないといけないのでコストが高い。

参考

• UE4.14.0 Forward Shadingのエンジン改造でセルシェードやってみた - slideshare
  http://www.slideshare.net/com044/ue4140-forward-shading-69295343

• [UE4] エンジンのシェーダコードを変更する - もんしょの巣穴blog
  http://monsho.blog63.fc2.com/blog-entry-155.html
  http://monsho.blog63.fc2.com/blog-entry-161.html

その他

• 【UE4】水彩風マテリアルを作ってみた - てんちょーの技術日誌
  http://shop-0761.hatenablog.com/entry/2016/12/08/000026

• それぞれを複合されている模様。

  • 【第3回UE4札幌Meetup!!!】 UE4で実装するセル表現 - Slideshare
    
    http://www.slideshare.net/TomohiroOgiwara/ue4meetup-63696087

輪郭線

手法	概要	実装コスト	処理負荷
背面法	モデルを複製・拡大してバックフェイスをレンダリング	そこそこ	モデル数依存
[Post Process](#Post Process)	ポストプロセス-マテリアルで抽出して線をレンダリング	安い	スクリーン解像度依存

背面法

モデルを法線方向に拡大してバックフェイスをレンダリング→通常モデルをレンダリング。すると拡大した分だけ線が残ってアウトラインになる。
メッシュ数・ポリゴン数が2倍になるので、モノが増えれば増えるほど処理負荷が高くなる。

そのままだと、カメラ距離によって線の太さが変わる。

参考

• UE4 誰でもわかるアウトライン入門 - Let's Enjoy Unreal Engine
  http://unrealengine.hatenablog.com/entry/2019/12/05/000603

• [UE4] スケルタルメッシュのボーン情報を別メッシュにコピーする - historia
  http://historia.co.jp/archives/5587

Post Process

Post Processマテリアルで、法線や深度をベースにLaplacianやSobel、Prewittフィルターを使用して輪郭を抽出してレンダリングする。
実装しやすい、ポストプロセスなので処理負荷が一定になりやすい。

キャラクターの一部分だけ線を細くしたい、とかカメラ距離によって線の太さを変えたい、となった場合は色々対応が必要。

参考

• Unreal Engine 4(UE4)ってPBRでHDRだけどアニメ調のレンダリングもしたいですよね？ - Qiita
  http://qiita.com/junyash/items/a548fc71a8bae76382e1

• UE4 トゥーンシェーディングとアウトラインによるセルルック表現のためにやったこと - Let's Enjoy Unreal Engine
  http://unrealengine.hatenablog.com/entry/2015/10/25/233253

• アンリアルフェス2015横浜で公開したNPR、トゥーンのアルゴリズムと使い方詳しく解説するよ(*´∀｀)う - Qiita
  http://qiita.com/junyash/items/0e528e1f291a710cf04f

• UE4 にて特定の Actor に対して輪郭線・クリース線・色の境界線を描画する、あるいはD言語くんを真の姿にする方法 - rarilog
  http://rarihoma.xvs.jp/2015/02/22/1/

• UE4のポストプロセスマテリアルで色々してみた　基本編 - Unreal Engine 4 (UE4) Advent Calendar 2014 - ぼっちプログラマのメモ
  http://pafuhana1213.hatenablog.com/entry/2014/12/02/121649

その他

• それぞれ複合されている模様。
  • 【UE4】セルっぽいルックを頑張ってみる その４（エッジ） - 開発日誌
    
    http://ogimafu.blogspot.jp/2015/04/ue4.html

その他

リムライトやスペキュラ、ディフュージョンフィルター等など他にも色々要素があります。

参考

• UE4のUnlitでトゥーンレンダリングをキメる！ - Qiita
  https://qiita.com/ruyo/items/28255f26725a6b6bd475

• UE4でMToonを再現したい（1/2） - Qiita
  https://qiita.com/ruyo/items/ec082d81dea3033e1500

• 【UE4】セルっぽいルックを頑張ってみる その１（概要） - 開発日誌
  http://ogimafu.blogspot.jp/2015/03/ue4.html

• 妹でもわかるUnreal Engine4
  http://imoue.hatenablog.com/search?q=%E3%83%88%E3%82%A5%E3%83%BC%E3%83%B3

• Unreal Fest East 2017: Unreal Engineを使用した商用タイトルでのノンフォトリアルレンダリング（NPR）事例 - Youtube
  https://www.youtube.com/watch?v=4h4ABU7RegU

マーケットプレイス

• illustrious - UE4 Marketplace
  https://www.unrealengine.com/marketplace/illustrious

• Character Cel Shading Pack - UE4 Marketplace
  https://www.unrealengine.com/marketplace/character-cel-shading-pack

• All Platform Outline Pack - UE4 Marketplace
  https://www.unrealengine.com/marketplace/all-platform-outline-pack

• Advanced Cel Shader Pack - UE4 Marketplace
  https://www.unrealengine.com/marketplace/advanced-cel-shader-pack

レビュー

• 帰ってきた、UE4のマーケットプレイスで購入したアセットを片っ端からレビューマン その1 - ぼっちプログラマのメモ
  http://pafuhana1213.hatenablog.com/entry/2016/12/09/004326#section2

締め

明日のUnreal Engine 4 (UE4) Advent Calendar 2016はkb10uyさん記事です。