Unreal虚幻引擎中带毛发角色
Avatar换装系统处理
概述
本文先简单回顾了基于SHELL多层毛发的渲染原理，带有毛发的角色基础设计，以及在换装实现中遇到的问题和探讨。出于篇幅考虑 不涉及过多的技术向细节。
毛发渲染
我们先来看带毛发的角色，比如复联里的Rocket 浣熊。
游戏不同于电影，电影可以不计性能渲染美化怎么美怎么来，游戏中要渲染这么多毛发，对GPU 的要求很高，在移动端更是中挑战。那怕有电影级的游戏引擎效果也是尽力平衡着向电影效果逼近。
常见的做法有用多面片拉丝配shader美化（人物头发）， 还有一种是基于 Shell 多层渲染（多用于动物等全身覆盖毛发）。
基于shell多层毛发渲染
基于shell 的渲染就是把一根毛发按距离切片，有点像同一张纸牌放置（绘制）多次。
绘制的层越多则越细腻，越接近真实的毛发。（当然性能消耗也大）
实际在绘制时，我们需要提供给渲染系统，原始皮毛材质，皮肤表面毛发的生长法线，皮肤上毛发是有间隙的，还要提供皮毛的出生点等。经过多层渲染，加入一些可变参数的调整，可以模拟出较为真实的皮毛覆盖。
带毛发的角色换装设计
，
单纯的绘制带皮毛的角色，它可能就是一只未着装的动物，如上图右边的“替身”。而我们需要的是角色可以在游戏里换装：
就像Rocket 一样可以穿著防弹背心，也可以来个宇航服， 戴个防护眼镜，蹬个太空鞋，持不同的武器等等。
首先，跟传统的人类换装一样，需要定义可以换装的部位，比如，头，躯干，手，腿。：
其次，带毛发的多为动物会有一些特殊性，比如会有尾巴，还会有裸妆（变身动物）的场合。
带毛发的角色在“着装”时还需要对着装的部位进行处理，进行整块MESH替换，或显隐控制。必要时需要把毛发进行剪短和“剔除”等工作。
Avatar换装系统实践
Unreal 虚幻引擎本身有毛发系统，可以调节的特性多参数多，效果也相当好，但是对设备的性能要求高，目前还不能很好的支持移动端。
Unity3d 引擎用了快十年，它对移动端布局早且兼容尤佳，要实现个皮毛角色也是较为方便。在着色器（Shader）方面，弄个多层渲染（多通道PASS）是较为方便的（HRP高清渲染另说）。
Unreal 作为AAA次世代引擎，有限制，有难度，但是依然值得我们去探索。
首先，在前面策划层面定义好各个身体部位后，可以开始建模。
建模时需要定义好各个换装部位的虚拟绑定点(dummy点)，比如头饰，尾饰，翅膀，躯干，手脚掌，武器挂载点等。
其次，为Mesh定义Spline 样条线，这个spline 会随着模型导入到Unreal中（用于提供皮毛渲染层更多的信息以控制生长方向，力的控制等）。
再次，技术方面需要实现一套皮毛渲染层（控制代码加Shader）以及AVATAR 系统装载替换机制。
最后，在效果和性能方面做取舍平衡，为高中低档移动设备作弹性可选适应。
皮毛渲染层需要提供的主要参数
基础贴图： 就是皮毛角色在“裸妆”是的本色贴图，在为开启皮毛“生长系统“时的原始皮毛。
皮毛NOISE贴图： 就是皮毛角色噪点贴图，用于获取皮毛的出生点，疏密分布等。
控制贴图： 皮毛角色在“植入毛发”时需要的一些信息，比如长短控制，个别个性属性等。
参数类： 皮毛颜色，皮毛长度，致密度，亮度，高光，重力，方向力等 。
特殊性处理
传统的换装系统都较成熟，如果游戏里只是单一角色，需要考虑的问图不会太复杂，可以到此为止。
假如做的是一类角色，比如狼人，兽人，身型固定但身上的毛发长度不一，再或者做个宠物猫换装，这时就要对皮毛的长短进行控制。这种情形往往不能单独靠着色器来简单实现，有些区域毛长有些区域毛短，统一的毛长会穿到衣服外面，这时侯灵活性没了，长长的毛无法被衣物“压”住，衣物长满了穿出来毛，失去了本色美感。
我们解决方法是，通过控制贴图来传入控制信息，告诉皮毛渲染层系统，哪些区域要“植皮”，植多长的皮毛等。
但这些控制贴图控制的是单次换装下来的区域信息，（主要是植毛区域信息）。在玩家穿脱新的服装和装饰物时，这些控制信息需要动态被更新而不是固定死的。
我们解决方法是动态的合成这张控制信息贴图，这张控制信息贴图RGBA 有四个通道，可以需求存储较多的参考信息。
控制区域贴图合成
首先，按照每个换装系统的部位为其“绘制”一张（与原始毛发贴图尺寸一样大）区域部位图。
比如，有头，劲，身，尾巴，手爪，脚掌六个部位。则对应六张控制图。技术定义六个部位的叠加枚举值
#define HEAD 0x0000 0001
#define NECK 0x0000 0010
#define BODY 0x0000 0100
#define TAIL 0x0000 1000
#define HAND 0x0001 0000
#define FEET 0x00 10 0000
玩家在换装时，如果只换了头和手，则得到的就 HEAD + HAND,程序根据枚举值将头和手的控制图合并，动态的替换到换装那一刻的SHADER 的控制图中，让该区域的毛发得以限制，比如让手毛变短（好戴上手套）。
优化
基于Shell 分成渲染的毛发系统都比较吃性能，在主机上效果很好，但在移动端就得优化了。
前面提到，渲染皮毛的层数越多，越逼真，我们针对不同毛发长度的角色做了区分，有些绘三层，有些绘制八层，有些绘制20层。最高不超过20层。
在Unreal 虚幻引擎中可以通过RenderTarget合成材质，出于性能考虑，单次操作我们直接通过CPU 运算完成合成。
材质的特殊性，关于MESH合并我们还在探讨当中，若有好的方案可以分享和或进一步学习。
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