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《艺术教育》杂志 2018-1 下月刊 专业论坛 | 用PhotoScan扫描并清理的方法给电影人物建模

2018-03-15 茶树网学院 数字艺术论坛 数字艺术论坛



Santhosh Koneru是计算机动画全才,他在数字绘景和平面设计方面有四年多的经验,目前在Blur Studio动画公司工作。


在本教程中,我将带大家预览为CG电影中人物建模及贴图的过程。我们将涵盖如何只用单个数码相机凭借照片扫描技术扫描演员,以及使用Agisoft PhotoScan软件数据生成数码版本。之后,我们会涉猎如何用ZBrush软件清理 扫描,并利用软件提供的分层系统在Mudbox 中雕刻第三细节。最后,我们将一探怎样用 Mudbox中的输出设定输出位移图,以及如何用 V-Ray使它们处于Maya中的低精度网格中。一旦模型建好,我们将用Mari制造一些细节非常多的纹理。我们将涵盖如何通过流水线技术利用层以及高效利用层实例化方法,这样 就能对层进行编辑,并且在无需手动编辑单个通道的情况下迅速实现跨通道更新。 


在用V-Ray给皮肤着色时,我们将用到AL表面(AlSurface)着色器。在此我们将讨论次 表面散射渲染(SSS)以及真皮、表皮和皮下脂肪层,这可以帮助我们获得真实渲染效果。我们会在Maya内使用到真皮贴图来创建表皮和脂肪层。


CG 电影中的人物


最后,我们使用Ornatrix插件来生成头发。 这个步骤中将学习如何使用曲线和Ornatrix 中提供的互动发梳工具有效梳理头发。对于 Ornatrix软件来说,我们无需成为美发专家,因为它是一个用起来很简单顺手的工具。


用Photoscan 扫描并清理的方法给电影人物建模


01 对演员进行扫描 


此过程有助于省去大量用于试图雕刻演员精准形象的时间。对于这项技术,需用像素很高的数码相机,在一个中性照明无显著阴影的外景里拍照。基于外景照明,我们需设置相机感光度(ISO)、快门速度以及手动曝光度,以 便照片有足够对比度。但对比不要过于强烈, 否则会丢失全部细节。请确认已保持自动对 焦。一切设定好后,开始从上部、与眼睛水平的 位置用低角度,给该演员360度拍照。一旦整个头部拍摄完毕,接着将镜头移近脸部拍摄演员的眼睛、鼻子、嘴部与耳部。图片越多,越能帮助Agisoft PhotoScan软件更好地计算出每个细节的数据



02 在 Agisoft photoScan软件内生成扫描 


 将所有图片输入Agisoft photoScan,然后点击工作流(Workflow)标签选取对齐照片(Align Photos)命令。如果使用高分辨率图片并且有90张甚至更多图片,可将精确度设置为中级(Medium),其余选项保留默认值。一旦产生点云,请清除不需要的点,仅保留脸部的点云以便计算密集云。打开建立密集云(Build Dense Cloud )选项, 并将质量设为“高”,深度过滤(Depth filtering)设置为中度(Moderate)。一旦生成密集云,打开工作流标签上的建造网格(Build Mesh),将面数计算(Face Count)改为 “高”,其余保留默认值。



03 清理网格 


将Agisoft PhotoScan软件生成的网格导入ZBrush中,然后使用修理拓扑 (TrimDynamic)笔刷清理胡须和其他不规则表面。综合运用黏土管(Clay Tubes)、 加强标准(Dam-Standard)、膨胀等多种笔刷,便能雕刻出任何额外细节和次要形体,增加雕塑的照片现实感。接着将已减面的网格输出到Maya中并重新拓扑头部, 准备沿着贴图坐标(UVs)制作动画。将这一新网格导入ZBrush,然后细分它,并将我们先前雕刻的细节投射到这个新网格中。



04 雕刻第三细节


用ZBrush或者 Mudbox都可以完成本步骤,这取决于设计师喜欢用哪款软件雕 刻第三细节。我倾向于用Mudbox来执行此任务,因为它有更好的分层系统,操作这个过程会很顺手。将ZBrush中的高精度网格导入Mudbox中,通过网格>重建细分 (MESH>Rebuild Subdivisions)操作将原先在ZBrush已细分过的网格重新细分,接着导入高分辨率位移贴图为模板印刷模式(Stenciles)。将模板细节投射到模型上时,要确保减少笔刷强度,稍后可以在它自身所在层上调整位移水平。



05 输出位移贴图 


在输出位移贴图前,将面部的输出水平调整到1或者2细分网格(SubD)。 然后选取UVs与贴图>抽出纹理贴图>新建命令(UVs and Map>Extract Texture Maps>New Operation)。目标模型下(Under Target Models)选项可以帮我们 选择刚导出图的级别。由于我们将把位移烘培到网格上,所以请确保源模型 (Source Models)选项已选中“最高”;从下拉的方法(Method)菜单中选取细分 (Subdivision)命令。在图像属性(Image Properties)中选择贴图的分辨率;最后在 输出(Output)选项中打开“基文件名”——这就是我们最终的输出终点,然后给此 贴图命名。在保存前请确定格式为OpenEXE(32位浮点,RGBA色彩模式)。


    

06 插入位移贴图 


将重新拓扑后的低分辨率网格导入Maya中,并通过创建>V-Ray>创建当个位 移节点的操作,增加V-ray位移节点。然后点开属性菜单下V-Ray栏查看细分、位移控制,以及细分与位移的质量。打开属性编辑列表最末尾的另一个V-Ray属性菜单, 检查“保持连续性”(Keep Continuity),并将位移边界从“自动”(Automatic)改为 “明确”(Explicit)。打开最小值的色彩历史记录,将色彩模式从HSV改为RGB,参数从0调整为1.0。再将RGB值调整到从-10到最大值10的一段区间,这有助于读取位移贴图。创建一个文件的纹理节点,查看属性菜单下V-Ray栏中的“允许反色”选项 (Allow negative color),将文件类型改为关闭,然后插入位移贴图。由于我们是通过Mudbox软件来输出位移贴图的,所以还需将UV平铺模式改为Mudbox选项。只有在遇到多个多项UV(UDIM)情况下,才会如此操作。



“利用层实例化的方法,你便能对层进行 编辑,并无需手动编辑单个通道,就能迅速实 现跨通道更新”,Santhosh Koneru说。


07 制作皮肤纹理 


为了制作皮肤,我们不仅要用到已扫描的高清照片,还要在texturing.xyz.图库中找高清纹理 图。将ZBrush或Mudbox处理过的已减面网格导入Mari,接着在工作通道(WorkChannel)中建一个新层,绘制反射率(Albedo)。需要在不缩小纹理贴图的情况下进行绘制,以免丢失清晰的纹理细节。保持贴图上的印迹吻合其分辨率,通过这种方法来绘制有助于利用材质贴图的细节。重复上 述操作来绘制真皮贴图。下面我们创建两个新通道:散射-1(Diffuse)和真皮,打开它们的层托盘, 将反射率(Albedo)范例和真皮层(Shift键+左击鼠标来拖拽)引入到各自通道中。



08 在 Maya 中贴图与着色 


将AlShader渲染器分配到几何形上,再将反射率(Albedo)与色彩贴图和高光贴图相连接。通 过一个斜面进入反射-1通道。斜面是用于控制皮肤反射强度的。还需将反射1分布到GGX着色器。 现在连接真皮层贴图到次表面散射(SSS)色彩1上,创建一个伽马校正节点,将真皮贴图染成黄 色,然后连接该节点到次表面散射(SSS)色彩3中。再为皮下脂肪层创建贴图,建立映射颜色节点 以强化贴图中的红色与黄色。然后将映射颜色与伽马色彩校正节点连接到乘除节点上,将操作设 置为“乘法”。连接好映射与伽马校准后,既可以将它们导入通道1,也可以导出到通道2,一切取 决于哪个效果更好。最后在Mari中绘制混合有次表面散射效果(SSS)的贴图,以便控制皮肤质感。



09 用 Ornatrix 软件生成毛发 


对于Ornatrix的交互工具来说,整理发型是件轻松可行的事,但我发现有自定义辅助线,能帮 我更快获得满意的效果。因此,我用曲线工具花了些时间来绘制辅助线。然后把这些辅助线群组 为胡须、头发、髭须等。为了生成头发,我们选取辅助线并打开“给选择区域增加毛发”(Add hair to selection),选“头发从曲线位置”(Hair from Curves)。在操作栈(Operator stack)中选取底部 发丝节点(Ground Strands Node),点击设置分布网格(Set Distribution Mesh)以选取网格,然 后点击“底部发丝”按钮。接着在Mari中创建一个分布贴图,把它插入分配倍增器中(Distribution Multiplier),查看希望将头发长在哪里,以及需要多少发量——这种掩膜也能用于头发长度。接 着我们使用另一个头发操作器来使头发看上去更逼真。Ornatrix的优势在于它能检测多个多项限 UV(UDIM),所以不用再局限于一个UDIM中。

 


翻译及整理:   陈婧雅

数字编辑:   桂祎韡







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