虛幻4 Siren的製作
來自專欄磨砂客的美術之旅
Siren是虛幻4在掃描、建模、綁定、渲染及實時交互方面的最先進的技術整合。
掃描真實人物是第一步，這一步無論是製作人物還是非人怪物都是不可或缺的！（掃描的成本限制了一大部分開發者，嗚嗚）
與虛幻4合作進行掃描工作的公司是3Lateral，以下為掃描中的中國演員姜冰潔，掃描相機矩陣用到的相機多達幾百隻，為了逼真的效果，甚至將口腔內側也進行了掃描。
這些掃描的數據不僅是用於建模，而且用來獲取符合人體生理變化的皮膚數據，將這些數據用來製作Diffuse，Specular，Normal，AO和Translucency貼圖。
對於臉部的BlendShapes，還4D掃描了基於FACS的50個基本動作單元。
我也是搜了資料，才明白3D掃描和4D掃描的區別：網上掃描的3D模型，我們在H5中觀看時，用手指拖動即可；但是4D掃描出來的模型是自己可以動的，可理解為掃描出的動畫數據。
在GDC2018上，官方還公布了安迪瑟金斯的一段視頻，主要是展示siren的升級版技術效果，剛開始的很長一段時間，我竟然以為是真人的表演！沒錯，我被騙了！實時渲染的角色將我騙過了！這段視頻主要是官方使用安迪的掃描做出的一段即時演算動畫，為了展示動畫可以在不同角色之間遷移（遷移到一個魚人怪獸身上）。但是我被安迪的虛擬動畫震驚了，以下截了個Gif可以看看。
角色的置換貼圖是通過掃描來的tertiary層次法線得到的，置換的強度可以根據情況決定。在置換貼圖這層上，還添加了幾個層用來添加手工皮膚的紋理，這些紋理是掃描掃不到的。
手工添加紋理的素材來自Texturing XYZ和Surface Mimic。
如下圖，左邊的安迪是掃描的原生數據，中間的是重新拓撲後的安迪，右邊的安迪是經過添加細節環節後的效果。
對於貼圖的製作：
漫反射貼圖用Mari進行處理。
法線貼圖有兩張，一張是基礎的法線貼圖，第二張是細節法線，用來實現毛孔拉伸等（用遮罩實現）。
烘焙出來的貼圖有以下幾張：
對於模型的製作方面要求：
頭部面數為4萬面左右，加上頭髮，眼球和口腔等，共計達8萬面。
面部拓撲結構要根據不同的人進行修改，大致的要點是面部布線既要符合普遍的規律，同時還要符合個人特徵，比如鼻唇溝、眼睛、眉毛和下巴部分的布線，下圖中的兩位，使用的是相同的頭部拓撲文件，但是有些許修改，安迪的額頭和脖子面數較多，而麥克的下巴則較為密集。
以下是安迪和麥克的模型對比：
五官的設置跟虛幻自家遊戲Paragon的角色設置一樣，具體可參考官方發布的學習文檔：Twinblast。
眼睛的模型不是按照真是眼球結構做的，是將眼球的生理結構使用演算法用藍圖實現，眼球外加了AO模型和下眼瞼上的淚線，淚阜是直接做在臉部模型上的，所以沒有單獨拎出來；除此之外，還有淚阜的混合模型，這個目的是為了眼球的效果過渡。
嘴部跟平常不一樣的是，在牙齒和牙齦結合的部分加了一片模型，如圖中牙齒上部藍色所示，為了將牙齒和牙齦之間的過渡變得更自然，功效類同於眼睛的淚阜混合模型。
這些所有的項目頭髮都是使用maya的xgen製作的。
在麥克這個項目中，使用的是Interactive Groom Splines配合Guide Modifier，如果要調整其中控制發束的一些點的話，我們就可以簡單的將這個Modifier進行遮罩；
在Siren項目中，使用的是傳統的xgen工具，手動擺放Guide Curves。在較長頭髮的一些控制中，使用表達式進行控制不同的局部，比如一些雜亂的髮絲和根據長度設置的噪點。
之後將頭髮的Primitives轉換為細小的條狀多邊形。在轉換成條狀多邊形之前，需要將face camera 關掉。 All of the Primitives are gonna automatically billboard to the camera.這句話我沒聽太懂（還是我聽錯了？），不是非常明白其中意思，有懂的朋友可以分享分享。
siren的頭髮是將發束疊在頭髮面片上，從額頂的頭髮分割線開始產生，這樣可以使頭髮面片的過渡隱藏在皮膚里，確保我們能最大化看到頭髮束。使用面片和發束混合的方法可以降低面數。
官方製作了多套UV集。
第一套是xgen自動生成的，主要是用來控制發尖和髮根的寬度和顏色；
第二套主要用於局部的控制，比如手繪遮罩，或者添加基於噪點的顏色變化都可以在這套UV集中製作。第二套的生成方法是先自動生成，然後重新選擇xgen組，並添加length Modifier，這樣將頭髮變為非常短的那種，xgen無法改變拓撲結構和基於長度變化的頂點順序，所以我們之後得添加Blendshape來實現變化。接下來將短小的頭髮使用默認參數配置轉換為多邊形。
現在已經有了兩套頭髮多邊形，一套是正常的頭髮，另一套是非常細小的頭髮。
下圖是頭髮的製作方法：
Siren的頭髮模型：
對於衣服的製作：
不涉及動畫的衣服統一用Marvelous Designer製作，然後在ZB里製作細節。
Siren的裙子需要有模擬真實的運動，所以使用了動態布料功能和褶皺貼圖來實現。
下圖為Siren的裙子：
Siren的裙子細節：
所有的這一套流程不僅適用於寫實角色，還是用於其他怪獸類生物，非正常人系列等等。
最近也開通了B站：磨砂客Moshark，上面會上傳一些技術方面的教程，感興趣的朋友可以來捧場。
此外，騰訊課堂上也錄製了一套Nvidia頭髮系統的使用流程包括如何與UE4進行連接。教程自我感覺解決了Nvidia操作過程中遇到的大部分坑，有想採用英偉達真實毛髮模擬的筒子們可以來看看。
騰訊課堂教程地址：
VR角色實時模擬毛髮製作視頻教程_騰訊課堂
推薦閱讀：