關(guān)于XGen制作三維角色毛發(fā)的分析研究

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，科技日新月異，在今天人們對(duì)于精神文化娛樂(lè)需求，有了更高的追求，影視文化產(chǎn)業(yè)逐步深入人心，而動(dòng)畫這種從小看到大的精神娛樂(lè)，更是最為形象、直觀、生動(dòng)的表現(xiàn)手法，也越來(lái)越得到人們的喜愛(ài)。從二維動(dòng)畫到三維動(dòng)畫，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，各種絢麗奪目的特效技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中毛發(fā)特效技術(shù)由于數(shù)量多、可變化的參數(shù)復(fù)雜、難以真實(shí)模擬真實(shí)世界毛發(fā)，一直是三維角色制作的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：XGen;毛發(fā);角色;maya

在三維動(dòng)畫電影、動(dòng)畫片、游戲宣傳動(dòng)畫、影視廣告、虛擬現(xiàn)實(shí)等項(xiàng)目中高質(zhì)量的三維角色的制作運(yùn)用了大量的毛發(fā)特效技術(shù)，如《長(zhǎng)發(fā)公主》《海洋奇緣》《瘋狂動(dòng)物城》《熊出沒(méi)·狂野大陸》等影片都有高質(zhì)量毛發(fā)的應(yīng)用。毛發(fā)對(duì)角色形象的塑造至關(guān)重要，但是由于毛發(fā)數(shù)量龐大、單根毛發(fā)又比較細(xì)小、紋理結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得毛發(fā)動(dòng)畫模擬和渲染都非常耗費(fèi)時(shí)間，制作難度較高。因此，誕生了各種毛發(fā)插件，例如Ornatrix、yeti、XGen、Shave等，每款插件都有各自擅長(zhǎng)之處，在使用了各種毛發(fā)插件后，我認(rèn)為目前MAYA自帶的毛發(fā)插件XGen毛發(fā)系統(tǒng)更為方便使用。XGen毛發(fā)系統(tǒng)是華特迪士尼動(dòng)畫工作室開(kāi)發(fā)的一款以任意數(shù)量的隨機(jī)或均勻放置的基本體填充多邊形網(wǎng)格曲面的幾何體實(shí)例化器。XGen不僅是更加便于對(duì)毛發(fā)的造型控制，在渲染時(shí)對(duì)于特寫鏡頭的毛發(fā)效果也是優(yōu)于nhair毛發(fā)系統(tǒng)的。XGen除了主要用于做頭發(fā)、毛發(fā)和羽毛外，XGen也可實(shí)現(xiàn)快速填充大規(guī)模環(huán)境，包括草原、森林、巖石地形和地形和碎屑軌跡。

一、XGen制作三維毛發(fā)的生產(chǎn)流程

XGen制作毛發(fā)，一般是先在模型表面制作引導(dǎo)線，引導(dǎo)線的數(shù)量可以比較少，然后對(duì)引導(dǎo)線進(jìn)行梳理、編輯，控制毛發(fā)的分布位置、密度、長(zhǎng)度、彎曲等形態(tài)，使其符合毛發(fā)的自然生長(zhǎng)形態(tài)，然后再賦予毛發(fā)材質(zhì)，最終渲染出成品。

二、XGen制作三維角色毛發(fā)

在開(kāi)始做之前一定要做好文件的工程目錄，XGen對(duì)工程目錄要求非常嚴(yán)格，必須要?jiǎng)?chuàng)建工程目錄，設(shè)置好工程目錄，這樣才能確保能順利完成項(xiàng)目的制作。

（一）制作人物毛發(fā)

1.在開(kāi)始做之前需要確定發(fā)型設(shè)計(jì)稿，然后打開(kāi)模型，把模型頭頂需要?jiǎng)?chuàng)建頭發(fā)的部分復(fù)制出來(lái)，這里需要注意模型不要有三角形，并且查看UV是否正確。

2.在確定模型沒(méi)有問(wèn)題后，就可以創(chuàng)建新的描述，生成引導(dǎo)線，創(chuàng)建頭發(fā)，這里使用的是【樣條線】，這個(gè)可以用來(lái)做人物角色發(fā)型、藤蔓等。引導(dǎo)線的數(shù)量、分布、形態(tài)和段數(shù)都會(huì)影響最終毛發(fā)的效果，所以在開(kāi)始創(chuàng)建的時(shí)候就要重視。

3.在創(chuàng)建出毛發(fā)后可以使用【雕刻導(dǎo)向工具】調(diào)整毛發(fā)造型，通過(guò)給【遮罩】黑白貼圖，控制毛發(fā)密度。通過(guò)給【區(qū)域控制】貼圖，可控制毛發(fā)分界線位置。

4.毛發(fā)造型的細(xì)節(jié)調(diào)整可以使用【修改器】里的工具，使用哪種工具是根據(jù)頭發(fā)造型來(lái)確定的，同一種工具多次使用，可以調(diào)整出多變的發(fā)型效果。其中最常用的是【成束】、【切割】和【躁波】，【成束】可以使毛發(fā)形成一簇一簇的效果?！厩懈睢靠梢允姑l(fā)發(fā)梢部分不要過(guò)于整齊，產(chǎn)生碎發(fā)效果?！驹瓴ā靠梢允姑l(fā)有凌亂的波紋效果。

（二）制作動(dòng)物毛發(fā)

制作動(dòng)物毛發(fā)比制作人物毛發(fā)耗時(shí)更長(zhǎng)，主要是因?yàn)閯?dòng)物不同身體部位毛發(fā)的長(zhǎng)度和紋理結(jié)構(gòu)各有不同，因此要提前準(zhǔn)備好動(dòng)物各個(gè)角度的圖片進(jìn)行觀察參考，再根據(jù)不同部位慢慢梳理毛發(fā)。在渲染上動(dòng)物因?yàn)槊l(fā)數(shù)量巨大，所以渲染時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。

1.在制作動(dòng)物毛發(fā)時(shí)，面數(shù)很重要，面數(shù)多點(diǎn)，會(huì)讓制作更加方便。并且需要確定模型的UV是否正確。檢查清楚是否沒(méi)有五邊面，不能有五邊面，可以使用【清理選項(xiàng)】工具，把邊數(shù)大于4的面清理掉。因?yàn)殚_(kāi)始制作后是無(wú)法挽救的，所以一開(kāi)始就要注意。

2.在確定模型沒(méi)有問(wèn)題后，就可以創(chuàng)建新的描述，生成引導(dǎo)線，創(chuàng)建毛發(fā)，這里使用【可修飾樣條線】，這個(gè)一般用來(lái)做動(dòng)物毛發(fā)。

3.創(chuàng)建完毛發(fā)后，首先需要觀察動(dòng)物參考圖，大致確定一個(gè)毛發(fā)的長(zhǎng)度中間值，把【長(zhǎng)度】調(diào)整好，【采樣值】也需要調(diào)整為插值，這樣在后續(xù)調(diào)整【密度】的時(shí)候造型才不會(huì)改變。

4.默認(rèn)情況下創(chuàng)建出的毛發(fā)是分布在整個(gè)模型上的，但是真實(shí)情況是很多地方并不會(huì)長(zhǎng)毛發(fā)，比如嘴唇，口腔，眼睛等這些地方。我們?cè)陂_(kāi)始的時(shí)候就需要把這些不需要長(zhǎng)毛發(fā)的面移除掉。選中需要移除毛發(fā)的面，然后使用【移除選定面】命令。

5.通過(guò)觀察已經(jīng)發(fā)現(xiàn)動(dòng)物身上每個(gè)部位的毛發(fā)長(zhǎng)度和紋理結(jié)構(gòu)是有區(qū)別的，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果，可以從【筆刷】欄下選中適合的工具進(jìn)行造型。里面工具很多，和Shave很類似，修剪梳理毛發(fā)特別方便。

三、毛發(fā)的材質(zhì)

在完成角色模型的毛發(fā)造型后，我們就需要給毛發(fā)添加材質(zhì)。在這里使用的是Arnold Renderer渲染器。使用的材質(zhì)球是Arnold材質(zhì)球。這里主要說(shuō)的是動(dòng)物毛發(fā)的材質(zhì)問(wèn)題。

1.首先模型本身要有紋理貼圖，然后給描述創(chuàng)建新的color屬性，創(chuàng)建貼圖，保存，繪制，進(jìn)入材質(zhì)編輯器，給材質(zhì)球貼上貼圖。再進(jìn)行保存，繪制，確認(rèn)模型是否給上貼圖。

2.在【預(yù)覽/輸出】里渲染器改為Arnold Renderer。

3.在【基本體顏色】這里改成新創(chuàng)建的屬性名稱

4.在【自定義著色器參數(shù)】創(chuàng)建新的color參數(shù)名稱，并把內(nèi)容改成和【基本體顏色】一致。

5.打開(kāi)材質(zhì)編輯器創(chuàng)建Ai Standard Hair毛發(fā)材質(zhì)球并賦予給描述，再創(chuàng)建aiUserDataColor，把其【Attribute】?jī)?nèi)容改為【自定義著色器參數(shù)】創(chuàng)建的color參數(shù)名稱。

6.再把a(bǔ)iUserDataColor拖拽給毛發(fā)材質(zhì)球的Base Color屬性上。

7.最后給最開(kāi)始新創(chuàng)建的Color屬性加上gamma校正顏色的表達(dá)式，使其顏色正?；?。

四、XGen制作的毛發(fā)是靜態(tài)的，如果想讓XGen制作的毛發(fā)具有動(dòng)態(tài)效果，可以使用nHair的動(dòng)力學(xué)曲線模擬動(dòng)態(tài)效果，然后驅(qū)動(dòng)XGen制作的毛發(fā)，使XGen制作的毛發(fā)具有nHair的動(dòng)態(tài)效果。

五、總結(jié)

毛發(fā)制作是三維角色制作的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，需要有相當(dāng)?shù)哪托暮图记?，同時(shí)也需要有對(duì)毛發(fā)系統(tǒng)的熟悉。通過(guò)對(duì)XGen制作三維角色毛發(fā)的分析研究，發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，首先是我們從一開(kāi)始就應(yīng)該確保要有設(shè)置正確的工程目錄，只有這樣才能確保項(xiàng)目順利進(jìn)行，還要保證模型是分好UV并且刪除了歷史的，而且最好是多備份文件，盡量不要使用Ctrl+z撤銷命令，并且所有地方不要有中文，這會(huì)導(dǎo)致路徑不正確。其次在【樣條線】制作時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)引導(dǎo)線疏密不均勻，上下層之間穿插、形態(tài)過(guò)于筆直和段數(shù)過(guò)多形體雜亂這些會(huì)影響毛發(fā)造型的問(wèn)題。想要使用XGen做好三維角色的毛發(fā)，不是一朝一夕的事，需要不斷地經(jīng)驗(yàn)積累，不僅是技術(shù)層面上的，藝術(shù)修養(yǎng)上也要不斷提升，才能完成優(yōu)秀的作品。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：邱純昕（1987.10—），女，漢族，四川自貢，廣西北海藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，本科，專業(yè)：藝術(shù)設(shè)計(jì)，研究方向：影視特效。

（作者單位：北海藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院）