虛擬偶像設(shè)計(jì)中的多層面部微觀研究

孫紅遠(yuǎn) 王利麗 劉京京

收稿日期：2023-09-01

基金項(xiàng)目：山東華宇工學(xué)院2022年度校級(jí)科研計(jì)劃項(xiàng)目（2022RW09）

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.06.004

摘? 要：虛擬偶像在元宇宙背景下獲得了極大的關(guān)注，旨在探析虛擬偶像面部的設(shè)計(jì)與制作中微觀細(xì)節(jié)如何影響其真實(shí)感。分析了手工制作流程與掃描制作流程，對(duì)手工制作的低中高模轉(zhuǎn)化進(jìn)行了示意，并對(duì)各區(qū)域毛孔視覺(jué)重要性權(quán)重和毛孔與微皺紋的基本走勢(shì)進(jìn)行了分析，展示了基于動(dòng)作捕捉技術(shù)下虛擬偶像表情制作流程。得到3+2+1的面部微觀層次和面捕應(yīng)用流程。強(qiáng)調(diào)反走勢(shì)層在提升面部真實(shí)感與隨機(jī)感的重要性，認(rèn)為應(yīng)保持虛擬偶像的創(chuàng)作屬性，積極探索新技術(shù)對(duì)流程的影響。

關(guān)鍵詞：虛擬偶像；面部微觀；數(shù)字雕刻

中圖分類號(hào)：TP391.9? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2024）06-0015-06

Multi-layer Facial Micro Research in Virtual Idol Design

SUN Hongyuan， WANG Lili， LIU Jingjing

（Shandong Huayu University of Technology， Dezhou? 253034， China）

Abstract： Virtual idols have received great attention in the context of the metaverse. This paper aims to analyze how micro details in the design and production of virtual idols' faces affect their realism. It analyzes the manual production process and scanning production process， schematically converts the low， medium and high models in manual production， and analyzes the visual importance weights of pore areas and the basic trends of pores and micro wrinkles. It shows the facial expression production process of virtual idols based on motion capture technology. It obtains 3+2+1 layers of facial micro and facial capture application processes. It emphasizes the importance of counter-trend layers in enhancing facial realism and randomness， and believes that the creative attributes of virtual idols should be maintained， and the impact of new technologies on the process should be actively explored.

Keywords： virtual idol; facial micro; digital sculpture

0? 引? 言

計(jì)算機(jī)軟硬件、動(dòng)作捕捉技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步推動(dòng)了CG行業(yè)的發(fā)展，其中虛擬偶像因進(jìn)一步的“真實(shí)”與潮流亞文化的結(jié)合，獲得了大量的年輕流量與資本的青睞[1-3]。在虛擬偶像盛行之前，CG行業(yè)對(duì)寫實(shí)角色設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量實(shí)踐，對(duì)角色如何擺脫恐怖谷效應(yīng)，提升真實(shí)性提供了有效參考。知名3D角色藝術(shù)家艾夫基·易卜拉欣（Sefki Ibrahim）認(rèn)為人物寫實(shí)的重點(diǎn)是將各元素之間的協(xié)調(diào)配合作為首要目標(biāo)，因?yàn)槿四X并不能感知臉部的復(fù)雜性。但是這并不意味著面部的微觀細(xì)節(jié)不重要，相反，它恰恰是渲染出人臉真實(shí)油脂感的必要條件。亞當(dāng)·斯普林（Adam Spring）認(rèn)為研究解剖結(jié)構(gòu)，深入了解面部肌肉才能讓角色更加寫實(shí)，并且倡導(dǎo)全流程手工制作而不是掃描快速獲得模型，另外，他還提到不對(duì)稱的重要性。徐衛(wèi)國(guó)也在《數(shù)字建筑設(shè)計(jì)理論與方法》中提到人們往往忽視自然界中的萬(wàn)物都是非規(guī)則形狀這一普通自然現(xiàn)象，這也印證了角色的真實(shí)性與對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的觀察和對(duì)微小細(xì)節(jié)的科學(xué)把控息息相關(guān)。目前關(guān)于虛擬偶像的文獻(xiàn)研究主要聚焦在宏觀層面上，研究其發(fā)展歷史、與粉絲關(guān)系以及傳播影響等，少有研究關(guān)注虛擬偶像設(shè)計(jì)制作中面部微觀細(xì)節(jié)如何影響其真實(shí)感[4-7]。計(jì)算機(jī)軟硬件和動(dòng)作捕捉技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了虛擬偶像的發(fā)展，CG行業(yè)對(duì)寫實(shí)角色設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào)各要素、研究解剖結(jié)構(gòu)、注意微小細(xì)節(jié)和不對(duì)稱性以提高真實(shí)感。虛擬偶像設(shè)計(jì)制作追求與現(xiàn)實(shí)世界一致的面部微觀，但在數(shù)字世界中追求“殘缺”比“完美”更難。部分寫實(shí)虛擬偶像的設(shè)計(jì)已體現(xiàn)面部微觀細(xì)節(jié)，為后續(xù)提供參考。許多研究忽略面部微觀細(xì)節(jié)對(duì)真實(shí)感的影響。本文總結(jié)虛擬偶像的手工PBR（Physically-Based Rendering）制作流程，分析面部微觀在3D技術(shù)中的應(yīng)用，探索面部微觀細(xì)節(jié)如何提高虛擬偶像的真實(shí)感[8-10]。

1? 虛擬偶像的手工制作全流程

手工制作是指流程中的設(shè)計(jì)內(nèi)容均手動(dòng)繪制，但并不抵制掃描素材，反而應(yīng)融合新興掃描技術(shù)所產(chǎn)出的三維模型、ALPHA貼圖等資產(chǎn)提升效果。PBR次世代建模流程是目前行業(yè)主流制作流程，它的主要特點(diǎn)有兩個(gè)，第一是由多張貼圖控制模型的最終效果，其二是流程中的烘焙環(huán)節(jié)，可以使低面數(shù)模型呈現(xiàn)如多面數(shù)模型相同的渲染效果，極大的節(jié)省計(jì)算機(jī)資源，使渲染精度得到進(jìn)一步的提升，在這一環(huán)節(jié)中不同于游戲行業(yè)的是，虛擬偶像制作中會(huì)將高模信息烘焙成置換貼圖而不是法線貼圖，且整個(gè)流程中都不會(huì)使用法線貼圖，主要是使用離線渲染器的原因。

虛擬偶像的制作流程可分為自動(dòng)和手工兩個(gè)大類，自動(dòng)生成類又包含很多小類，如人體掃描、捏臉生成等。人體掃描是指通過(guò)使用多個(gè)造價(jià)昂貴的攝像頭搭建好的硬件環(huán)境對(duì)人像或人體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，生成多面數(shù)的模型與逼真的貼圖。捏臉生成技術(shù)是指用戶可以通過(guò)直觀的UI界面調(diào)整五官、服飾、表情等，在規(guī)定的框架內(nèi)完成虛擬角色的制作，使虛擬偶像制作具備工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，門檻低、大批量、低成本。這種制作流程可用“下限高，上限低”來(lái)總結(jié)。手工制作普遍是指角色制作中的雕刻、建模環(huán)節(jié)是手動(dòng)操作，旨在使角色的外形與細(xì)節(jié)更加符合人物設(shè)定，提高表現(xiàn)力與契合度的上限，這是因?yàn)橛捎诿娌康臓顟B(tài)受紫外線、空氣、化妝品等方面的影響，不同地區(qū)、海拔、保養(yǎng)手段下的面部狀態(tài)是不同的，例如生活在亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候地區(qū)且每天科學(xué)護(hù)膚的年輕女性與生活在高原山地氣候且只是用簡(jiǎn)單護(hù)膚手段的中年男性的面部狀態(tài)差距較大。

圖1為手工與掃描兩種制作流程和流程中所涉及的設(shè)計(jì)內(nèi)容，盡管二者在步驟上有些許差別，但過(guò)程中二者的核心特點(diǎn)，手工制作與掃描資產(chǎn)都有一定的交融。在手工制作流程中通常會(huì)使用到皺紋掃描資產(chǎn)、貼圖掃描資產(chǎn)或模型掃描資產(chǎn)輔助制作，掃描制作流程中因掃描環(huán)境導(dǎo)致的模型貼圖誤差，掃描資產(chǎn)與設(shè)計(jì)方案貼合度等問(wèn)題通常也需要使用到手動(dòng)拓?fù)浠虻窨獭?/p>

手工制作的全流程可分為前期、中期、后期三個(gè)階段，每個(gè)階段都包含不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容。其中前期階段旨在確定人物設(shè)定和模型初構(gòu)，人物設(shè)定不僅涉及具體五官形狀等初級(jí)外在設(shè)定，還需要考慮到人物的內(nèi)在性格如何標(biāo)簽化、可視化，例如安靜內(nèi)向、踏實(shí)穩(wěn)重、潮流先鋒、音樂(lè)達(dá)人等人物標(biāo)簽都是內(nèi)在性格的衍生品，再由服飾、配飾、妝容、發(fā)型等設(shè)計(jì)影響外在形象，可視化人設(shè)標(biāo)簽；在完成人設(shè)設(shè)計(jì)后，通過(guò)建模與數(shù)字雕刻生成中模完成模型初構(gòu)環(huán)節(jié)。中期階段則是利用中模進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)致雕刻，先增加細(xì)分曲面使其變?yōu)槎嗝鏀?shù)模型，即高模，以獲得更多可控的點(diǎn)、線和面，低中高模對(duì)比如圖2所示。在增面前，為了后期制作更加便利，增加原始模型的可控性，需要將中模進(jìn)行多邊形面重拓?fù)洌瑴p面成為低模，再增面至中模雕刻，最后升至高模，經(jīng)歷中?！湍＃ㄒ?guī)范布線）—中模（規(guī)范布線）—高模，如圖3所示。

圖1? 虛擬偶像制作流程圖

圖2? 低（左）中（中）高（右）模對(duì)比

圖3? 手工流程中的低中高模轉(zhuǎn)化順序

2? 數(shù)字雕刻中的面部微觀分析

醫(yī)學(xué)、解剖學(xué)有一套科學(xué)、真實(shí)的人體學(xué)說(shuō)，為三維設(shè)計(jì)視角中的人體構(gòu)造提供了有力借鑒，不同于真實(shí)世界中復(fù)雜的人體構(gòu)造，數(shù)字世界中的虛擬偶像制作主要聚焦在面部的微觀實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)樘摂M偶像的面部出鏡率和關(guān)注度遠(yuǎn)高于身體其他部位，可以依靠數(shù)字化作品的特性節(jié)省制作成本，將有限的資源優(yōu)先分配至面部制作。其次，在建模與雕刻環(huán)節(jié)中，制作以現(xiàn)實(shí)世界中表皮層、真皮層和皮下層等多層次綜合呈現(xiàn)出的視覺(jué)效果為參考，在數(shù)字模型的表皮層單層雕刻呈現(xiàn)，即可營(yíng)造可以媲美真實(shí)皮膚質(zhì)感的視覺(jué)效果，是三維設(shè)計(jì)中常用的視覺(jué)欺騙手段，以節(jié)省制作成本和計(jì)算機(jī)資源。

如上所說(shuō)，虛擬偶像制作中面部制作權(quán)重遠(yuǎn)高于軀干，且前期需要控制制作成本和節(jié)約計(jì)算機(jī)資源，不同的人設(shè)需要不同的面部微觀制作方式，即更精確的面部劃分，確立具體的微觀制作區(qū)域。例如男性通常搭配短發(fā)，那么因頭部?jī)蓚?cè)短發(fā)使頭皮部分裸露出來(lái)時(shí)，需要在頭部制作更多的毛孔細(xì)節(jié)，防止人物頭發(fā)出現(xiàn)漂浮感，但女性可以搭配長(zhǎng)發(fā)使大面積的頭皮被遮住，這樣只需要制作小部分裸露出頭皮處的毛孔細(xì)節(jié)即可，極大的降低制作成本與計(jì)算機(jī)資源。另外，人臉的微觀細(xì)節(jié)極其復(fù)雜且不統(tǒng)一，每個(gè)臉部區(qū)域因肌肉使用程度不同、結(jié)構(gòu)走勢(shì)不同、受后天影響方式不同等情況所呈現(xiàn)出的微觀細(xì)節(jié)也不同，所以使用三維建模技術(shù)對(duì)其復(fù)刻前，首先確定具體的面部雕刻區(qū)域，其次分析不同區(qū)域微觀細(xì)節(jié)的差異繪制視覺(jué)重要性權(quán)重圖作為后續(xù)制作參考，保證其真實(shí)性。以亞洲年輕女性為例，在確定長(zhǎng)發(fā)的基礎(chǔ)上，根據(jù)真實(shí)的人臉繪制面部各區(qū)域毛孔視覺(jué)性權(quán)重圖和面部微觀走勢(shì)圖，如圖4、圖5所示。毛孔視覺(jué)性權(quán)重圖將面部劃分為十個(gè)區(qū)域，展示了各區(qū)域毛孔、微皺紋等面部微觀的視覺(jué)性強(qiáng)弱。權(quán)重的高中低由顏色紅黃藍(lán)表示，紅色越多的區(qū)域代表此區(qū)域不僅存在毛孔、微皺紋等微觀細(xì)節(jié)的制作需求，還表明此區(qū)域因處于臉部核心區(qū)域，位置明顯或肌肉使用度高導(dǎo)致的褶皺明顯、毛孔較粗大、密集，視覺(jué)觀察中更為明顯，在以視覺(jué)為主的三維制作中權(quán)重最高；藍(lán)色意為此區(qū)域因后期渲染鏡頭中無(wú)表現(xiàn)鏡頭或毛發(fā)、配飾等遮蓋，所以在節(jié)約成本的前提下不再制作微觀細(xì)節(jié)。額區(qū)、鼻區(qū)與眼區(qū)為視覺(jué)重要性權(quán)重最高的三區(qū)，不僅是因?yàn)榇巳齾^(qū)的面積大，處于面部核心區(qū)域，還因?yàn)槊娌勘砬閷?duì)三區(qū)的影響更大，產(chǎn)生的皺紋更多，在雕刻權(quán)重值高的三區(qū)時(shí)，毛孔間隙稍大，筆刷強(qiáng)度最高，除基本毛孔外需要添加皺紋、脂肪粒、痤瘡等微觀細(xì)節(jié)；顴弓區(qū)、嘴區(qū)、頦區(qū)、腮區(qū)面積相對(duì)來(lái)說(shuō)較小，但區(qū)域位置部分處于核心區(qū)域，部分處于核心邊緣區(qū)域，毛孔制作需求高，需要根據(jù)肌肉走勢(shì)仔細(xì)刻畫微觀細(xì)節(jié)，重要處應(yīng)制作多層瑕疵微觀，豐富視覺(jué)層次，但需要說(shuō)明的是唇紋如瞳孔、口腔內(nèi)等微觀細(xì)節(jié)應(yīng)單獨(dú)計(jì)算，因此并未算入此次權(quán)重分析中；下頜頸區(qū)、頸區(qū)、顳區(qū)三區(qū)雖然面積較大，但部分區(qū)域涉及毛發(fā)、配飾遮蓋區(qū)域，權(quán)重最低，且區(qū)域位置處于弱核心，此處的毛孔制作往往密度高，但強(qiáng)度不高，瑕疵微觀層的制作需求低；

圖4? 各區(qū)域毛孔視覺(jué)重要性權(quán)重圖

圖5? 面部各區(qū)域毛孔與微皺紋的基本走勢(shì)

面部肌肉的不同走勢(shì)影響著面部毛孔的排布與微皺紋的方向，每個(gè)經(jīng)過(guò)細(xì)分后的面部區(qū)域內(nèi)的微觀走勢(shì)都存在一定的不規(guī)律性，是錯(cuò)綜復(fù)雜的。圖5展示了面部各區(qū)域的基本走勢(shì)，但并不代表區(qū)域內(nèi)所有的毛孔和微皺紋皆按照走勢(shì)一成不變，在提高真實(shí)感和豐富層次感的目的下，應(yīng)制作相當(dāng)數(shù)量的“反走勢(shì)”的微皺紋。反走勢(shì)意為與精細(xì)區(qū)域內(nèi)的基本走勢(shì)方向相反或有一定的偏差，制作順序應(yīng)在符合基本走勢(shì)的毛孔和微皺紋之后，提升凌亂感、隨機(jī)感，符合自然界產(chǎn)物的非對(duì)稱、非線性規(guī)則。以核心區(qū)域中的眼輪匝肌附近的微皺紋為例，基本走勢(shì)如以附近一點(diǎn)為起點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，可以形成一個(gè)橢圓形的閉環(huán)，此區(qū)域的反走勢(shì)如果為單純的反向圓周運(yùn)動(dòng)則軌跡與正向圓周運(yùn)動(dòng)重疊，無(wú)法提升層次感、隨機(jī)感，所以對(duì)反走勢(shì)中的反字并不僅是相反，而是更大范圍的不同，因此合適的反走勢(shì)方向應(yīng)與基本走勢(shì)多向穿插相交，且勢(shì)弱于基本走勢(shì)內(nèi)的毛孔與微皺紋。

3? 數(shù)字雕刻中的多層面部微觀

多年前因受限于計(jì)算機(jī)軟硬件等原因，肉眼可以很輕松的分辨真實(shí)世界產(chǎn)物與數(shù)字世界產(chǎn)物，而隨著近些年的發(fā)展，數(shù)字世界產(chǎn)物的真實(shí)性逐年提高，真實(shí)世界與數(shù)字世界開(kāi)始交融，二者之間的界限從原先一條銳利、明確的分割線開(kāi)始變成一團(tuán)向四周擴(kuò)散的煙霧。之所以在視覺(jué)上人們很容易就能分辨出是否是真實(shí)世界，除了人們每時(shí)每刻都在進(jìn)行視覺(jué)真實(shí)度訓(xùn)練，更重要的是某一物體呈現(xiàn)出的視覺(jué)效果是多層次、多維度的，例如生活中最常見(jiàn)到的A4紙，它的視覺(jué)多層次體現(xiàn)在本身的基礎(chǔ)材質(zhì)表現(xiàn)、空氣中的灰塵、紙張絨毛、打印油墨等多層復(fù)合堆疊，而他的多維度體現(xiàn)在與空間內(nèi)其他介質(zhì)產(chǎn)生的交互效果，介質(zhì)有肉眼、自然光、人造光、遮擋物等。同樣，面部微觀細(xì)節(jié)也是多層次多維度的，在三維設(shè)計(jì)中模擬真實(shí)人臉狀態(tài)的核心是面部油脂感和與空間介質(zhì)交互后產(chǎn)生的瑕疵模擬，基于此，本文將視覺(jué)導(dǎo)向的面部微觀細(xì)節(jié)歸納為3+2+1層，即三層先天基礎(chǔ)層、兩層后天瑕疵層和一層利用掃描素材加深細(xì)節(jié)的提高層，如圖6所示。前三層基礎(chǔ)層分別為毛孔、走勢(shì)微皺紋與反走勢(shì)微皺紋，這三層細(xì)節(jié)奠定了面部紋理基調(diào)，毛孔通常根據(jù)前期人設(shè)確立的信息先繪制單個(gè)毛孔，繪制方面主要為毛孔的大小、深度、肉感和擠壓出的延伸皺紋強(qiáng)度；每四個(gè)單毛孔通過(guò)菱形排列為一個(gè)毛孔組，多個(gè)毛孔組的邊緣相接時(shí)仍以菱形排列，最終組成一個(gè)毛孔群，隨后即可以毛孔群為基本單位，平鋪整個(gè)面部毛孔；走勢(shì)微皺紋層與反走勢(shì)微皺紋層都是在毛孔層之上的細(xì)節(jié)層，走勢(shì)層的特點(diǎn)是完全符合面部肌肉的走向規(guī)律，在特定區(qū)域內(nèi)所有的走勢(shì)皺紋都是整齊劃一，沿著肌肉的方向規(guī)律排布，反走勢(shì)皺紋則是根據(jù)走勢(shì)皺紋的方向進(jìn)行隨機(jī)游走，交叉穿行，反走勢(shì)層不僅是模擬皮膚與其他介質(zhì)產(chǎn)生的交互效果，更是在與走勢(shì)層相堆疊后，產(chǎn)生皮膚擠壓感，增強(qiáng)皮膚肉感，為反射光提供更多的落腳點(diǎn)。兩層的后天瑕疵層歸納為凸起層和凹陷層，真實(shí)的人臉狀態(tài)絕不是光滑無(wú)暇的，此層為皮膚在受到后天多種因素如激素影響、紫外線、日常磨損等影響下產(chǎn)生的凹凸，是不對(duì)稱且充滿隨機(jī)性的，既是豐富皮膚狀態(tài)層次，也是在遵循自然界規(guī)律的設(shè)計(jì)原則下提升角色的真實(shí)感與可信度。其中凸起層主要包含粉刺、丘疹、膿皰、囊腫和毛發(fā)糠疹，凹陷層主要包含痘印、痘坑、膨脹紋等，凸起層與凹陷層并不是完全重疊的，它們有重疊區(qū)域，也有各自獨(dú)立存在的區(qū)域，進(jìn)一步的契合隨機(jī)性。瑕疵層通常分布在油脂分泌旺盛的區(qū)域，如鼻區(qū)和顴弓區(qū)，但有些區(qū)域的瑕疵層更有針對(duì)性，例如眼區(qū)分布最多的脂肪粒，頸區(qū)分布最多的橫紋與毛發(fā)糠疹，嘴區(qū)與鼻頭分布最多的粉刺與黑頭。最后一層為提高層，使用掃描真實(shí)人臉后得到的ALPHA紋理加深面部各區(qū)域的定向走勢(shì)細(xì)節(jié)，尤其是特定區(qū)域的特定紋理，如唇線、唇紋和眼輪匝肌附近的交叉紋理，將掃描素材作為最后一層提高手段而不是全局手段，主要原因是掃描素材混有雜色與顆粒，過(guò)多使用容易破壞面部視覺(jué)性中的平滑感，另外，掃描素材的過(guò)多應(yīng)用也是對(duì)角色本身創(chuàng)作性的一種破壞。

4? 基于面部捕捉技術(shù)制作角色表情

通過(guò)MAYA融合變形功能制作角色面部表情動(dòng)畫是行業(yè)主流方法，具體是通過(guò)更改基礎(chǔ)模型點(diǎn)線面的空間位置關(guān)系并記錄下來(lái)，再將各部分的動(dòng)畫通過(guò)連接編輯器實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。BS動(dòng)畫主要分為眉毛部分、眼睛部分、鼻子部分、嘴巴部分、口腔部分，其中還包含一些特殊表情，表情的命名與具體的形狀改變主要參考METAHUMAN和IPHONE的51套BS。過(guò)程中以MAYA的軟選擇和雕刻模塊作為模型形變的主要手段，以ZBRUSH的圖層與雕刻為輔助手段，反復(fù)調(diào)整點(diǎn)的位置。BS表情繪制完成后需要通過(guò)連接編輯器使部分BS表情產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，例如重點(diǎn)表情JAWOPEN（張嘴）中，上牙床和上牙齒是需要保持不動(dòng)，但下牙床、下牙齒和舌頭是需要張開(kāi)的；眼睛的轉(zhuǎn)動(dòng)也需要與淚腺、淚阜聯(lián)動(dòng)。在BS面板連接好各個(gè)需要聯(lián)動(dòng)的部位后，需要再將BS連接到控制器。

BS面板與控制器連接是靠動(dòng)畫模塊中設(shè)置驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵幀，當(dāng)控制器組件平移Y軸時(shí)，BS動(dòng)畫或骨骼的權(quán)重值變?yōu)?，設(shè)置關(guān)鍵幀產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，如此反復(fù)后綁定所有表情至控制器。骨骼動(dòng)畫與控制綁定需要在節(jié)點(diǎn)編輯器中選中各自變化的組件節(jié)點(diǎn)后，通過(guò)節(jié)點(diǎn)的屬性值連接綁定。BS表情與骨骼和控制器聯(lián)動(dòng)圖如圖7所示。

圖7? BS表情與骨骼和控制器聯(lián)動(dòng)

演員使用FACEWARE面部捕捉頭盔中的GOPRO錄制用于后續(xù)解算的視頻，視頻拍攝前的格式設(shè)置為L(zhǎng)inear，24FPS，1 440P，界面如圖8所示。拍攝好的視頻需要導(dǎo)入AVATARY平臺(tái)中的TRACKER進(jìn)行追蹤，追蹤分為兩個(gè)階段，自動(dòng)與手動(dòng)補(bǔ)齊，在手動(dòng)階段，需要選擇視頻中演員動(dòng)作幅度較大的幀，對(duì)齊追蹤點(diǎn)，反復(fù)對(duì)齊結(jié)算后導(dǎo)出RETARGETED文件導(dǎo)入MAYA進(jìn)行綁定。

在MAYA中使用RETARGETED插件，視頻文件進(jìn)行參考，自動(dòng)生產(chǎn)在TRACKER中標(biāo)記的關(guān)鍵幀動(dòng)畫，再手動(dòng)修正各關(guān)鍵幀，再次反復(fù)計(jì)算后得到較為流暢的動(dòng)畫，如圖9所示。最后烘焙動(dòng)畫至干凈的場(chǎng)景，提取上下眼皮的曲線，使用變形修改器中的線性修改器使曲線控制睫毛的運(yùn)動(dòng)，再使用變形修改器中的包裹變形器使曲線與眼皮聯(lián)動(dòng)，這樣曲線又可以帶動(dòng)睫毛完成整個(gè)聯(lián)動(dòng)。添加燈光，修改攝像機(jī)參數(shù)與渲染參數(shù)，即可開(kāi)啟離線渲染。

圖8? 演員佩戴面捕頭盔與追蹤點(diǎn)

圖9? 在MAYA中分析追蹤點(diǎn)與控制器聯(lián)動(dòng)

5? 結(jié)? 論

本文總結(jié)了虛擬偶像設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的兩種主流制作手段，即手工制作流程和掃描制作流程，說(shuō)明了二者在流程和設(shè)計(jì)內(nèi)容上存在交融和協(xié)作的，并基于面部微觀細(xì)節(jié)視覺(jué)重要性權(quán)重分析和各區(qū)域毛孔與微皺紋走勢(shì)的分析下，提出寫實(shí)的面部微觀細(xì)節(jié)是多層次多維度的，將其劃分為3+2+1層，其中反走勢(shì)層與走勢(shì)層的關(guān)系應(yīng)是多向的穿插相交。虛擬偶像設(shè)計(jì)在三維設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的游戲角色設(shè)計(jì)獨(dú)立出來(lái)的契機(jī)來(lái)自元宇宙概念的爆發(fā)和、計(jì)算機(jī)技術(shù)和掃描技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)的快速迭代意味著實(shí)際制作流程同樣需要更新，雖流程多變，但面部寫實(shí)表現(xiàn)的底層邏輯不變，本文在參考醫(yī)學(xué)、解剖學(xué)中面部的相關(guān)信息，結(jié)合觀察法以設(shè)計(jì)的視角探析虛擬偶像的真實(shí)性表現(xiàn)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)制作提供理論參考。目前掃描技術(shù)在虛擬偶像制作中通常以靜態(tài)掃描為主，并且掃描得到的模型與貼圖并不能直接應(yīng)用，包括目前人工智能在流程中也只能起到輔助設(shè)計(jì)的作用，并不能完全替代手工制作，但技術(shù)的快速迭代要求設(shè)計(jì)制作者應(yīng)跟緊步伐，例如動(dòng)作捕捉技術(shù)已經(jīng)可以在一定程度上取代手動(dòng)綁定，逐幀制作動(dòng)畫，AI作圖可以幫助設(shè)計(jì)者快速確定角色設(shè)計(jì)方案，未來(lái)虛擬偶像設(shè)計(jì)制作的發(fā)展應(yīng)緊跟技術(shù)潮流，在優(yōu)化流程的同時(shí)也要保證真實(shí)性、合理性，探索設(shè)計(jì)者的時(shí)代新職能，單純的復(fù)制真實(shí)人類到數(shù)字世界中絕不是虛擬偶像設(shè)計(jì)的最終目的，而應(yīng)融入創(chuàng)作思維，成為真實(shí)世界與數(shù)字世界的協(xié)調(diào)者。

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作者簡(jiǎn)介：孫紅遠(yuǎn)（1996.01—），男，漢族，山東德州人，助教，碩士，研究方向：三維設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)；王利麗（1990.04—），女，漢族，山東濟(jì)寧人，講師，碩士，研究方向：虛擬現(xiàn)實(shí)；劉京京（1995.06—），女，漢族，山東淄博人，助教，碩士，研究方向：廣播電視。