Arno Schmitz 超写实 3D 角色制作详解

这个项目的目标是拍摄一个我在高中和大学期间一直在涂鸦的角色，并尽我所能重新创造它。非常类似于漫威如何通过重新构想所有细节并考虑服装的功能，将现有漫画人物的设计发展为值得电影。

这个项目的技术规格是几年前我想象的下一代的猜测。这意味着仍然使用法线贴图的非常干净且非常详细的游戏网格。离线渲染器用于访问光线跟踪。

事实证明这是一个非常准确的预测，因为这在这一代游戏机上是可以实现的。许多 4K 纹理用于对角色的主要元素进行纹理处理，而 XGen 则用于发卡，因为这种方法看起来更逼真。因此，本教程将是一次学习如何使用最前沿的技术制作实时电影角色的旅程。许多离线渲染技术，如光线追踪，现在都可以在实时引擎中完成。因此，例如，这样的角色非常适合用 Unreal 或 Unity 制作的短片。

在 2D 中探索设计选择

在一家 AAA 游戏公司工作时，您会意识到在 3D 中进行迭代非常昂贵。出于这个原因，在进行重大挑战之前，请确保您有一个坚实的概念来作为您的项目的基础。在这种情况下，目的是重现我在高中时经常勾画的角色。每当您在建模阶段发现可以升级的区域时，请先绘制一些草图或涂刷。

确定角色

在这个阶段，你的目标是快速准确地描述你的角色。应用一些接近正确颜色和镜面反射响应的着色器。这将有助于在早期阶段获得对模型的良好印象。首先关注大形状，然后通过添加次要细节不断完善形状。添加更多细节时，请尝试建立在您之前的大形状决策的基础上，而不是更改它们。该场景将作为您进步的枢纽，并将不断更新。

检查问题

在投入任何精力制作复杂的模型之前，最好通过一系列极端姿势来表达角色来进行理智检查。这称为 ROM（运动范围）。对于这个角色，在做完ROM之后，装甲板必须进行调整。肩板现在有一个唇缘，因此当手臂抬起时，尖刺有足够的间隙。护腕现在被分段以允许前臂旋转。胸甲的后部现在是分开的，因此对于他向前蹲下的最终姿势有足够的机动性。

折边

为了挡住盔甲，我使用了多边形建模。Maya 的折痕边缘用于控制细分的形式和流动，确保硬边缘保持良好的定义。使用平滑预览查看细分时网格的行为。完成后，在 Maya 中细分并导出到您的雕刻包。在建模期间，使用两个细分级别。但对于出口，四个细分市场效果更好。这将产生更清晰的边缘。在雕刻包中，您可以重建您的关卡并添加两个额外的而不折痕。这在拐角处提供了一个很好的小亮点。

保持一致

雕刻盔甲时，一切都是为了增加表面定义。由于这个角色有很多盔甲，因此开发了一个流程来保持一致。记下每个阶段的画笔设置。这个过程首先使用充气刷在表面上凹陷。始终在对象之间使用相同的画笔大小和强度。此过程重复三次，每次使用较小且强度较低的刷子。我们正在模仿铁匠用大锤子用力敲打，然后逐渐改用更小的工具和更轻的触感来完成修整。

增加战斗痕迹

确保刮掉表面上的每一个硬边，以避免完美的边缘干净的工厂外观。想想哪里可能有损坏并增加更多的刮擦。例如，肩板相互摩擦，造成更多磨损。最后，添加划痕。为此，鼓励制作自定义 Alpha。这样，划痕对于您的角色来说是独一无二的。这是在玛雅制作的。使用画笔上的分散功能添加一些通用通道。稍后，添加更多具体的划痕，试图讲述装甲被击中的地方。

使用摄影测量

需要非常具体的水平皱纹来展示清晰度以及背心被爱情压在角色腹部的事实。在 Marvelous Designer 中创建面料可以产生非常逼真的效果。然而，在这种情况下，要达到特定的皱纹模式非常耗时。所以最终的结果是只拍了八张冬季夹克背面的照片。它具有完全所需的皱纹。摄影测量的结果被转换为 alpha 以在 ZBrush 中使用。

发挥出色设计师的优势

这个角色的很大一部分是一直到脚踝的长裙。Marvelous Designer 在使褶皱可信方面发挥了至关重要的作用。我最好的建议是：如果您保持粒子距离和图案相同，则无需更改顶点 ID。这允许您导出具有不同形状、皱纹数量或预设的多个版本。在您的雕刻程序中，您将所有这些版本导入不同的图层，并从每个版本中挑选出最好的褶皱。

尽早开始，最后完成

对于您认为对您的模型具有挑战性的任何事情，我的建议是：尽早开始，最后完成。因为脸是角色中最主观的部分，所以目前最受关注。这从拓扑被锁定的阻塞阶段开始（这在装配阶段将变得很重要）。由于很难在这种主观的事情上衡量进展，因此在您处理角色的其他部分时采用长时间的休息，以便以新的眼光回来并发现需要改进的新问题。例如，没有头发很容易使头皮太大。

网格

考虑到动画来构建游戏网格可能很复杂。通常，您希望将多边形放在轮廓和曲面中，同时尽可能优化内部和平面。这需要与绑定/动画的需求相平衡。请注意多边形的流动如何主要遵循对象本身的方向以及点如何围绕边界排列。例如皮带的顶部，以及带有底层织物的黄铜饰边。

充分利用您的UV空间

尽可能优先填充 UV 空间而不是失真。3D 绘画软件包中的纹理使失真不再是一个大问题。使用平铺细节时，请注意您的 UV 方向，因为它会在最终纹理中显示出来。在这些领域中，失真也是一个更大的问题。使用平铺纹理尽可能地重复纹理。举个例子：所有的普通腰带都用右边的这张小纸做纹理。

做一个针刷

无需雕刻每一个小细节，这需要非常高的多边形密度，这会影响性能，而是可以在表面处理期间直接在纹理中添加像缝合这样的小特征。因此，这个简单的针迹笔刷是在 Photoshop 中创建的，具有较大的间距和一些角度抖动。这可以在 Mudbox 或 Substance Painter 中轻松重新创建。不仅将针迹撞出，还可以稍微撞一下周围的环境。这使得针脚很好地固定在材料中。在 ZBrush 中，皮革和织物只雕刻了接缝线和小的张力皱纹。

纹饰

为了真正加强角色的时间段和幻想方面，他的服装上添加了花丝。为了获得恰到好处的光泽，请模拟一段直花丝。这可以用作平铺装饰，以非常详细的花丝快速填充所需区域。最后，修剪被烘烤到底层纹理，这样就可以添加一些定制的触感，比如在花丝之间插入的小毛发。ZTL 中的区域已经雕刻了相互作用的皱纹，因此在花丝和底层织物之间会有一些相互作用。

开始外观制作

收集完所有游戏网格和烘焙后，为着色器分配大约正确的值。一旦你对这些平面颜色感到满意，你就可以开始对角色进行纹理化了。知道平面颜色大致是纹理的平均值，您可以自信地前进。我在三种灯光设置之间交替：黑暗的工作室、阳光直射的室外和明亮的工作室。这样您就可以在不同的光照条件下检查材料。这对于装甲等反光材料至关重要。仅使用一种灯光场景可能会导致您将地图调整为物理上不太正确。

使用 Substance Painter

就像开发一套可重复的步骤来一致地雕刻盔甲一样，程序纹理使用相同的思维方式。深色金属、黄铜和轻金属都有自己的层堆栈。要为您的盔甲或角色制作独特的材料，请混合多种现有的智能材料。最重要的是，添加自定义的可平铺纹理和图层蒙版，使其真正成为您自己的。此外，所有材料都会收到相同的垃圾和污垢，以将材料绑在一起。

添加细节

在项目开始时决定要雕刻哪些细节以及要在纹理中处理哪些细节。您将始终达到无法从最高细分获得所需分辨率的地步。在这一点上，在纹理中创建细节更有效。在我的例子中，所有的微观细节都是使用 Substance Painter 皮革、织物、金属、铁锈和皮肤毛孔处理的。然后将这些法线贴图细节与来自高多边形对象的烘焙混合，创建与反照率、反射率和粗糙度贴图一致的更令人信服的法线贴图。

在 PHOTOSHOP 中添加磨损

许多平铺纹理用于使编织结构正确。噪声层和云层以不同的平铺率添加。使用屏幕模式，您还可以添加一些在黑色背景上拍摄的带有少量毛发和灰尘的瓷砖，再次以与编织不同的瓷砖速率。要出售材料的年龄，添加瑕疵很重要。请注意，由于磨损，大多数边框已经稍微褪色，并且随着时间的推移，最突出的区域受到了更多的损坏。

肤色

改变脸部区域的色调。注意黄色的前额、紫色的嘴唇、红色的脸颊和蓝色的眼睛。大体简化：皮肤下方的载血静脉越近，该区域越红。在胡须区域，毛发在皮肤下形成，减少了红色散射的数量。最后，将您的空腔贴图染成红色并将其淡入反照率，以将您雕刻的细节与纹理联系起来。

使用八猴快速迭代

由于大量的光泽反射和大面积的灯光，在离线渲染器中检查小的纹理更新被证明是非常耗时的；小型 WIP 渲染可能很容易花费 20 分钟。Marmoset 是一款具有高端 PBR 材质的出色实时渲染器，您可以创建一个场景，在其中预览您在 Marmoset 中的纹理。您可以简单地在 Photoshop 中保存您的进度，它会立即在 Marmoset 中更新，为您提供快速响应的反馈。

跟踪您的进度

作为外观开发阶段的延续，创建具有一致摄像机角度的场景以跟踪您的进度是一个好主意。每周一次，对每个照明条件进行渲染，并将进度与前一周进行比较。通过这种方式，您可以查看是否需要改正。您还将更好地了解您的轨迹。在回顾一周的进展时，问自己两件事：上周的变化是否积极，目前最糟糕的部分是什么？答案将指导您下周的优先事项。

集中精力

重要的是不要在真空中展示你的角色。让他们与基座或某种类型的环境互动可以真正让角色在世界上扎根，也可以成为讲故事的好机会。这并不意味着你必须偏离轨道。创造一个环境来展示你的角色可能会占用你项目的大部分时间。我建议您查看像 Megascans 这样可以获得高端扫描数据的网站。或者使用摄影测量技术自己拍摄一些东西。这样，您就可以相对较快地拥有一个与您角色的品质和风格相匹配的环境。

创建多个姿势时的RIG

在生成多个姿势时，我更喜欢完全装配我的角色，因为这样可以更快地迭代。骨架本身很简单——添加了许多辅助关节，以确保盔甲在保持刚性的同时与身体正确移动（拉伸盔甲过去在游戏中更常见，但现在越来越不被接受）。所有布料都由 nCloth 模拟以获得正确的变形。使用 nCloth 时，将绑定姿势保持在第 0 帧，并将实际姿势稍后放在时间轴中。通常，您需要 100 帧或更多帧才能使布料稳定。

对皮肤使用代理几何

Perry Leijten 创建的工具箱大量使用了这个角色的皮肤。可以在这里免费下载：https://gumroad.com/peerke。我的首选工作流程是创建非常简单的低分辨率代理几何体，使用 Perry 的蒙皮工具对其进行蒙皮。然后，您可以将此蒙皮信息传输到世界空间中更复杂的网格。之后，您可以使用 Perry 的剥皮工具来细化皮肤并抚平任何扭结。在此阶段，使盔甲和织物之间的顶点完美匹配有助于创建没有交叉或间隙的实体变形。

毛发

毛发是一个复杂的话题，所以让我们把它分解成一些易于管理的步骤。在 ZBrush 中进行遮挡，捕捉大体积和头发方向，就好像您正在为收藏品雕刻一样。然后通过实时雕刻直接在模型上绘制引导曲线。之后，您仍然需要在 XGen 中进行大量调整以避免各种发束的交叉，但至少您有一个坚实的基础可以工作。

修饰脸部

面部仅使用关节来连接下巴和眼球。其余的都是用 blendshapes 完成的。这提供了大量的艺术控制，并且需要较少的技术知识。所有这些混合形状都连接到一个很好的用户界面，以便于使用。表情造型尽量遵循 FACS（面部动作编码系统）。在这里，您尝试将表情与他们各自的肌肉运动隔离开来。雕刻对称的表情，然后使用遮罩技术将它们分成左右对应的部分。雕刻时使用镜子作为附加参考。

姿势＆构图

正如介绍中提到的，目标是重新想象一个旧角色。最成功的绘画是姿势和构图的基础。这是一种有趣的方式来跟踪您作为艺术家的进步。对于此过程，请以所需姿势拍照作为参考。对于这个姿势，重心理论发挥了重要作用。它必须看起来很戏剧化，但他不应该向前倒下。在这种情况下，采用了“荷兰角”，这意味着倾斜相机，使水平线不再与框架的边界平行。

灯光

在照明方面，伦勃朗或卡拉瓦乔是灵感的来源。通常，他们的作品很暗，并且有一个清晰的光线方向。逐光构建您的场景，不要添加不必要的内容。我不接触浅色，只接触方向、强度和大小。渲染出每盏灯的 640 x 640 小渲染。然后在 Photoshop 中进行迷你合成，您可以在其中确定每个灯光的强度和颜色。在线性工作流程中，您可以简单地将 Photoshop 中的值返回到 Maya 中进行 1 比 1 匹配。

渲染

我的主要渲染通常针对海报大小，最短边大约为 15.000 像素。为了在不使 PC 崩溃的情况下实现这一点，请创建一组相机并使用“PreScale”和“Film Translate”逐个渲染角色。将面部等重要区域保留在一个图块中是明智的。保留大约 5 到 每个图块之间有 10% 的重叠。重叠量由“后比例”控制。您可以像拼图一样在 Photoshop 中组装这些碎片。在重叠区域使用渐变以实现无缝过渡。

合成

尽可能长时间地在 Photoshop 的 32 位模式下工作。在这种模式下，如果您设置了正确的线性工作流程，Photoshop 的颜色表现类似于您的 3D 包。这允许您添加光层和环境光遮挡，就好像仍在渲染器中工作一样。在这种模式下，您的颜色也可以超过亮度值 1。一旦您开始模糊或向场景中添加黑暗元素（如雾或晕影），这会产生更逼真的效果。它不会显示灰色污迹，而是显示亮点中的所有细节。

添加最后的润色

完成后，获取所有渲染层并组装它们。创建大量深度的一个好方法是使用渲染的深度通道作为蒙版添加气氛。通过以微妙的方式使用镜头模糊和景深来模拟人眼的焦点和周边视觉。这将有助于引导观众，如果角色非常详细，这很重要。考虑为大打印跳过此步骤。颜色校正是实现您想要的心情的最后一步。我个人对此的偏好是在 Photoshop 中使用 Camera Raw 滤镜。