關(guān)于XGen制作三維角色毛發(fā)的分析研究

摘要：隨著時代的發(fā)展進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，科技日新月異，在今天人們對于精神文化娛樂需求，有了更高的追求，影視文化產(chǎn)業(yè)逐步深入人心，而動畫這種從小看到大的精神娛樂，更是最為形象、直觀、生動的表現(xiàn)手法，也越來越得到人們的喜愛。從二維動畫到三維動畫，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、難以真實模擬真實世界毛發(fā)，一直是三維角色制作的一個技術(shù)難點。

關(guān)鍵詞：XGen;毛發(fā);角色;maya

在三維動畫電影、動畫片、游戲宣傳動畫、影視廣告、虛擬現(xiàn)實等項目中高質(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《長發(fā)公主》《海洋奇緣》《瘋狂動物城》《熊出沒·狂野大陸》等影片都有高質(zhì)量毛發(fā)的應(yīng)用。毛發(fā)對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)動畫模擬和渲染都非常耗費(fèi)時間，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)是華特迪士尼動畫工作室開發(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)格曲面的幾何體實例化器。XGen不僅是更加便于對毛發(fā)的造型控制，在渲染時對于特寫鏡頭的毛發(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，然后對引導(dǎo)線進(jìn)行梳理、編輯，控制毛發(fā)的分布位置、密度、長度、彎曲等形態(tài)，使其符合毛發(fā)的自然生長形態(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)

在開始做之前一定要做好文件的工程目錄，XGen對工程目錄要求非常嚴(yán)格，必須要創(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目的制作。

（一）制作人物毛發(fā)

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

2.在確定模型沒有問題后，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】，這個可以用來做人物角色發(fā)型、藤蔓等。引導(dǎo)線的數(shù)量、分布、形態(tài)和段數(shù)都會影響最終毛發(fā)的效果，所以在開始創(chuàng)建的時候就要重視。

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，通過給【遮罩】黑白貼圖，控制毛發(fā)密度。通過給【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。【切割】可以使毛發(fā)發(fā)梢部分不要過于整齊，產(chǎn)生碎發(fā)效果。【躁波】可以使毛發(fā)有凌亂的波紋效果。

（二）制作動物毛發(fā)

制作動物毛發(fā)比制作人物毛發(fā)耗時更長，主要是因為動物不同身體部位毛發(fā)的長度和紋理結(jié)構(gòu)各有不同，因此要提前準(zhǔn)備好動物各個角度的圖片進(jìn)行觀察參考，再根據(jù)不同部位慢慢梳理毛發(fā)。在渲染上動物因為毛發(fā)數(shù)量巨大，所以渲染時間也會更長。

1.在制作動物毛發(fā)時，面數(shù)很重要，面數(shù)多點，會讓制作更加方便。并且需要確定模型的UV是否正確。檢查清楚是否沒有五邊面，不能有五邊面，可以使用【清理選項】工具，把邊數(shù)大于4的面清理掉。因為開始制作后是無法挽救的，所以一開始就要注意。

2.在確定模型沒有問題后，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】，這個一般用來做動物毛發(fā)。

3.創(chuàng)建完毛發(fā)后，首先需要觀察動物參考圖，大致確定一個毛發(fā)的長度中間值，把【長度】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】的時候造型才不會改變。

4.默認(rèn)情況下創(chuàng)建出的毛發(fā)是分布在整個模型上的，但是真實情況是很多地方并不會長毛發(fā)，比如嘴唇，口腔，眼睛等這些地方。我們在開始的時候就需要把這些不需要長毛發(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.通過觀察已經(jīng)發(fā)現(xiàn)動物身上每個部位的毛發(fā)長度和紋理結(jié)構(gòu)是有區(qū)別的，要實現(xiàn)這個效果，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。這里主要說的是動物毛發(fā)的材質(zhì)問題。

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】內(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，使其顏色正常化。

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

五、總結(jié)

毛發(fā)制作是三維角色制作的一個技術(shù)難點，需要有相當(dāng)?shù)哪托暮图记桑瑫r也需要有對毛發(fā)系統(tǒng)的熟悉。通過對XGen制作三維角色毛發(fā)的分析研究，發(fā)現(xiàn)了很多問題，首先是我們從一開始就應(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，這會導(dǎo)致路徑不正確。其次在【樣條線】制作時經(jīng)常會出現(xiàn)引導(dǎo)線疏密不均勻，上下層之間穿插、形態(tài)過于筆直和段數(shù)過多形體雜亂這些會影響毛發(fā)造型的問題。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)：

[1]?梁峙.中文版Maya 2017技術(shù)大全[M].北京：人民郵電出版社，2018年∶746-758

[2]?李曙光.寫實三維角色的毛發(fā)制作研究[J].長春師范大學(xué)學(xué)報，2018，37（10）：46-49.

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

（作者單位：北海藝術(shù)設(shè)計學(xué)院）