最終幻想15王國之劍制作分析

由于我個人很喜歡《最終幻想15：王者之劍》這部全CG動畫電影，因此我找到了一段關(guān)于這部電影的Autodesk用戶案例的主體講座，全長近1小時，雖然全程都是日語，但里面講了很多干貨！還好我在懂CG的同時還懂一點日語，于是把這段視頻消化一遍，提煉精髓，然后做成博文分享給大家。

本次演講的主題：

講的是《最終幻想15：王者之劍》這部電影使用Maya作為主要生產(chǎn)平臺下的幕后技術(shù)解析。

本次演講的議事日程（點擊鏈接可直達該篇博文）：

一、角色建模工作流程（Character Modeling workflow）

二、角色裝配與肌肉系統(tǒng)設(shè)定（Character Setup & Muscle）

三、頭發(fā)與布料解算工作流程（Hair&cloth Simulation workflow）

四、動作捕捉動畫（Facial&Body Motion Capture）

五、難點特效制作解析（Effect breakdown）

六、燈光工作流程（Lighting workflow）

以下是第一部分：角色建模工作流程

一、角色建模工作流程（Character Modeling workflow）

1 臉部皮膚（Face Skin）：

1.1 真人掃描：

1.2 使用基礎(chǔ)模型（標準男人頭）（Base Model）調(diào)點匹配上掃描的模型（3D Scan Model），用到了Maya軟件自帶的lattice deformer以及model toolkit進行操作（注意貼圖尺寸達到了15K）

1.3 烘焙貼圖（Bake Texture）


1.4 皮膚效果開發(fā)（lookDev），看起來好像沒有用到UDIM貼圖技術(shù),估計是因為貼圖精度本身已經(jīng)夠高了的緣故。

應(yīng)“面包麥片”網(wǎng)友的需求，上圖清晰度不夠，故增加1920*1080大圖一張，見下圖

2.發(fā)型（Hairstyle）

2.1 化妝與造型部門完成發(fā)型真實參考的制作，相當(dāng)于給三維藝術(shù)家制造出一個可用于參考制作三維頭發(fā)的現(xiàn)實模型。因為真實頭發(fā)的造型交互效率要高于在三維軟件中進行頭發(fā)造型。

2.2 進三維的第一步驟，建立頭發(fā)造型用的管狀頭發(fā)模型

2.3 進三維的第二步驟，根據(jù)管狀頭發(fā)模型建立頭發(fā)造型曲線以及可渲染的Maya hair

3.服裝的制作（costume）

3.1 三維布料裁剪，用到了Marvelouse Designer進行裁剪及褶皺模擬（文字已更新，圖片內(nèi)的文字為老版本）

3.2 第二步：進入Maya進行remesh（重新建模或者重新拓撲），用于建立衣服簡模（LowModel）

3.3 第三步：通過細化簡模來建立中模（MidModel），也就是中等精細度的衣服模型，注意看增加了一些褶皺細節(jié)，這些褶皺細節(jié)應(yīng)該是根據(jù)Marvelous Designer中解算的布料模型細節(jié)而調(diào)整而來。

這里面有個疑問：如果已經(jīng)進入Marvelous Designer（MD）里獲取到了精細布料模型的褶皺細節(jié)，為何還要在Maya里做一遍detail up（細化）加褶皺細節(jié)的操作？我的理解是MD輸出的mesh是三角面結(jié)構(gòu)，并不適合進行在maya中進行UV、shading以及二次細分再渲染，所以最終渲染的布料模型是要重新拓撲的，并且重新拓撲后的模型再去匹配MD輸出的布料模型，是需要額外的工作量的，而這個部分演示的就是這些操作。

而且這個細化模型并不是用于最終布料解算的模型，在幕后解析的第三部分我們會看到。

3.4 第四步：繼續(xù)加細節(jié)（detail up），形成最終模型（高模）（FinalModel），，思路與第三步是一樣的，注意：這個最終高模并不直接用于布料解算。

4 面具（Visor）的制作

5.模型效果演示（Gallery），這部電影的三維角色看起來真的很舒服（單指靜幀），角色方面真的是超強，無論是角色設(shè)計還是建模。（以下連續(xù)幾張圖片，使用鼠標左鍵按住圖片然后拖動再放開可以強行看大圖）

第二部分：綁定與肌肉設(shè)置

Character Setup（角色綁定，也叫做角色裝配、角色設(shè)置）在主人公Nyx身上共分為四個類別，分別是身體、布料、面部以及頭發(fā)，見下圖：

四個類別的裝配設(shè)置結(jié)合到一起，構(gòu)成了整個角色的裝配（可是。。。視頻里這他喵的到底講了個啥？好像確實沒講啥�。。�

左側(cè)為角色高模，右側(cè)為角色低模，統(tǒng)稱為"Cage"（中文意思是：包裹模型、驅(qū)動模型、碰撞模型），所謂包裹模型，指的是用這套低面數(shù)的模型來進行綁定與布料模擬，然后用這套包裹模型來驅(qū)動角色高模進行運動。

這一段似乎有點意思，但視頻并沒有透露的很詳細這個Cage模型的詳細用法舉例。如果有人知曉，不妨給我留言或者微博私信我。我會補充更正。

肌肉系統(tǒng)使用的是Maya Muscle，就是大家都覺得超級慢的Maya內(nèi)置的肌肉系統(tǒng)。燃鵝在本項目中作為標準技術(shù)被應(yīng)用到重要角色身上。

開了肌肉系統(tǒng)和沒開肌肉系統(tǒng)對動畫造成的影響，注意看脖子處的肌肉，在動畫的時候，肌肉在表皮下滑動的效果能看得到。


另外模擬肌肉的效果還用到了ncloth，也是Maya自帶的模塊，用ncloth來模擬腳底踩地面，導(dǎo)致的腳步肌肉擠壓變形的效果（雖然實際并不是很明顯）

三：頭發(fā)與布料解算

1、解算模型的構(gòu)成

2、nHair碰撞效果測試以及在本項目中的表現(xiàn)。效果確實是可以，只是感覺碰撞解算會很慢。。。

具體動態(tài)效果見原視頻

具體動態(tài)效果見原視頻

3、布料解算：Cage模型包裹大法

注意看Cage模型（解算模型）的布線，那叫一個賞心悅目。

其實Cage模型是要用到之前制作好的FinalModel（最終高模，見幕后解析之一）進行優(yōu)化以及重新布線而來。比如FinalModel存在的問題有：接縫處的布線過于密集、袖口有折返面，布線疏密不均等，見下圖

注意看uv的變化，包裹模型（Cage model）的uv分布是轉(zhuǎn)變成了橫平豎直的


這個布線的更改，視頻中并未提到具體方法，但我相信這個做一些流程測試就能找到，關(guān)鍵是這個理念和邏輯相當(dāng)有生產(chǎn)指導(dǎo)價值。

20160922補充：我無意中看到一種根據(jù)UV進行重新拓撲的技術(shù)講解視頻，大家可以看下，應(yīng)該有用到類似的技術(shù)：

具體動態(tài)效果見原視頻

具體動態(tài)效果見原視頻

4、分段進行布料解算

第一步：先解算褲子

第二步：褲子解算完后，固化緩存，把褲子加入碰撞模型，然后開始解算背心

第三步，背心解算完事后，把背心加入碰撞模型，然后開始解算外套

第四步，最后解算頭發(fā)

最終效果棒棒的，可是這tm得多慢啊，我只能猜測，人家的熟練度已經(jīng)高到了比較驚人的程度，才能夠在合理的時間周期內(nèi)完成這種級別的解算任務(wù)。

具體動態(tài)見原視頻

原視頻沒有提到修穿插的相關(guān)技巧，不過我估計他們修穿插的經(jīng)驗技巧也多了去了。

四：面部捕捉動畫與身體捕捉動畫

第一部分：面部捕捉動畫

1、面部捕捉方面，為什么要與海外的工作室進行合作？

原因有4點：

①臺詞是英語；

②在倫敦居住的演員居多（方便當(dāng)?shù)氐膭硬豆ぷ魇疫M行管理溝通）

③需要能夠準備大量“頭戴式相機系統(tǒng)（HMC）”的工作室（暗示擁有這套系統(tǒng)的動捕工作室在日本國內(nèi)應(yīng)該不多）

④（我們有這個能力）可以遠程實時地向動捕工作室發(fā)出工作指示

以上日語文本翻譯由NEO（QQ：619817902）友情提供。

科普：什么是HMC？

HMC全稱叫做“Head Mounted Camera System”，直譯過來叫做“頭戴式相機系統(tǒng)”，是由di4d公司開發(fā)出的一套高精度面部動畫捕捉設(shè)備，大致長這樣~：

HMC設(shè)備官網(wǎng)鏈接：http://www.di4d.com/systems/di4d-hmc-system/

2、實際收錄制作時的樣子

畫面中左側(cè)是動捕工作室發(fā)來的畫面（參考畫面），右側(cè)是頭戴式相機系統(tǒng)（HMC）的畫面
3、面部綁定設(shè)置的說明

面部表情控制器的示意

4、動捕數(shù)據(jù)檢查的外部合作伙伴

5、時間碼的格式說明1

6、時間碼的格式說明2

第二部分：身體捕捉動畫

1、上游環(huán)節(jié)部分

2、中游環(huán)節(jié)部分

3.下游環(huán)節(jié)部分

主題內(nèi)容：雷電系列特效、液體金屬特效

1、雷電系列特效


1.1 史克威爾艾尼克斯第二事業(yè)部自行開發(fā)的噪波變形器（向法線方向或者世界坐標方向施加噪波處理的變形器）

1.2 閃電控制系統(tǒng)

1.2.1 建立基于locator的頭尾控制

1.2.2 低頻閃電形態(tài)的控制

1.2.3 高頻閃電形態(tài)的控制，注意看曲線的小細節(jié)部分

1.2.4 閃電曲線基礎(chǔ)模型，以及細節(jié)參數(shù)示意

1.2.5 閃電頻率、速度以及閃電粗細的控制示意，大圖送給想看控制器參數(shù)的朋友

大圖送給想看控制器參數(shù)的朋友

這套閃電系統(tǒng)看他們演示的效果，應(yīng)該是國內(nèi)公司完全可實現(xiàn)的，個人感覺就是Maya內(nèi)置的閃電命令的強化版本

1.2.6 結(jié)合Maya PaintEffect模塊來制作閃電的分叉設(shè)置，大圖送給想看控制器參數(shù)的朋友

大圖送給想看控制器參數(shù)的朋友

大圖送給想看控制器參數(shù)的朋友

大圖送給想看控制器參數(shù)的朋友

大圖送給想看控制器參數(shù)的朋友

1.3 閃電的渲染與合成演示

2、液體金屬特效（這實現(xiàn)方法算是把maya玩出花來了）

詳細動態(tài)效果建議看原視頻

2.1 Maya setup（Maya軟件內(nèi)的特效預(yù)處理設(shè)置）


詳細動態(tài)效果建議看原視頻


2.2 Particle setup（粒子的設(shè)置），接下來請仔細看每張圖片里的文字，都是思路

rgbPP傳遞給mesh后，單獨渲染一層熾熱通道aov

2.3 UV傳遞

2.4 渲染與合成解析




下圖為電影中的實際幀

特效解析完畢。

本篇分為6個小節(jié)：

1、電影燈光分解；

2、場景明度的定義；

3、室內(nèi)曝光以及內(nèi)部燈光預(yù)設(shè)工具；

4、HDR的生成；

5、渲染效率優(yōu)化；

6、燈光渲染合成刷屏展示；

1、電影燈光分解

IBL（Image Based Lighting）分量，也就是模擬外界自然天氣（太陽、云層、周邊環(huán)境）的燈光效果，一般會使用HDR貼圖來進行照明

環(huán)境光照明分量（enviroment light）

演出燈光照明（舞臺氣氛照明、戲劇化照明）

三類光源按照各自的光強度對場景進行混合照明

最終燈光效果如下圖所示

以下是他們內(nèi)部所做的照明測試，方式和上面講的分光法是一樣的：



三類燈光的合成照明效果

2、場景明度的定義，個人更愿意理解為場景曝光的定義

下面幾張圖里的參數(shù)，涉及到一點點的攝影知識



燈光曝光定義

對上圖我需要強行科普一下：

上圖講解的是在感光度=200，F(xiàn)-stop（光圈檔位）=11，快門速度=1/8000的相機參數(shù)設(shè)定下，不同類型物理光源的亮度表現(xiàn)效果。

Diffuser是什么？

diffuser在光學(xué)中的解釋是能夠?qū)�光線起到散射或者擴散作用的設(shè)備，目的是用于產(chǎn)生軟光源，柔光燈箱、反光板都屬于diffuser，大家可以配合著下圖理解下：

Kinoflo是什么？

kinoflo本來是日本一個造熒光燈的廠（http://www.kinoflo.com/）的名字，后來被代指為“熒光燈”

FDL又是個什么玩意兒？

FDL也是個燈光的廠（http://fdl.li/），主要生產(chǎn)花式燈光，例如圣誕用的燈光

3、室內(nèi)曝光以及內(nèi)部燈光預(yù)設(shè)工具（這個看起來好眼饞�。�

夜晚環(huán)境照明效果

下午環(huán)境照明效果

傍晚照明效果

magic hour照明效果

什么是magic hour？

簡單的說，就是一天兩次陽光斜照時候燈光最戲劇化的時候，稱為“魔幻時刻”。

詳細的說，見下方：

①喜歡攝影的人，尤其是喜愛風(fēng)光攝影的人重視的Magic Hour簡單的說就是日出或日落的時候，因攝影是光影的藝術(shù)，日出日落階段太陽光線是斜照的，對攝影捕捉、展示非常有利，這階段出的好片，甚至非常珍貴不可能再逢的機遇神奇的一攝都很可能獲得；

 ②攝影界雖然重視，但對Magic Hour其實沒有正式定義，但大致可以分為Golden Hour與Blue Hour兩種拍攝時間段。Golden Hour陽光照射角度很低，冷色光因為光線偏折而不能被眼球所見，剩下紅紅橙橙的柔和光線，也就是我們常見的日落照。Blue Hour時候太陽已經(jīng)落下水平線，但余光還未消失，天空呈現(xiàn)冷暖過渡的色調(diào)，也十分合適拍攝月亮。兩者出現(xiàn)的時間會因位置和季變化，所以也有攝影師喜歡較準確的做法是計算太陽與水平線的相對度數(shù)，然后再換算時間(日出和日落的計算相同)來參考掌握。（可參考簡圖說明）

③運用好Magic Hour就可以有機會拍出不錯的照片，但是否能夠確保成功拍攝亦要視當(dāng)天天氣情況而定。云多的話，當(dāng)然難以拍攝純透天空，可太陽光可能投射在云上，拍攝出來也有機會別有特色；天朗氣清的話，不會有空氣污染物阻隔陽光，適合拍出畫面純凈通透的美照。

正午時光照明效果

4、HDR的生成（我理解是用于進行角色照明簡化所用的HDRI圖片的生成）

仔細看下下方幾張圖片，我的理解是：下面所說的HDRI圖片的制作，說的是為了給角色打光所用的帶有虛擬CG環(huán)境的HDRI圖片的生成，我不太確定我理解的的不是很確切，如果有其他理解歡迎補充。

下圖上方文字翻譯為：可以給最終畫面使用的hdri（高動態(tài)范圍圖像，high-dynamic-range imaging）

下面的圖片對比，注意看噪點，我覺得這噪點的樣式，很像VRAY渲染器中Brute Force+Light Cache組合的全局照明設(shè)置。

可以配合原始講座視頻觀看，講座視頻在本文末尾。

燈光模擬階段（粗糙渲染）

燈光Final階段（最終渲染）

燈光模擬階段

最終渲染階段

燈光模擬階段，注意看背景的噪點閃動

最終渲染階段

5、渲染效率優(yōu)化環(huán)節(jié)

6、燈光渲染合成刷屏展示