Real-time hair實時毛發製作教程

Hello ，大家好。我是charming，今天翻譯一篇關於毛發的外網推文，一起來看這篇Real-time hair實時毛發製作教程。

嘿，我的名字是Marcin Cecot，我是一名從2012年開始在遊戲行業工作的3D藝術家。多年來，我一直擔任不同項目的lead artist，致力於3D角色、道具、燈光、著色器和其他與3D藝術相關的遊戲方麵，加上一些3D打印的東西。

1、目標

當我剛開始製作我最近的發型資產時，它便成為了我所創造的遊戲角色的一部分。最初原畫設計給的的發型非常簡單，都是一些黑長直的類型。所以我覺得這是一個很好的機會來加強我的實時發型技巧。這就是為什麼我決定做一些不一樣的發型，嚐試一些更有挑戰性的東西，包括更多的盤結，更長的頭發，更卷。

但仍然保證原畫設計的基本大型。一年多前，我參加了Johan Lithvall的Hair Creation for Games課程。我向任何想要了解行業中最好看的發型背後的工作流程的人推薦它。所以，對我來說，最近的項目是一個很好的機會來測試我真正學到的東西。

我的整個工作流程很大程度上是基於Johan的技術。不過也不是完全一樣的，部分流程有所更改，因為使用引擎不同的關係。

2、參考

可能所有3D類分享的文章都會羅裏吧嗦得提到找參考。是的，參考非常重要。盡可能的找更多的參考吧，並試著把你的參考圖片分成不同的組，比如:正麵，背麵，側麵，細節，特寫，纏繞，辮子，等等。當你收集了一些參考資料後，仔細閱讀它們，想象一下你在工作中將如何使用它們。看看哪一種發型在做發型的時候是有用的，哪一種發型在做細節的時候是有用的。

如果你在工作前研究了它們，你就可以判斷它們是否滿足需要，或者也許你還需要從另一個角度來理解發型的結構。如果有必要，甚至可以花一整天甚至更多的時間在這一步上。你的參考找得越好，後麵製作環節就越順心。當你不得不停止製作，回過頭去尋找更多的參考資料時，這可能是相當令人沮喪和分心的。但有時，這種情況總會發生。

3、前期規劃

首先，我需要給發片製作頭發貼圖素材，在進入3D環節之前，我需要有一個計劃，在2d階段的計劃，我其實不太喜歡畫畫，不過反正咱又不需要像大藝術家一樣畫得多流弊，我在一個長寬比2:1的畫布上提前規劃好了不同分組的毛發，可以看到從左到右呢，毛發的密集程度是逐漸增加的。

這樣做的目的是右邊頭發用來做第一層，主要目的是遮住頭皮、阻擋視線，所以他不需要有左邊頭發那樣太多的縫隙，如果非要有的話，我會在最後加一兩根頭發來打破剪影。

4、發片貼圖製作

然後我就進入Maya 階段了，在Maya中新建同樣2:1大小的麵片並賦予剛才的2D草稿貼圖，然後用曲線工具簡單地根據之前的規劃創建曲線，形成簡單地發束，我嚐試還原每組發束的剪影輪廓以及發絲之間的交互關係，它們之後會被用來通過xgen生成為guide引導線。

到這裏我便可以用Maya中xgen來製作真正的毛發效果了。

Xgen是一個非常強大的工具。它一開始可能會令人生畏，因為它與你通常作為一個3d藝術家所做的工作完全不同。但是當你學習了基礎知識，就很容易開始創建很酷很複雜的效果。

我沒有用任何修飾筆刷，我使用修改器模式。所以第一步是把我的樣條曲線轉換成Xgen引導線，然後稍作調整，並開始使用Xgen修改器得到一些漂亮的頭發。對我來說最重要的修飾是:clumping成束、noise噪波、cut修剪和corl打卷兒。

我用的基本就是這幾個。我為每束頭發堆疊了多個不同的修改器實例，調試參數，最終得到了這個:

我意識到發束效果相較於最初的設計應該做的更明顯一些，所以你可以看到即便是右邊幾組頭發，我一樣做了一些小發束的穿插效果，這樣對於後麵我組織頭發會很有幫助。是時候得到頭發素材了，我將xgen毛發轉成模型。

經過一些手動調節之後，我把它們導入xnormal來烘焙幾張基礎的貼圖：Normal、Ambient Occolusion、Height、Alpha、ID.可能還需要其他貼圖，具體還是得依賴你最後階段使用的軟件，但對於我最後在八猴中展示，這幾個貼圖就夠用了。

5、發片

拒絕任何花裏胡哨，我僅僅隻是創建了麵片然後賦予我之前烘焙的貼圖，然後手動修剪了輪廓，盡量匹配我的貼圖，這樣就沒有額外的透貼像素被浪費，起到了優化資源的作用。

然後我將這些發片互相組合，通常情況，三片為一組，但是flyaway遊離的發絲我選擇兩個片的組合，因為它不需要著重太多體積的表現，而是用來豐富剪影輪廓。這些發片組合會有更多深度體積效果，以此避免平片效果太過明顯。

6、放置發片

網絡上有很多放置發片的方法（GS插件很好用），之前我測試了一些奇技淫巧，例如使用zbrush的fibermesh來放置發片（對於短寸好使！），zbrush的insert meshes，通過spline樣條曲線控製發片等等。現如今，我可以肯定的說，如果你想要得到盡可能不錯的效果，尤其是長發，最好還是手動放置每一個發片吧~

聽起來是不是感覺好麻煩，但是整個過程其實不算太複雜，我能給的意見就是找點小曲兒或者電影邊聽邊做。

結合Maya自帶的非線性變形工具加上手動調點，知道最後得到想要的效果。

在放置發片的過程中，我盡量避免發片之間互相穿插太過明顯。

要知道，一開始的效果肯定不會多好看，所以多花時間留意頭發大的剪影輪廓，然後再使用細節變化更多的發片組來打破剪影，最後的最後再使用一些flyaways遊離發絲來收尾。不要太過灰心，一般來說不花個幾天時間反複調整，是不可能立即出來特別好的效果的。

你必須反複研究參考素材然後不斷迭代效果。

到這裏我開始在目標軟件（八猴）中提前觀察效果來確保沒有太大問題，所以Maya中我不需要材質體現高光。所以我不時得導出頭發到八猴中在各個視角反複觀察，默認hdr，默認材質就好。

7、頂點色

對於製作長發，很難在貼圖中添加顏色變化，來打破貼圖重複感，整個發型由裏到外我都是使用的同樣的貼圖素材，所以造成的結果就是我無法添加任何明顯的灰度漸變跟顏色信息到我的發片貼圖中，因為這樣它們會從整個發型不同高度不斷重複。

不過這裏有另外一種添加類似這種頭發變化的方法——頂點色。首先我將做好的發型模型的ao信息烘焙至頂點色，這樣我就得到了額外的深度信息。（ao信息烘焙至頂點色我隻找到menter ray渲染器有，有沒有arnold解決方法歡迎留言交流）

然後我會用頂點色繪製畫刷手動的調節頂點色信息，增加一些明暗變化，最後再加一層上下漸變（方法不明），這樣我可以在沒有光影的發片素材上輕鬆地得到整個頭發的明暗變化。八猴軟件在控製頂點色強度這塊不是很好，可能有一些插件可以達到目的，但是一般來說引擎裏都會有對頂點色很好的控製。

8、貼圖賦予＋效果展示

我使用的貼圖很簡單：

Normal map  (在xnormal中烘焙)

Ambient Occlusion map(在xnormal中烘焙)

Diffuse map是一張通過混和高度圖與基礎灰度來得到的灰度圖，高度圖同樣是xnormal中烘焙，整個貼圖變化比較細微，沒有太明顯對比度。

這張圖還可以多疊加一張真實頭發素材來增加細節，：

我還用到了一些其他貼圖來幫助我實現一些細節：

Specular map  簡單的躁波，由 ps雜色＋動感模糊實現

Alpha map  由xnormal烘焙。

我的diffuse map中可以修改顏色信息，當你修改了顏色之後，一定要記得修改反射的顏色來模擬光線從頭發上反射出來的顏色，所以顏色要匹配（反射較與固有色為相同色係，但飽和度略低，明度略高），我最後的頭發設置基本上是頭發材質的標準設置。我使用了 vertex color  albedo來讓著色器擁有頂點色選項，我在 main 以及 secondary reflections （主要及次要）中同時使用了使用了 anisotropic specular。這樣反射的高光將有一定方向性，當然這需要你的毛發擺放方向一致，不然就需要額外添加一張flow map來控製高光反射方向了（點擊flow map超鏈接至charming之前的推文，知識一下串聯起來了），所以這裏我的頭發朝向一致，無需額外製作一張flowmap了。

兩處反射，我都修改了顏色信息，第一個反射更亮，第二個稍暗，然後我將第二次反射的位置偏移到發根處。

八猴中，我使用的是經典的三點光源加上額外的用於表現頭發效果的燈光，我一般在每個角度的燈光都獨立設置一組，所有燈光類型都是spotlight。這裏我使用的是八猴3，所以並沒有光追效果加持。

9、最後的總結

這個案例的主要目的用於讓自己跳出舒適區，提升自己的遊戲毛發製作技術。

這不是一件容易的事，對於長發製作，你需要保持對每一束發片組放置的掌控力，對於我對大的挑戰性就是足夠耐心，中間某些過程甚至需要重複優化迭代好幾次，不斷花時間反複研究參考素材。

就技術難點而言，整個過程並不是十分複雜，讀到這裏，你或多或少對於整個流程都有了大概的了解。確實，整個製作過程十分耗時，而且這是一件純藝術家幹的事，沒有太多依賴結算或者是程序算法的技術，不過你對遊戲資產的掌控已經到很細微的部分，至於最後的效果完全取決於你自己。對我來說，最難得環節永遠是動手開始做。（想起個畫技+999BUFF直到拿筆的那一刻結束的梗）

最後當你看著自己完成的效果甚至都感覺有點望而生畏（“這做的也太流弊了”），然後突然意識到，這竟然都是自己純手工一個個擺出來的，不尬吹了，最後的結果在我看來還算是比較滿意的。

來源：Thepoly公眾號