表情、蒙皮和燈光篇之Maya卡通角色制作
本節(jié)匯寶盆為大家?guī)淼氖牵罕砬?、蒙皮和燈光篇之Maya卡通角色制作
下面我們接著上一篇繼續(xù)講解表情、蒙皮和燈光篇。
教程思路
表情與骨骼綁定：
1.表情綁定。
2.表情控制器。
3.角色蒙皮。
4.分配權(quán)重。
5.動畫調(diào)節(jié)。
角色燈光與渲染：
1.分層渲染。
2.用于頭發(fā)照明的燈光。
3.獲取頭發(fā)在其他物體上投影。
4.用于卡通材質(zhì)的燈光。
5.卡通線框的選擇。
【表情與骨骼綁定】
Maya2011雖然沒用提供像3dsMax那樣的CharacterStudio骨骼系統(tǒng)，但是它所能完成的效果遠(yuǎn)比CS系統(tǒng)強(qiáng)大。較為專業(yè)的骨骼綁定師都會采用自定義的骨骼系統(tǒng)來完成各種復(fù)雜的動作要求，例如IK/FK的切換，關(guān)節(jié)的聯(lián)動等。當(dāng)然，maya也有一些實(shí)用的骨骼插件可以選擇，如AdvancedSkeleton，TheSetupMachine。
我選擇的是Maya內(nèi)置的FBIK系統(tǒng)。盡管這套來源于MotionBuilder的骨骼系統(tǒng)簡化了很多功能，但是保留了精華的部分，足以完成大多數(shù)的動畫要求。
由于FBIK會另外創(chuàng)建一套FK骨架，用來進(jìn)行IK/FK的切換，因此在進(jìn)行蒙皮時(shí)我們要注意所選的根骨骼應(yīng)為角色的源骨架（也就是在生成FBIK系統(tǒng)之前的骨架）。有關(guān)FBIK系統(tǒng)我已經(jīng)在之前的博文中有詳細(xì)說明，這里不再重復(fù)。順便提一點(diǎn)個人對綁定姿勢的看法：
通常的T字形模型姿勢，對于建模和骨架搭建都是很有利的，但是動畫中角色會將手臂抬到這個極限姿態(tài)的情況并不多，因此，我選擇比較折中的手臂45度下垂的綁定姿勢。
現(xiàn)實(shí)中，人的肩關(guān)節(jié)上臂是不能外展超過90度的；當(dāng)我們將手臂高高舉起的時(shí)候，由于鎖骨和肩胛骨的限制，這時(shí)是肩肱關(guān)節(jié)發(fā)生了扭轉(zhuǎn)，而不是其在原旋轉(zhuǎn)軸基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)生動作。雖然三維動畫中，我們經(jīng)常會忽略這個骨骼運(yùn)動限制而進(jìn)行蒙皮動畫，但如果要進(jìn)行嚴(yán)格的寫實(shí)動畫，我們應(yīng)該注意這個生物進(jìn)化上的須知。
1.表情綁定
表情我僅使用BlendShape來完成，包括眨眼動畫；而眼球轉(zhuǎn)動使用了目標(biāo)約束。
2.表情控制器
根據(jù)需要，創(chuàng)建了一套簡單的表情控制器，使用驅(qū)動關(guān)鍵幀來控制BlendShape的權(quán)重。
為了便于表情控制，可創(chuàng)建一個正對表情控制器的攝像機(jī)，然后將攝像機(jī)的窗口“撕下（tearOff）”即可--浮動窗口正是maya的一大特色。
3.角色蒙皮
FBIK系統(tǒng)在動作的調(diào)節(jié)上幾乎是完美的，但為了能更好的進(jìn)行關(guān)節(jié)控制，則需要在綁定角色的情況下來測試。蒙皮的初始設(shè)置也很重要，SkinningMethod為WeightBlended，MaxInfluences為3；去掉勾選MaintainMaxInfluences；DropoffRate設(shè)置為3。
4.分配權(quán)重
Maya2011雖然新增了交互式的權(quán)重繪制方式，不過效果上并不比手動繪制強(qiáng)多少，所以我不打算使用交互式的膠囊包裹進(jìn)行。這里我選擇混合權(quán)重的方式進(jìn)行繪制。這是Maya2011在蒙皮上較為先進(jìn)的新功能，可以將傳統(tǒng)蒙皮和雙重四元蒙皮結(jié)合。如在關(guān)節(jié)的地方使用雙重蒙皮權(quán)重（DQBlendWeight），這樣可以在不使用“影響物體”或肌肉系統(tǒng)的情況下解決關(guān)節(jié)彎曲時(shí)的皮膚擠壓穿插問題（盡管細(xì)節(jié)上能處理的不多，但也可應(yīng)用于多數(shù)情況）。注意，DQ融合權(quán)重與關(guān)節(jié)無關(guān)，它是直接對模型點(diǎn)進(jìn)行新權(quán)重的增加。
歐美的3D卡通角色都采用細(xì)小的關(guān)節(jié)，除了風(fēng)格上，在骨骼綁定的時(shí)候也可省下不少工作。
5.動畫調(diào)節(jié)
FBIK的好處是可靈活的對關(guān)節(jié)進(jìn)行IK/FK和pin狀態(tài)的切換，但不足的是它用于控制動畫的效應(yīng)器被賦予了很多連接，初始的位移和旋轉(zhuǎn)數(shù)值并不為零，甚至左右的效應(yīng)器數(shù)值還不對稱。如果對效應(yīng)器使用各種約束控制器，將會出現(xiàn)動畫異常的現(xiàn)象。
【角色燈光與渲染】
1.分層渲染
新建渲染層，將pfx頭發(fā)和角色加入到層中。Maya中還無法對筆刷特效設(shè)置燈光鏈接，因此需要在渲染層中操作。頭發(fā)渲染層中的角色模型使用useBackground材質(zhì)，用于模型和頭發(fā)的相互遮擋。
使用多個聚光燈，在不同的空間方位照亮頭發(fā)細(xì)節(jié)（如果使用平行光，可集中在一個位置，但需要的數(shù)量比聚光燈多），模擬全局光。注意要關(guān)閉輔助燈光的高光照明功能，也就是去掉EmitSpecular的勾選。
3.獲取頭發(fā)在其他物體上投影
使用一個主燈照亮頭發(fā)的高光區(qū)域，并開啟深度陰影。使用MayaSoftware渲染時(shí)，Pfx頭發(fā)的陰影渲染不支持光線追蹤陰影，因此為了得到好的效果，深度陰影的分辨率采用4096，F(xiàn)ilterSize使用較高數(shù)值5，Bias設(shè)置為0.001-0.005之間。FilterSize用于模糊陰影得到柔和效果，而Bias是偏移陰影像素，數(shù)值增大會逐漸減少陰影的區(qū)域，直到消失。
如果關(guān)閉深度陰影中的UseMidDist，會造成物體上的投影產(chǎn)生斑點(diǎn)；這是因?yàn)橥渡潢幱暗奈矬w距離燈光太遠(yuǎn)，超過陰影的深度值，即使提高深度陰影貼圖的分辨率，也無法避免這種情況，因此通常使用深度陰影都需要開啟該項(xiàng)。開啟后，maya只計(jì)算臨近的投影物體到燈光的距離，然后對距離值進(jìn)行平均，得到合適的陰影效果。
注意：渲染頭發(fā)自身陰影時(shí)一定要關(guān)閉UseMidDist選項(xiàng)，因?yàn)檫@是根據(jù)距離來平滑陰影的算法，對于頭發(fā)這樣細(xì)小的物體，成影效果反而不好。不過pfxHair沒有分離castShadows和ReceiveShadows的功能，頭發(fā)自身投影和對物體投影是同時(shí)進(jìn)行的（使用mentalRay渲染器則可支持兩者的分離），在渲染陰影時(shí)，燈光UseMidDist的設(shè)置就產(chǎn)生了沖突；因此，如果需要頭發(fā)自身投影和對其他物體的投影，應(yīng)將頭發(fā)與自身投影作為一個渲染層，而其他物體和頭發(fā)對它們的投影作為另一個渲染層。
4.用于卡通材質(zhì)的燈光
卡通材質(zhì)只需要一個主光源即可（rampShader不接受任何輔光的色彩影響），這里我使用的是和頭發(fā)主光源一樣的燈光。當(dāng)然，可以根據(jù)需要在聚光燈和平行光之間選擇。
5.卡通線框的選擇
雖然增加卡通線框效果，會讓模型的輪廓更清晰，但卡通線也存在一些較難解決的畫面問題：在鏡頭的遠(yuǎn)近效果上。例如，人物手指的卡通線，當(dāng)鏡頭較近的時(shí)候，效果還算不錯；但稍遠(yuǎn)距離時(shí)，一些細(xì)節(jié)上的過于突出反而會影響整體效果。
解決方法：
1.根據(jù)鏡頭遠(yuǎn)近效果，決定是否渲染卡通線。
2.將卡通線分層渲染，在后期調(diào)節(jié)透明度。
3.關(guān)閉原pfxToon卡通線的CreaseLines，然后再對模型增加一個新的pfxToon卡通線節(jié)點(diǎn)，只開啟該節(jié)點(diǎn)的CreaseLines，關(guān)閉其他線條功能。通過新的pfxToon節(jié)點(diǎn)的CreaseLines下的HardCreasesOnly選項(xiàng)，對模型的局部轉(zhuǎn)折進(jìn)行硬邊操作，相當(dāng)于手動繪制卡通線。于是可以根據(jù)鏡頭來調(diào)節(jié)局部線條的粗細(xì)以及不透明度。
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