如何快速批量拓扑扫描角色？这个工具分分钟搞定！

如果让你把一个现实的人物制作成CG角色，然后用在游戏中或者电影中，第一步是什么？肝模型么？那未免效率太低了。最快的方法当然是3D扫描。这是最精准最快还原一个演员的方法。但扫描完并不等于就完事大吉了。虽然3D扫描能精确的创建面部几何结构，可是扫描出来的模型一般都是由数百万个三角面组成的，有各种噪波、伪影和缺陷部分。那么为了能让模型能制作动画，将其重拓扑为四边形网格。这个步骤大家都知道。一般都是手动一个个修。但是如果一下子扫描10个，甚至20个角色，而且要求在同一拓扑中处理这些扫描角色。怎么办？

快速的重拓扑解决方案

Russian3DScanner（R3DS）提供了这个问题的自动解决方案。他们的Wrap软件可以自动将现有的拓扑结构适配到扫描的网格上。之前我们介绍过，但他们又进一步开发，弄了一个名为Wrap4D的新工具，可处理4D扫描序列，是Wrap的扩展版本，专门用于4D处理。它将一系列纹理化的三维扫描作为输入，并生成一系列具有一致拓扑结构的网格作为输出。

在扫描演员的时候，正常都是扫描演员的各种表情，说白了就是扫描一套演员的“表情包”，至少得十个二十个。在处理中性表情，也就是正常的表情时候，他们之前的包裹方法很有用。可是一旦表情变化太大，比如大笑，咧嘴等等，还需要同时考虑纹理。扫描出来的正常网格上的每个顶点都是对应演员脸上皮肤特征或者毛孔的，对吧？如果可以在目标表情上确定这个顶点的正确位置，在每次扫描中找到完全相同的皮肤毛孔就可以了。按照这个规律理想情况下，应该对扫描中的数千个顶点中的每个顶点重复此过程，用手动是完全不可能的了。

为了解决这个问题，R3DS实现了自己的OpticalFlowWrapping方法。它是使用一组虚拟摄像机从不同角度渲染中性网格和目标扫描。对于每个摄像头，它会找到图像之间的光流，并决定将每个像素移动到哪里。最后将所有摄像机的数据合并成一个全局解决方案。

在将基本网格物体以像素级的精度与所有表情匹配之后，不仅可以在表情之间混合，而且可以在它们的纹理之间进行混合，从而产生真实的血流和皱纹效果。如果没有这种正确的匹配对齐方式，面部皮肤就感觉是在脸上是涂抹的或漂移的。

这样的话重拓扑的时间从几小时减少到几分钟就可以搞定。它还有一个功能，就是它可以将所需的拓扑结构匹配到高模雕刻上，快速将皮肤微观细节贴图应用到新角色上。

衍生出4D表演捕捉

在发布OpticalFlowWrapping工具之后，开发团队发现，可以把它扩展下来处理由数千帧组成的4D序列。与传统的基于跟踪标记和轮廓的表演捕捉方法不同，4D捕捉得到的是演员每一毫米皮肤移动的信息。

大家平时所熟知的和看到的都是一圈围着演员的单反相机。相机与一组闪光灯或偏振光同步。同时从不同角度捕捉一组演员的脸部照片。然后在摄影测量软件中对照片进行处理，生成具有纹理的三维网格。4D捕捉设备跟这个差不多，但有一点不同，就是它们可以以高帧速率（通常30-60 FPS）同步捕获图像序列。

如何包裹4D序列

那么包裹4D序列就与包裹单个表情完全不同了。使用单个表情时，可以手动指定点对应关系，并在出现问题时清理网格。使用4D处理，一个人有数千帧，手动清理可能变得非常耗时。开发团队的目标是创建一种无需手动编辑就可提供干净结果的方法。

每帧的独立处理防止从一帧到另一帧的错误累积。可以使用序列的任何帧快速预览结果，而不必计算所有前面的帧。另一方面，由于当前帧和中性网格之间的差异远大于相邻帧之间的差异，独立地拟合帧比逐帧跟踪更困难。为了使这种方法具有可控性和鲁棒性，R3DS使用3个额外的数据源来辅助算法：

1.标记跟踪。标记有助于处理由于血液流动和皱纹效应而导致光流失效的极端面部表情。

2.唇部和眼睑检测。可以通过提供一组训练帧来训练个性化轮廓检测器。检测到的轮廓有助于算法处理有噪波的睫毛和嘴唇内部。

3.参考混合形状。它们是一组网格，有助于算法了解基础网格的不同部分是如何变形的。你可以使用演员的一组个性化的FACS，或者只是一小部分通用的混合形状。

跟踪步骤是在另一个叫R3DS Track的新软件中执行的。R3DS Track是一款独立的软件，用于跟踪标记和检测面部特征。它将所有劳动密集型的工作带入二维空间，这样就不必在三维空间中清理模型了。

在表演过程中，皮肤的外观会发生剧烈的变化。通过使用跟踪标记，可以包裹非常极端的表情。R3DS Track提供了通用和个性化的检测器来跟踪嘴唇和眼睑的轮廓。也可以训练一个个性化的探测器，给它一套手工修改的框架，可以达到更加精准的水平。

针对扫描序列和扫描后的拓扑，R3DS给出了一整套的解决方案，效率和质量啥的真是没的说。价格也还凑合吧，能接受。包裹那个有个试用版大家可以下载试试。

https://www.russian3dscanner.com/download/

有且只有只能帮到这里了。

来源：CG世界公众号