Real-time hair实时毛发制作教程

Hello ，大家好。我是charming，今天翻译一篇关于毛发的外网推文，一起来看这篇Real-time hair实时毛发制作教程。

嘿，我的名字是Marcin Cecot，我是一名从2012年开始在游戏行业工作的3D艺术家。多年来，我一直担任不同项目的lead artist，致力于3D角色、道具、灯光、着色器和其他与3D艺术相关的游戏方面，加上一些3D打印的东西。

1、目标

当我刚开始制作我最近的发型资产时，它便成为了我所创造的游戏角色的一部分。最初原画设计给的的发型非常简单，都是一些黑长直的类型。所以我觉得这是一个很好的机会来加强我的实时发型技巧。这就是为什么我决定做一些不一样的发型，尝试一些更有挑战性的东西，包括更多的盘结，更长的头发，更卷。

但仍然保证原画设计的基本大型。一年多前，我参加了Johan Lithvall的Hair Creation for Games课程。我向任何想要了解行业中最好看的发型背后的工作流程的人推荐它。所以，对我来说，最近的项目是一个很好的机会来测试我真正学到的东西。

我的整个工作流程很大程度上是基于Johan的技术。不过也不是完全一样的，部分流程有所更改，因为使用引擎不同的关系。

2、参考

可能所有3D类分享的文章都会罗里吧嗦得提到找参考。是的，参考非常重要。尽可能的找更多的参考吧，并试着把你的参考图片分成不同的组，比如:正面，背面，侧面，细节，特写，缠绕，辫子，等等。当你收集了一些参考资料后，仔细阅读它们，想象一下你在工作中将如何使用它们。看看哪一种发型在做发型的时候是有用的，哪一种发型在做细节的时候是有用的。

如果你在工作前研究了它们，你就可以判断它们是否满足需要，或者也许你还需要从另一个角度来理解发型的结构。如果有必要，甚至可以花一整天甚至更多的时间在这一步上。你的参考找得越好，后面制作环节就越顺心。当你不得不停止制作，回过头去寻找更多的参考资料时，这可能是相当令人沮丧和分心的。但有时，这种情况总会发生。

3、前期规划

首先，我需要给发片制作头发贴图素材，在进入3D环节之前，我需要有一个计划，在2d阶段的计划，我其实不太喜欢画画，不过反正咱又不需要像大艺术家一样画得多流弊，我在一个长宽比2:1的画布上提前规划好了不同分组的毛发，可以看到从左到右呢，毛发的密集程度是逐渐增加的。

这样做的目的是右边头发用来做第一层，主要目的是遮住头皮、阻挡视线，所以他不需要有左边头发那样太多的缝隙，如果非要有的话，我会在最后加一两根头发来打破剪影。

4、发片贴图制作

然后我就进入Maya 阶段了，在Maya中新建同样2:1大小的面片并赋予刚才的2D草稿贴图，然后用曲线工具简单地根据之前的规划创建曲线，形成简单地发束，我尝试还原每组发束的剪影轮廓以及发丝之间的交互关系，它们之后会被用来通过xgen生成为guide引导线。

到这里我便可以用Maya中xgen来制作真正的毛发效果了。

Xgen是一个非常强大的工具。它一开始可能会令人生畏，因为它与你通常作为一个3d艺术家所做的工作完全不同。但是当你学习了基础知识，就很容易开始创建很酷很复杂的效果。

我没有用任何修饰笔刷，我使用修改器模式。所以第一步是把我的样条曲线转换成Xgen引导线，然后稍作调整，并开始使用Xgen修改器得到一些漂亮的头发。对我来说最重要的修饰是:clumping成束、noise噪波、cut修剪和corl打卷儿。

我用的基本就是这几个。我为每束头发堆叠了多个不同的修改器实例，调试参数，最终得到了这个:

我意识到发束效果相较于最初的设计应该做的更明显一些，所以你可以看到即便是右边几组头发，我一样做了一些小发束的穿插效果，这样对于后面我组织头发会很有帮助。是时候得到头发素材了，我将xgen毛发转成模型。

经过一些手动调节之后，我把它们导入xnormal来烘焙几张基础的贴图：Normal、Ambient Occolusion、Height、Alpha、ID.可能还需要其他贴图，具体还是得依赖你最后阶段使用的软件，但对于我最后在八猴中展示，这几个贴图就够用了。

5、发片

拒绝任何花里胡哨，我仅仅只是创建了面片然后赋予我之前烘焙的贴图，然后手动修剪了轮廓，尽量匹配我的贴图，这样就没有额外的透贴像素被浪费，起到了优化资源的作用。

然后我将这些发片互相组合，通常情况，三片为一组，但是flyaway游离的发丝我选择两个片的组合，因为它不需要着重太多体积的表现，而是用来丰富剪影轮廓。这些发片组合会有更多深度体积效果，以此避免平片效果太过明显。

6、放置发片

网络上有很多放置发片的方法（GS插件很好用），之前我测试了一些奇技淫巧，例如使用zbrush的fibermesh来放置发片（对于短寸好使！），zbrush的insert meshes，通过spline样条曲线控制发片等等。现如今，我可以肯定的说，如果你想要得到尽可能不错的效果，尤其是长发，最好还是手动放置每一个发片吧~

听起来是不是感觉好麻烦，但是整个过程其实不算太复杂，我能给的意见就是找点小曲儿或者电影边听边做。

结合Maya自带的非线性变形工具加上手动调点，知道最后得到想要的效果。

在放置发片的过程中，我尽量避免发片之间互相穿插太过明显。

要知道，一开始的效果肯定不会多好看，所以多花时间留意头发大的剪影轮廓，然后再使用细节变化更多的发片组来打破剪影，最后的最后再使用一些flyaways游离发丝来收尾。不要太过灰心，一般来说不花个几天时间反复调整，是不可能立即出来特别好的效果的。

你必须反复研究参考素材然后不断迭代效果。

到这里我开始在目标软件（八猴）中提前观察效果来确保没有太大问题，所以Maya中我不需要材质体现高光。所以我不时得导出头发到八猴中在各个视角反复观察，默认hdr，默认材质就好。

7、顶点色

对于制作长发，很难在贴图中添加颜色变化，来打破贴图重复感，整个发型由里到外我都是使用的同样的贴图素材，所以造成的结果就是我无法添加任何明显的灰度渐变跟颜色信息到我的发片贴图中，因为这样它们会从整个发型不同高度不断重复。

不过这里有另外一种添加类似这种头发变化的方法——顶点色。首先我将做好的发型模型的ao信息烘焙至顶点色，这样我就得到了额外的深度信息。（ao信息烘焙至顶点色我只找到menter ray渲染器有，有没有arnold解决方法欢迎留言交流）

然后我会用顶点色绘制画刷手动的调节顶点色信息，增加一些明暗变化，最后再加一层上下渐变（方法不明），这样我可以在没有光影的发片素材上轻松地得到整个头发的明暗变化。八猴软件在控制顶点色强度这块不是很好，可能有一些插件可以达到目的，但是一般来说引擎里都会有对顶点色很好的控制。

8、贴图赋予＋效果展示

我使用的贴图很简单：

Normal map  (在xnormal中烘焙)

Ambient Occlusion map(在xnormal中烘焙)

Diffuse map是一张通过混和高度图与基础灰度来得到的灰度图，高度图同样是xnormal中烘焙，整个贴图变化比较细微，没有太明显对比度。

这张图还可以多叠加一张真实头发素材来增加细节，：

我还用到了一些其他贴图来帮助我实现一些细节：

Specular map  简单的躁波，由 ps杂色＋动感模糊实现

Alpha map  由xnormal烘焙。

我的diffuse map中可以修改颜色信息，当你修改了颜色之后，一定要记得修改反射的颜色来模拟光线从头发上反射出来的颜色，所以颜色要匹配（反射较与固有色为相同色系，但饱和度略低，明度略高），我最后的头发设置基本上是头发材质的标准设置。我使用了 vertex color  albedo来让着色器拥有顶点色选项，我在 main 以及 secondary reflections （主要及次要）中同时使用了使用了 anisotropic specular。这样反射的高光将有一定方向性，当然这需要你的毛发摆放方向一致，不然就需要额外添加一张flow map来控制高光反射方向了（点击flow map超链接至charming之前的推文，知识一下串联起来了），所以这里我的头发朝向一致，无需额外制作一张flowmap了。

两处反射，我都修改了颜色信息，第一个反射更亮，第二个稍暗，然后我将第二次反射的位置偏移到发根处。

八猴中，我使用的是经典的三点光源加上额外的用于表现头发效果的灯光，我一般在每个角度的灯光都独立设置一组，所有灯光类型都是spotlight。这里我使用的是八猴3，所以并没有光追效果加持。

9、最后的总结

这个案例的主要目的用于让自己跳出舒适区，提升自己的游戏毛发制作技术。

这不是一件容易的事，对于长发制作，你需要保持对每一束发片组放置的掌控力，对于我对大的挑战性就是足够耐心，中间某些过程甚至需要重复优化迭代好几次，不断花时间反复研究参考素材。

就技术难点而言，整个过程并不是十分复杂，读到这里，你或多或少对于整个流程都有了大概的了解。确实，整个制作过程十分耗时，而且这是一件纯艺术家干的事，没有太多依赖结算或者是程序算法的技术，不过你对游戏资产的掌控已经到很细微的部分，至于最后的效果完全取决于你自己。对我来说，最难得环节永远是动手开始做。（想起个画技+999BUFF直到拿笔的那一刻结束的梗）

最后当你看着自己完成的效果甚至都感觉有点望而生畏（“这做的也太流弊了”），然后突然意识到，这竟然都是自己纯手工一个个摆出来的，不尬吹了，最后的结果在我看来还算是比较满意的。

来源：Thepoly公众号