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三维汽车动画制作 高精度汽车模型与内饰材质表现
发布时间：2018-11-17 19:57:24
编者按：这款CG动画短片，是今年吉利KC概念车的宣传片。影片前半部分主推炫光特效与汽车飞驰的镜头，后半部分展示汽车内饰细节，模型制作精细，材质表现逼真。下面，我们有幸请到制作方的BITONE团队，与大家分享CG汽车动画的制作经验。
团队简介
BITONE 成立于2009年6月。拥有国际领先的汽车CG创意制作团队，及在虚拟交互体验科技领域的研究能力和广泛实施经验，植根于汽车行业多年，专注服务于汽车企业，与汽车企业的设计、市场、传播部门及广告、公关代理公司形成无障碍搭接，提供新车上市、大型车展、产品展厅包装等虚拟影像和虚拟体验的一揽子解决方案。
目前，BITONE已经服务了国内外27个汽车企业，制作过30余个品牌的近200款汽车的CG作品，参与了众多汽车品牌的重大营销事件。
前期策划准备与项目规模概述
吉利KC概念车项目是BITONE整个汽车项目中的一只CG影片，因此在前期，创意和策划人员介入时间点均相对较早。中标后就我们开始推敲细节，从策划到具体执行大概用时10天。制作前我们也搜集了许多相关案例参考，经过对案例的缜密分析后，去粗取精，同时放大其中有表现力的部分，再应用到我们制作的特效方面。
这个项目，算上制作以及后期修改的时间共计4周，团队有20余位CG设计师参与了制作，其中包括导演与视效总监等核心人员。使用的制作软件，主要包括3ds Max等主流软件，以保证高效的完成本项目。
下面与大家分享一些制作心得，如何通过提高内部合作的效率，以及执行人员理解与产出效率相结合，让主动式的产能提高，达到资源的有效搭配，最终实现效率与品质的双重保证。
高精度的汽车模型制作经验谈
汽车模型制作
BITONE专注汽车CG技术已有6年时间。在全方位的制作环节，算得上是经验丰富，但我们这次在KC概念车的模型环节，也遇到了一定阻碍。首先项目开始执行时，实车还处于生产阶段，能拿到的信息屈指可数，但是工期需要按时完成，在这样的情况下，我们的模型设计师凭借多年积累的宝贵经验，分析结构后进行制作，待给客户进行确认的时，客户竟然也没有想到，我们的团队会在这么短的时间里，在没有多少参考资料的前提下，高水准的完成了最终的模型，也可谓收获的不仅仅是项目的完美呈现，更重要的是客户对于我们专业技能和信任度的一种肯定。
车体各别的细节特写，我们是在原有高精度模型的基础上，再次进行的细化，按照我们相机距离的程度，刻画的细节也会不同。在座椅特写镜头中，缝线的交叉感就体现的非常充分，而不仅仅是根据照片来完成，更多的是从经验和对生活中实物的细微观察得出的。有很多细节的刻画，我们是专程找来一辆真车，在对其观察很久，经过严谨的判断，才最终下结论的。
车内模型制作
整辆汽车，我们建立了一整套模型，其中包含外观和内饰。通常情况下，外观与内饰是需要进行分开制作的，最后再整合到一起，这样可以提高工作效率。外观和内饰在建模时的侧重点有所不同：外观模型注重的是曲面是否平滑，接缝是否等宽，车灯细节是否满足材质灯光的表现等；内饰则注重保证真皮质感的真实度，缝线的比例，中控台的着重刻画等方面，在此就不一一列举了。
关于模型的标准虽然很简单，但很不容易做到。因为，标准是还原真实的比例尺寸和结构表现，不容易做到的是CG模型核心的魅力，它会高于真实，追求更加完美的极致表现。
流畅自然的汽车飞驰动画制作
一部活的动画是来源于生活的，认真观察，我们可以发现，事实上生活中并没有真正静止的物体，所以在动画中要做到动中有静，静中亦有动。这也就是指Camera与动画之间的适配。怎样让你的汽车动画动感十足，Timing与Camera起着至关重要的作用。不光是汽车动画，对所有动画来讲Timing都是动画的灵魂，所以在做好动画之前要时刻把握好你的节奏。
对于汽车动画本身而言则需要在三方面做足功课：1）多去观察，2）主观分析，3）大量实践。汽车动画属于CG工业体系，动画规律也跑不掉物理原理。一定要保证动画原理是正确的，在这个前提得到保证后，我们再去分析细节，最终做到极致。
在制作中我们还遇到了一些车身的加减速问题，如：起步，刹车，途中加速、减速，停车等状态。当车快速起步的时候会有“抬头”动作，力从无到有的时候会很突然，那么我们会为这力做Follow直到衰减。在刹车时候也是同理，唯有这样做，方能将车辆运动状态真实性最大化的表现出来。
BITONE在设计汽车的动作时也是以真实汽车可能出现的真实状态而决定的。切记不能在地面出现平移、打滑、漂浮等状态。这些误区都会导致动画缺乏果敢而不真实。Camera的使用方法要以真实镜头为标准，切记出现越轴、非正常尺寸的变焦等。
金属漆与汽车内饰材质表现技法
金属漆材质表现
事实上通常汽车外壳并不是要表现某种金属材质的质感，而是要表现多层油漆材质的质感；这种质感表现的关键是对多层高光的处理。在讲解参数前，应该先了解一下现实中的车漆。车漆有许多分类，最常见的分类是非金属漆和金属漆。
Fig01非金属漆
Fig02金属漆：高光溢出
Fig03金属漆：金属颗粒
金属漆可以理解为一种双层材质。在金属漆的底层，是一层反射较为模糊，带有颜色的油漆，它决定这辆车看起来是什么“颜色”，比如红色或者蓝色。在底层之上，还有一层薄的清漆，一般是无色透明的，但是拥有清晰的反射；通常我们说一辆车很亮，指的就是这层清漆反射很强。
金属漆最显著的特点有两个，第一是它的双层高光效果，底层的高光范围相比表层更大些，在强光处会产生一种迷人的溢出效果（注意Fig02的尾部）；第二是它的金属颗粒，金属漆是在油漆中加入细小的金属颗粒制作的，这些颗粒在强光下会变得十分夺目（Fig03）。一般来说，对金属漆的处理主要集中在高光溢出的效果上。
以前我们需要使用虫漆或者3ds Max混合材质来模拟这种复杂的溢出效果，而现在3ds Max的版本更新，我们使用自带车漆就可以很简单高效地模拟这种效果了。
车漆分为三个主要层次，对应于刚才所说的底层油漆、金属颗粒和表层清漆。
其中底层颜色参数决定车漆的颜色，你所指定的颜色会根据曲面走向自动衰减，所以一般情况下没有必要像老式车漆一样添加FallOff节点。底层反射（BaseReflection）参数控制底层油漆的反射强度，底层光泽度（BaseGlossness）参数控制底层油漆的反射模糊程度；增大这两个参数可以得到更“金属漆”的溢出效果，减小这两个参数可以得到更非金属漆的均匀照明效果。颗粒层用于制作刚才提到的金属颗粒。通常项目并不需要制作金属颗粒效果，所以关掉它的参数来节约内存和计算时间。
表层通常只有一个参数需要调节，即表层强度（CoatStrength）参数。默认的0.05较为暗淡，可以用来表现普通车辆；而如果要表现高档跑车，这个数值应该使用0.12以上（Gamma校正流程的数值）。
事实上，外观表现当中材质通常不占有很大比分，因为除非需要某种特殊效果，否则一般的项目执行中最重要的分数在车身照明和后期合成上。外观表现中最难以掌握的并非车漆调试，而是照明控制。因为车漆可以写模板，而照明不可以。
汽车内饰材质表现
虽然金属漆与汽车内饰，它们是不同的材质，但是其实都可以通过调节参数获得。内饰表现不同于外观，从各方面讲都更接近于室内效果图表现，所以网络上关于各类室内表现的经验在这里都可以照单全收。
BITONE有一套标准的内饰表现材质库，涵盖了内饰表现中需要用到的各种常规材质、比如皮革、塑料等等，这套材质库通过日常工作经验积累而来，是制作效率和质量的可靠保证。内饰用到的材质种类较多，无法一一举例，总的说来主要工作点在于对贴图和高光的处理：合适的贴图+合适的高光效果=良好的材质表现。所以我们也有一套完备的纹理库来应对内饰表现的各种需求。
关于缝线，其实它没有特别的材质属性。缝线表现的关键在于模型细节到位，这种到位是模型师使用双手创建的，它的价值在于这里。在过去这种缝线是一个一个顶点手动调整创建的，工作量十分巨大。好在我们有很多乐于创造的优秀同事，使用自己的业余时间改良了制作流程，从而大幅提高了制作效率和质量，这种新的流程也就因为发明人的外号被命名为“茶鱼缝线法”。当然，技术进步是不会停止的，“茶鱼缝线法”仍然需要一定的工作量和使用技巧，今后我们会开发程序性的方法来快速自动地创建缝线，从而将宝贵的人力应用在其它地方。
粒子特效打造梦幻的炫光效果
对于这种粒子特效首先想到的是用3ds Max的基本粒子PF来制作，因为PF粒子处理这种碰撞类的效果，实现起来非常方便快速。首先粒子拖尾，用默认的粒子发射器加粒子产卵（Spawn），在对其一系列参数进行比较详细的设置，就能达到粒子拖尾效果，再在粒子产卵的第二个事件里添加一些风场的Noise，来增加扰动细节。其次是粒子碰撞车壳，摩擦产生类似火花效果制作，把之前带拖尾的粒子（不要产卵的事件）复制出来，在上面添加Collision Spawn碰撞产卵事件，并且把车设置为碰撞板，这样就有一个粒子碰撞到车体，飞溅出火花的效果。
大气中悬浮的粒子，也是我们单独制作的，这个比较简单，只是用于基本粒子，加一些粒子场来完成。最后渲染输出，因为客户需求的是火花、尘埃那种粒子颗粒效果，单靠PF粒子的基本体积形态是不能满足的，所以这里我用的是3ds Max比较强大的粒子渲染插件Krakatoa完成制作。
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