毛发特效制作要点有哪些？

想起毛发，不禁挠挠头。我们首先想到的可能是飘逸的发丝，可能是毛茸茸的动物角色，也可能是绿悠悠的草地。这些内容为什么都会被分为一个单独的模块，它们有什么共同之处呢？无论是发丝、绒毛还是草地，它们的共同内容就是一个"多”字！

在早期的CG动画中毛发是很少涉及的，并不是无法实现的。如果观察早期的定格动画或电影特效，我们会发现里面并不缺乏使用虚拟动物角色进行拍摄的案例，例如早期的《金刚》，甚至有效果相当真实可信的《人猿星球》。那时的毛发主要是通过化妆和服装完成的，即使对今天的众多影视作品而言，服装和化妆的重要性依然没有减弱。在化妆中使用的毛发主要是纤维或毛皮，如棕榈、羊皮、马尾甚至是孔雀羽毛等，这些内容被贴在演员的衣服或脸上，并通过颗色喷涂进行遮盖，毛发是借用动植物纤维分块完成的。在CG特效制作过程中，当我们将一块毛皮放大数倍之后会发现，每根毛发都是由非常细小的面片、柱体或者圆锥体等简单的几何体构成的。每个几何体自身的形态并不复杂，或弯曲、或旋转、或两者兼而有之。

但是当简单的几何体形成一组毛发时情况开始变得稍微复杂了，每个几何体不再孤立存在，它们聚集在一起，相互贴近、缠绕或者碰撞、抵触。当一簇毛发聚集在一起的时候，它们的顔色、形态、前后关系、光影变化等都会给观察和制作带来了一系列新的挑战，如图所示。

如果一蔟一蔟的毛发几何体开始疯狂地成倍增长，从一蔟变化为数量庞大、变化丰富的种群，如图所示，这一群一群不计其数的小几何体还要随着其他模型一起变形和运动，于是是手动粘贴调整毛发成为了一项不可思议的工作。因此科学家和软件工程师们共同合作，使用了大量的数学函数创造出了智能化的虚拟毛发系统。艺术家们可以通过控制少量的几何体形态来获取大量的毛发物体，并且差值计算出的毛发数量差距并不会影响对毛发动态和碰撞的控制，调节毛发时可以方便地通过参考线对一组毛发进行整体的方向和形态控制。

随着技术的不断发展，毛发效果的内容越来越多地出现在动画和电影中，成为了CG特效领域一项值得赞叹的技术。从让人惊叹的《精灵鼠小弟》到让人捧腹的《加菲猫》,从新版《金刚》 到 《第九区》，毛发特效系统不断地为影视作品带来了真实而可倍的画面，如图所示。

毛发在CG领域大多数情况下用于制作卡通角色或写实角色形象，也用来表现场景中的草丛花蔟，有时候还会作为道具中的重要组成元素。

目前的CG软件中大多致都集成了一些毛发插件或模块，如Maya中就包含了 Fur、Hair毛发模块，它能够使用户方便地控制毛发形态，渲染速度相对较快，占用资源也比较低，在Arnold、Redshift、Vray和PRman渲染器的支持下毛发系统的渲染加强了自身阴影通道、景深通道，子级表面散射、光线跟踪通道的渲染质量和速度，给创作带来了极大的便利。

另外一款常用的软件XGen被集成在3ds Max和Maya中，它具有很强的兼容性和扩展性，可以方便地控制毛发的形态，达到近似真实的效果，如图所示。

另外一款强大的毛发插件Yeti， Yeti是Peregrine Labs product公司开发用于生产毛皮羽毛高端视效工具，在Autodesks Maya程序节点图中可以很方便的工作，完成毛发和羽毛角色的创建，该工具已经发展成为一个很不错的毛发的解决方案，可轻松集成到大多数的软件中，建成了高效传输和渲染，同时保持一个艺术家友好的工作流程。

Yeti支持各种渲染引擎，包括Pixars Renderman、3Delight、Chaos Groups Vray和Solid Angles Arnold阿诺德渲染器。

使用CG手段制作毛发效果需要注意以下各方面。

•毛发的排列、分布与生长方向，这是制作毛发过程中最痛要细心绘制的部分，因为在制作毛发项目之前，要对不同的人物、动物及场景等要素进行分析，将不同类型的毛发区域进行区分和排列，特别是在制作鸟类角色时，毛发排列的区域变化非常明显，不仅是区域的变化，颜色材质等方面也都会出现较大的差别，因此在前期绘制的时候需要仔细观察实体或模型，对各种鸟类的羽毛排列和材质变化加深了解，这样才能够制作出成功的毛发作品。

•毛发的形态，包括卷曲与聚集、粘连与蓬松、厚度与长短等系列数值的变化，这类数值需要进行观察、比较和分析，可先设置基本参数，然后根据不同的区域位置进行细分，例如有的毛发区域比较柔顺平整，而有的区域可能经常接触泥土与水而变得脏乱，另外卷曲的毛发也需要注意方向和组的控制。

•毛发的颜色。包括这组毛发自身产生的杂色变化，毛发之间自然的过渡，或者是图案的变化。

•毛发的光泽程度。毛发的光泽程度是由灯光配合不同的材质共同完成的。每种毛发的高光区域范围的大小、高光形状的偏移、反射程度的変化、摄影机拍摄角度变化及几何体法线方向等因素都能改变最终呈现的毛发光泽程度。光亮的毛发能够表现出角色和动物的健康程度及良好的心情，但如果表现自然环境下的效果，为了真实地体现角色的年龄及生活环境，毛发的光泽程度不宜太高。

毛发之间的碰撞关系。毛发之间，以及毛发与物体之间的穿插碰撞一直以来都是难于解决

的问题，特别是对于长发的角色而言，和衣服布料之间的碰撞及动态效果是特别注意的内容。经过迪士尼和PIXAR很多的CG工程师的不断努力探索，毛发的碰撞问题在《超人特工队》和《长发公主》当中基本上得到了解决。

毛发跟随几何体运动时的契合度。也就是毛发要随著角色肌肉的收缩或膨胀而产生真实的运动，因此毛发和网格面之间的相对关系非常重要，不能让毛发在网格表面随机地增加、减少或滑动。