三维游戏游戏角色设计第六章

游戏角色设计1次世代3D游戏角色制作技术主讲：周飞第六章利用bodypaint3D绘制贴图•内容提示•利用bodypaint3D绘制贴图•AO贴图技术讲座•课堂练习第六章利用bodypaint3D绘制贴图•Bodypaint3d是德国MAXON公司出品的一款专业的贴图绘制软件，可以非常好的支持大多数例如3DSMAX,MAYASoftimage/XSI,Lightwave等主流的三维软件，支持颜色、透明、凹凸、高光、自发光等多种贴图通道，绘制工具非常强大，其UVW编辑也非常优秀，使用者可以及时看到绘制结果并根据需求来使用不同的显示级别和效果，做到所见即所得，这也归功于其优秀的RayBrush（光线跟踪笔刷）技术，Bodypaint3d软件界面友好，在使用习惯上也很接近于三维软件及Photoshop软件的操作，上手简单，功能强大使BodyPaint3D在众多的同类软件中脱颖而出，在世界各地包括好莱坞的许多大片如《蜘蛛人》，《亚瑟王》，等众多的影片制作中都使用了Bodypaint3d软件来绘制贴图第六章利用bodypaint3D绘制贴图•1.恢复默认视图工具—这个工具可以在不同的视图间进行切换及恢复默认视图•2.导入软件切换工具—如果使用插件直接从3DSMAX中导入模型，这个工具可以在两个软件之间切换并即时显示改变效果•3.撤销上一次操作—如果操作错误和不理想可以使用这个工具撤销操作结果•4.重复—功能同上，操作结果相反•5.取消上一次绘画操作—与撤销操作类似，只针对贴图绘制有效第六章利用bodypaint3D绘制贴图•6.绘画设置导向—非常重要的一个功能，在导入模型以后绘制贴图前的第一个操作步骤•7.启用三维绘画模式—默认的绘制方法•8.投射绘制—可以有效地避免因UVW比例的不匹配而产生的绘制效果变形，建议绘制贴图阶段开启这个功能•9.应用投射绘制效果—可以将投射绘制的效果确认到贴图文件上•10.取消投射绘制效果—取消投射绘制的效果第六章利用bodypaint3D绘制贴图•11.视图缩放工具—针对纹理贴图视窗的缩放，对模型视窗无效•12.光线跟踪笔刷窗口—可以更真实细腻的表现绘制效果•13.区域选择工具—包含矩形、圆形、自由多边形等等•14.魔术棒选取工具—选择设定范围内的颜色值•15.移动图层—对材质层进行位置移动第六章利用bodypaint3D绘制贴图•16.变换工具—针对图层上的图像可以调整大小、位置、角度•17.笔刷工具—常用的绘制工具，可以设置笔触及使用纹理绘制•18.涂抹工具—修改类工具，包含涂抹、减淡、加深、克隆等工具•19.橡皮工具—擦去不需要的贴图部分•20.吸管工具—在单一或多层贴图层上吸取颜色•21.填充工具—包含渐变等工具•22.轮廓工具—包含直线、圆形等工具第六章利用bodypaint3D绘制贴图•Maxon产品更有如下优点：1、跨操作平台。这两款产品都能稳定高效的工作于Win平台和Mac平台；2、多语言界面。无论是CINEMA4D还是BodyPaint3D都提供了7种语言的用户界面――当然，加上现在您看见的Maxon8.5中文语言包，她将是支持8种语言；3、开放式接口。对于产品本身，Maxon为她们留下了开发接口，您甚至可以马上登陆Maxon站点免费获取这些开发文档；对于同其他程序的交互，CINEMA4D提供数十种可以导出、导入的格式，而BodyPaint3D更提供了同Maya、LightWave、3dsmax无缝协作的免费插件；4、免费的技术支持第六章利用bodypaint3D绘制贴图•odyPaint3D所见即所得•你尝试过直接在3D物体上绘制贴图吗？BodyPaint3DUV贴图模块能够购让您所见即所得。•BodyPaint3D一经推出立刻成为市场上最佳的UV贴图软件，众多好莱坞大制作公司的立刻采纳也充分地证明了这一点。Cinema4DR10的版本中将其整合成为Cinema4D的核心模块。第六章利用bodypaint3D绘制贴图•BodyPaint3D是现在最为高效、易用的实时三维纹理绘制以及UV编辑解决方案，在现在完全整合到Cinema4D中，其独创RayBrush/Multibrush等技术完全更改了历史的陈旧的工作流。艺术家只要进行简单的设置，就能够通过200多种工具在3D物体表面实时进行绘画----无论这个表面多么复杂奇特。使用单个笔触就能把纹理绘制在10个材质通道上，并且每个通道都允许建立带有许多混合模式和蒙板的多个图层。使用革命性的RayBrush技术，你甚至可以直接在渲染完成的图象上绘制纹理。第六章利用bodypaint3D绘制贴图•配合Cinema4DR10中新增加的EnhancedOpenGL(增强即时视窗硬件显示)，可以在绘制过程中实时观察凹凸贴图、透明贴图和法线贴图等纹理效果，艺术家甚至能够即时观察到场景的阴影和物体的透明性质，使得在前期的工作流程中就能反馈直观的效果从而大大提高您的工作效率。•Cinema4D为游戏开发者提供了丰富的烘焙工具，只需要简单的操作就可以烘焙出多通道高质量的材质纹理。第六章利用bodypaint3D绘制贴图•BodyPaint3D具有开放式接口。对于产品本身，Maxon留下了开发接口，您甚至可以马上登陆Maxon站点免费获取这些开发文档；对于同其他程序的交互，Cinema4D提供数十种可以导出、导入的格式。同时，其它软件开发商的软件，包括AytoDesk公司的MAYA,3DMax，Avid公司的Softimage|XSI等软件也争相连接引用。Maxon为这些软件免费提供了稳定、完整的数据接口。AO技术专题•什么是全局照明(GobalIlliumination)••计算机图形学是一门逐渐发展起来的学科，在发展的过程中产生了一些名词或者术语，例如直接照明、间接照明。直接照明大概是在一个理想的只有光源照明的环境里光源对物体的照明，间接照明意思是物体之间互相的反光、遮挡等真实世界中都有的照明。那么全局照明，就是合并了直接照明和间接照明的照明。现在科技一日千里，一提全局照明大家都是满嘴的photonmapping、pathtracing、importon、PBR等等这些最新的研究成果。新技术能够运用于生产中要看成本，其实就是效率啦。••运用计算机制作视觉效果的影片分为两类：实景合成(LiveAction)和全计算机影像(FullCGI)。例如有真人演员、真实拍摄场景的电影要加入计算机特效，算是第一类；像Pixar、DreamWorks那种长篇动画电影算是第2类，第2类也包括众多的游戏过场影片。这两类的区别是看一个镜头合成的时候是不是有真实拍摄的素材，摄影机是不是需要跟踪等等。这篇文章讨论的制作方法可以适用这两类镜头，文章的例子是采用实景合成的方式，因为可以偷懒嘛。AO技术专题•要运用全局照明，我们必须要实现一个环境。环境可以很简单也可以很复杂。我们这个真实的世界是复杂的，有着复杂的物体，复杂的表面机理，复杂的反光，复杂的动态，复杂的人性，总之一且都很复杂，物体都受其他物体的影响，其他的物体就组成了一个环境。想模拟这个真实的照明效果就得给我们的物体提供真实的环境。但是实际制作中我们不大可能为了给场景中加一个球而把房间里所有的其他物体都做出模型、绘出贴图，为的仅仅是一层反射和环境漫射的pass（抱歉这个词不好翻译，文章以下不好翻译的词我都直接用英文单词，没办法，这东西本来就是洋人发明的）。还好每到这个时候我们都能找真家伙帮忙，我们可以用照相机拍出来一张作为环境图，省了不少麻烦，这就是基于图的照明(IBL/IBI)，不过还是有限制的，我们暂且把不动的东西当成环境。•AO技术专题•基于图像的照明••这里有一个动态范围的问题。现在科技发达，到处都是HDRI（高动态范围图像），事实上用低动态范围的普通8位图像也是可以做IBL的，只不过因为动态范围不够，该亮的地方亮不起来，该暗的地方暗不下去。但这并不代表出来的效果就不好，2001年上映的《珍珠港》里面的轰炸机就是用普通8位图做的IBL。如今8年后，我们可以用更好的HDRI。••如果用了HDRI的话随之而来的就是一个ToneMapping(直译是色调映射)的问题。这个据说是目前图形学界比较热门的研究领域，是为了在不同动态范围的图像相互映射的时候还能保证图像细节。这篇文章里我在渲染阶段回避了这个问题，出32位浮点的tiff，把tonemapping这个艰巨的任务交给合成软件，大概的用Gamma调整。目的基本就是看起来对，在我的LCD上看起来对。将来真正的项目中，要看输出介质和项目的LUT了。AO技术专题•环境图••这张环境图怎么来呢？是照相机拍的，确切的说拍完要修改。拍摄制作HDRI环境图需要一定的设备和软件，简单方法可以买个质量好点，表面光滑的反射球来拍一系列不同F-Stop的照片，展开成全景经纬图，再把自己和照相机处理掉，然后转成高动态范围的，但是这个方法仅仅覆盖了一半的环境；复杂的话需要一个可编程的三脚架，对着环境按照预先设定好的角度例如30度一张拍摄一系列照片，当然每一张也是一系列的F-Stop，再用缝合软件制作出全景高动态范围经纬图。《变形金刚1》里的一个场景，环境是用了好几百张8k分辨率的照片拼成，这样可以直接拿来在成品中做背景层；《绝密飞行》里飞机高速飞行时候用的是环境图序列帧，拍的还是画的不得而知，老外玩这些很拼命。AO技术专题•索引环境图的问题••PRMan下使用渲染器提供的environment()函数索引环境图时，是按照方向向量来的。这就引发了一场血案啊！考虑一下，如果是平板的物体，这种东西可是大批的，就因为一个按方向向量索引环境图，他们全部壮烈了。平板物体上的点法线方向都是相同的，即使是被bend了normal之后，也很有可能可以说必然存在大量相同方向的着色点（shadingpoint）。那么environment()索引到的环境图像素总是相同的那个像素，出来是错误的结果，哪儿有照出来是一片模糊一个颜色的镜子啊？这个environment()不是好同志。•AO技术专题•我们通过以下步骤把environment()改造成为一名合格的共产主义战士。••总体上来说我们需要一个真正的环境球，能够按照点的方式来索引这个环境球。我们可以让每个着色点按照一个方向发射一条射线出去，击中了环境球，并返回被击中的点的颜色。用光线跟踪很容易做到，我们做个球在场景里，把环境图贴上，按照我们想要的方向直接射出去，命中的点就是我们想要的，可是这样的话我们必须开启光线跟踪，我并不是跟光线跟踪这种粗鲁的射来射去的方式有仇，这样确实很爽很过瘾，很多地方不得不用，可是应用于生产中的方法不该如此的意气用事。由于球这种东西是可以直接用方程式表示出来，也就是说，我们可以用隐函数表达出球的曲面，这样我们可以以比较低的代价来让射线跟球来个求交。月亮哥哥的raysphere()就是干这个的，它返回射线与球体交点的数目以及交点到射线原点的距离。我们弄个大球，把我们的物体统统放到这个球里，在着色点上以某个方向发射射线，这样每条射线势必和球体有一个交点，然后把着色点加上长度为刚才那个距离，方向为刚才那个方向的向量，这样一个崭新的点就诞生了！我们以这个点作为environment()的方向来索引环境图，搞定。AO技术专题•前面这些枯燥无味的背景终于告一段落，下面终于可以给大家隆重介绍我们这个全局照明解决方案里的几位重要角色了。开始之前还得说一下模型。模型是三维制作中首当其冲的重要阵地，模型不好的话后面一切的努力都是白费。这里是一辆AudiQ7的模型，我从网上下的，第一步是拿到maya中按照赋材质和装配的需要整理出来，然后转成RenderManSubD（细分模型），这样在渲染时多边形网格仅仅是参数化细分曲面的控制多边形，可以说是自动LOD的，无论镜头是远是近总能渲染出光滑的效果，而且又快又好，这都得益于PRMan的微多边形(Micro-polygon)构架。如果是MentalRay的话，一个非常近的特写镜头，大银幕至少2k的分辨率，多边形模