通過(guò)本教程重點(diǎn)關(guān)注一個(gè)非常關(guān)鍵的元素：情緒化的面部表情，解決設(shè)計(jì)逼真的數(shù)字人類(lèi)這一艱巨的任務(wù)。

作者 Ari Suonp?? Ari 是一位對(duì) 2D 和 3D 藝術(shù)充滿(mǎn)熱情的軟件工程師。目前他正在尋求創(chuàng)造高度逼真的數(shù)字人類(lèi)，但他也喜歡創(chuàng)作風(fēng)景畫(huà)。

大多數(shù) 3D 角色看起來(lái)毫無(wú)生氣，我認(rèn)為原因是缺乏面部表情。沒(méi)有它，很難對(duì)觀眾產(chǎn)生情感影響。在本教程中，您將學(xué)習(xí)如何通過(guò)添加令人信服的微笑來(lái)使您的角色栩栩如生。我必須警告你：正確的微笑需要練習(xí)。我在之前的項(xiàng)目中一直在努力解決這個(gè)問(wèn)題，最終要求我減少表情以避免不自然的外觀。有一次，我決定用一張肖像來(lái)畫(huà)出正確的笑容，即使這需要付出很多努力。它確實(shí)做到了，但這是值得的！因此，如果您遇到同樣的困難，請(qǐng)按照此分步指南獲取一些方便的提示和我的流程細(xì)分。祝你好運(yùn)！

01.使用現(xiàn)有的頭部掃描

3D 掃描商店有一系列非常詳細(xì)的高清頭，而且它們還附帶掃描的牙齒，這將有助于產(chǎn)生令人信服的微笑。當(dāng)目標(biāo)是逼真的皮膚渲染時(shí)，所有的微觀細(xì)節(jié)都會(huì)有所幫助。

02.使用新的雕刻層修改 3D 掃描模型

在 ZBrush 中，選擇最低的兩個(gè)細(xì)分級(jí)別并塑造頭部。注意不要觸摸更高的細(xì)分級(jí)別以保留所有細(xì)節(jié)。如果你的目標(biāo)是年輕的臉，有幾件事要記住。首先，下巴和鼻子通常較小，因?yàn)樗鼈冞€沒(méi)有完全長(zhǎng)大。此外，眼睛的高度接近頭部的垂直中心。綜上所述，五官相得益彰。隨著年齡的增長(zhǎng)，眼睛的形狀也會(huì)發(fā)生變化。Andrew Loomis 書(shū)中提供的頭部比例圖畫(huà)出頭部和手部會(huì)很有幫助。您可以將其中一個(gè)年齡組圖放入 PureRef 并將其放置在 ZBrush 窗口的頂部，不透明度低以匹配比例。確保在執(zhí)行此操作時(shí)禁用透視。雕刻人物是學(xué)習(xí)解剖學(xué)的好方法，但也有其他方法可以練習(xí)。養(yǎng)成從雜志中隨機(jī)抽取人物的習(xí)慣，以了解各種不同的面孔。在學(xué)習(xí)頭部構(gòu)造時(shí)，一個(gè)好的做法是嘗試在雜志上的人物圖片上想象一個(gè)頭骨，然后用記號(hào)筆把它畫(huà)在上面。

03.導(dǎo)出到 MAYA

現(xiàn)在導(dǎo)出造型到 Maya。您可以使用最低的細(xì)分級(jí)別與使用創(chuàng)建的置換貼圖相結(jié)合，而不是完整的幾何圖形多地圖導(dǎo)出器。這允許渲染器節(jié)省內(nèi)存并在需要時(shí)即時(shí)計(jì)算詳細(xì)信息。使用 32 位浮點(diǎn)點(diǎn)位移給出了最好的結(jié)果。使用中顯示的設(shè)置多地圖導(dǎo)出器。接下來(lái)選擇最低的細(xì)分級(jí)別（Shift+D 多次）并將幾何圖形導(dǎo)出為 FBX。取消選擇法線(xiàn)平滑以使置換貼圖正常工作。

04.設(shè)置場(chǎng)景

在 Maya 中導(dǎo)入 FBX 文件并設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)單的照明。此時(shí)，單個(gè) HDRI 燈可以正常工作。從 polyhaven.com 搜索免費(fèi)的 HDRI 地圖。要使置換貼圖正常工作，您需要在角色網(wǎng)格上啟用細(xì)分。選擇網(wǎng)格，然后從屬性編輯器中選擇形狀選項(xiàng)卡>Arnold>細(xì)分。將類(lèi)型設(shè)置為 catclark。稍后在構(gòu)建皮膚著色器時(shí)嘗試迭代次數(shù)。值 3 對(duì)我有用。

05.構(gòu)建皮膚著色器

我們將使用 Arnold Ai StandardSurface 構(gòu)建皮膚著色器。首先在測(cè)試位移時(shí)將基色設(shè)置為黑色。添加從 ZBrush 導(dǎo)出的置換紋理并將其連接到置換著色器。默認(rèn)設(shè)置應(yīng)該可以工作。當(dāng)細(xì)分迭代不夠高時(shí)，使用自動(dòng)凹凸功能應(yīng)該自動(dòng)將置換貼圖細(xì)節(jié)添加為凹凸貼圖，但我從來(lái)沒(méi)有得到過(guò)這個(gè)工作。相反，您可以將置換貼圖連接到凹凸貼圖節(jié)點(diǎn)以獲得相同的效果。凹凸高度為 1 應(yīng)該可以工作。此時(shí)，您可以使用啟用了置換和凹凸的黑色材質(zhì)進(jìn)行渲染，以驗(yàn)證細(xì)節(jié)是否可見(jiàn)。旋轉(zhuǎn) HDRI 燈并試驗(yàn)光強(qiáng)度以突出您喜歡的細(xì)節(jié)。確保細(xì)分迭代足夠高，不會(huì)丟失任何細(xì)節(jié)。

06.粗糙度圖

頭部掃描附帶一個(gè)粗糙度貼圖，可以直接連接到鏡面反射粗糙度輸入。默認(rèn)情況下，Maya 會(huì)將紋理視為 sRGB，但對(duì)于所有非顏色數(shù)據(jù)（如粗糙度），您應(yīng)該改用 raw。通過(guò)單擊加號(hào)僅連接紋理中的一個(gè)通道并選擇一個(gè)通道，例如紅色，然后將其連接到鏡面反射粗糙度。如果結(jié)果看起來(lái)太亮或太沉悶，您始終可以在兩者之間添加一個(gè) floatMath 節(jié)點(diǎn)，將操作設(shè)置為 Multiply，然后嘗試不同的值。接下來(lái)，將 Subsurface Weight 設(shè)置為 1 并通過(guò)單擊 Subsurface Color 旁邊的圖標(biāo)來(lái)選擇皮膚預(yù)設(shè)。

07.逼真的皮膚

將頭部掃描附帶的反照率（顏色）貼圖連接到 Subsurface Color 輸入，并將 Subsurface 滑塊設(shè)置為 1。還將 Subsurface Anisotropy 設(shè)置為 0.8，根據(jù)一些科學(xué)論文，這應(yīng)該是皮膚的正確值。調(diào)整次表面縮放直到結(jié)果看起來(lái)像皮膚。太多會(huì)看起來(lái)像蠟質(zhì)，太少會(huì)看起來(lái)像塑料。請(qǐng)記住，您可能需要與我使用的值不同的值，因?yàn)楸壤Q于幾何體的大??；但此時(shí)不要太擔(dān)心，稍后會(huì)微調(diào) SSS 半徑。您可能希望在反照率貼圖和 Base Color 輸入之間添加一個(gè) Ai ColorCorrect 節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)自己的喜好調(diào)整 Gamma 和飽和度。如果您想單獨(dú)控制某些部分，只需在 Photoshop 中創(chuàng)建一個(gè)蒙版，將另一個(gè) aiColorCorrect 節(jié)點(diǎn)連接到鏈上，并將蒙版的一個(gè)通道連接到 ColorCorrect 節(jié)點(diǎn)的蒙版輸入。就我而言，我對(duì)嘴唇很滿(mǎn)意，但其他一切都需要更高的伽瑪和更低的飽和度。

皮膚 要改變膚色，您可以嘗試在 Photoshop 中對(duì)反照率貼圖進(jìn)行曲線(xiàn)調(diào)整。臉頰上的一點(diǎn)紅色覆蓋也可以幫助給角色帶來(lái)一些活力。

08.油脂＆嘴唇

面部的某些區(qū)域更油膩，您可以為此使用涂層參數(shù)。頭部掃描帶有反射圖，可以用作基礎(chǔ)。這與手繪面具相結(jié)合，以控制油脂較多的區(qū)域。在臉頰和前額處涂上價(jià)值最高的面具。使用足夠的模糊來(lái)產(chǎn)生漸變效果。提示：您可以通過(guò)使用純紅色、綠色和藍(lán)色以及在 Maya 中使用這些顏色通道，將多個(gè)蒙版組合成一個(gè)紋理。如果你有唇膏，你還可以控制嘴唇的光澤度。使用 aiLayerFloat 節(jié)點(diǎn)連接反射貼圖、唇膏的一個(gè)通道。輸出到涂層輸入。調(diào)整每一層的混合值，直到結(jié)果看起來(lái)自然。

09.SSS 貼圖

為了獲得額外的真實(shí)感，您可以繪制 SSS 貼圖。取色圖，增加飽和度，使其偏黃，將臉頰、嘴唇等部分區(qū)域修改為更紅一些。將此貼圖連接到地下半徑并重新調(diào)整地下比例。如果皮膚開(kāi)始看起來(lái)過(guò)于鮮艷，請(qǐng)使用 Ai ColorCorrect 降低半徑貼圖的飽和度。您可能會(huì)在稍后的步驟中注意到 AI 生成的參考具有更自然的膚色。如果您還選擇了其中一個(gè)年齡預(yù)設(shè)值，就會(huì)發(fā)生這種情況。為了匹配它，首先注意皮膚的一般飽和度和亮度，并在 SSS 半徑的 ColorCorrect 節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行匹配。接下來(lái)，您可以匹配皮膚對(duì)光的反應(yīng)。在 Photoshop 中打開(kāi)參考圖像并分別檢查每個(gè) R、G 和 B 通道。在 Arnold 渲染視圖中，按下頂部的 RGB 按鈕，直到您打開(kāi)與 Photoshop 中相同的通道。注意每個(gè)通道的模糊程度并縮放 SSS 半徑通道以匹配模糊度。為此，添加一個(gè) colorMath 節(jié)點(diǎn)并將 SSS 半徑紋理連接到顏色輸入之一，并將輸出顏色連接到次表面半徑。將操作設(shè)置為相乘并編輯第二種顏色的每個(gè)顏色通道，直到每個(gè)通道與參考匹配。

10.皮膚褶皺

最后，您可能會(huì)在上眼瞼等區(qū)域看到皮膚褶皺（后來(lái)在臉頰的皺紋中帶著微笑）看起來(lái)褪色了。我找到的一個(gè)解決方案是使用 Ai AmbientOcclusion 節(jié)點(diǎn)。默認(rèn)值應(yīng)該可以工作，除了您需要交換白色和黑色的顏色以使所有被遮擋的區(qū)域變?yōu)榘咨?。?chuàng)建另一個(gè) aiColorCorrect 節(jié)點(diǎn)并將遮擋輸出顏色紅色通道連接到顏色校正蒙版?，F(xiàn)在，如果您降低 Gamma 值，您應(yīng)該會(huì)看到特征變得更加明顯。

05-10的節(jié)點(diǎn)圖

11.眼睛

為了避免令人毛骨悚然的渲染，最好在此時(shí)添加眼睛。您可以使用頭部掃描附帶的眼睛幾何形狀和紋理。我之前購(gòu)買(mǎi)了一個(gè)帶有現(xiàn)成 Maya 著色器設(shè)置的詳細(xì)眼睛模型，我使用了它。讓眼睛看起來(lái)正確很重要，所以要花足夠的時(shí)間微調(diào)著色器。您可以使用 AI 作為指導(dǎo)：將您的渲染帶到 Photoshop，選擇“濾鏡”>“神經(jīng)濾鏡”>“智能肖像”。稍微改變眼睛的方向，讓 AI 重新生成眼睛并將其用作參考。稍后微調(diào)照明時(shí)，請(qǐng)確保眼睛有明亮的反射，為肖像帶來(lái)更多活力。

12.添加頭發(fā)

所有頭發(fā)元素均使用 XGen 添加，其中還包括眉毛、睫毛和桃色絨毛。Hadi Karimi 的這個(gè)精彩的教程視頻顯示了所有必要的步驟：youtube。com/watch?v=RkpJ4LGJrf8。請(qǐng)記住在從頭部幾何圖形中提取的單獨(dú)網(wǎng)格上進(jìn)行修飾，以便以后可以交換頭部。如果您對(duì)頭部進(jìn)行調(diào)整，您可以隨時(shí)收縮修飾幾何形狀以匹配。如果即使在添加大量引導(dǎo)后仍有一些頭發(fā)穿透頭部網(wǎng)格的問(wèn)題，您可以通過(guò)將修飾轉(zhuǎn)換為交互式修飾（生成>轉(zhuǎn)換為交互式修飾）來(lái)進(jìn)行最終調(diào)整。然后你可以添加一個(gè)造型層并使用交互式修飾工具來(lái)推動(dòng)頭發(fā)。但是，當(dāng)不需要其他修改時(shí)，將其保存到最后階段，因?yàn)橹竽鷮o(wú)法返回到傳統(tǒng)的 XGen 工具。對(duì)于頭發(fā)著色，我使用帶有黑色素漸變的 aiStandardHair 著色器。這是通過(guò)創(chuàng)建一個(gè) Ai RampFloat 節(jié)點(diǎn)并從較高的黑色素水平平滑過(guò)渡到較低的黑色素水平來(lái)完成的。這模擬了在發(fā)根處具有較高黑色素濃度的頭發(fā)。出于某種原因，Interactive Groom 要求漸變啟用 Extra Attributes>Use Implicit UVs。如果是金發(fā)，您可能需要在 Arnold 的渲染設(shè)置中增加光線(xiàn)深度值。Ai StandardHair 的 Arnold 文檔是一個(gè)很好的資源。

13.將您的渲染帶到 FaceApp

下一步是在 Maya 中渲染角色的前視圖并在 FaceApp 中打開(kāi)它。對(duì) AI 產(chǎn)生最佳效果而言，擁有相對(duì)直視的面部非常重要。在 FaceApp 中打開(kāi)渲染后，您可以開(kāi)始使用頭發(fā)設(shè)置來(lái)了解如何改進(jìn) XGen 頭發(fā)。注意頭發(fā)是如何成束的，并相應(yīng)地調(diào)整 XGen 修改器。您還可以添加雀斑并嘗試在 Substance Painter 或 Photoshop 中匹配它們。FaceApp在這個(gè)過(guò)程中最重要的功能是獲取一個(gè)自然微笑的參考。從“微笑”選項(xiàng)卡中選擇您喜歡的那個(gè)。現(xiàn)在您有了一個(gè)可以在雕刻微笑時(shí)使用的參考。最好的部分是生成的圖像完全匹配相機(jī)角度。但是，請(qǐng)記住 AI 可能會(huì)稍微修改照明和相機(jī) FOV，因此嘗試完全匹配參考可能并不理想。如果有幫助，您始終可以選擇將您的照明與參考相匹配。

14/15.塑造微笑

塑造微笑可能是這個(gè)過(guò)程中最難的部分。但不要放棄！我花了幾個(gè)星期才把它弄好，但它也教會(huì)了我很多關(guān)于面部解剖學(xué)的知識(shí)。有時(shí)，您應(yīng)該將雕刻導(dǎo)出到 Maya 并將其與 FaceApp 生成的參考進(jìn)行比較。將您以前的渲染、新渲染和參考作為 Photoshop 圖層進(jìn)行切換是一個(gè)好主意，您可以打開(kāi)和關(guān)閉這些圖層。這樣您就可以查看您的最新更改是否讓您更接近參考。在進(jìn)行比較時(shí)，最好在 Maya 中也包含牙齒幾何形狀?，F(xiàn)在，只需使用一些 SSS 做一個(gè)簡(jiǎn)單的 Ai StandardSurface 著色器，以大致匹配參考中的牙齒。嘗試將牙齒的位置與參考完美匹配，并在 ZBrush 中保持相同的位置。

雕刻時(shí)，仔細(xì)檢查在原始渲染和 FaceApp 圖像之間切換時(shí)面部的哪些部分移動(dòng)。嘗試使用移動(dòng)畫(huà)筆匹配 ZBrush 中的移動(dòng)。了解微笑時(shí)肌肉的運(yùn)動(dòng)有助于了解什么在參考中尋找。其中一些肌肉會(huì)膨脹，您需要通過(guò)雕刻來(lái)匹配它，例如，使用標(biāo)準(zhǔn)刷子。注意臉頰如何抬高，使眼睛更加閉合。即使從后面看，適當(dāng)抬起的臉頰也會(huì)使角色看起來(lái)像是在微笑。下牙被拉回來(lái)，所以你需要調(diào)整牙齒的幾何形狀以匹配它。嘴巴區(qū)域很可能是最難糾正的部分。請(qǐng)記住，您始終可以覆蓋圖像的一部分以評(píng)估該人是否仍然看起來(lái)像在微笑，并確認(rèn)其他區(qū)域是否已經(jīng)工作。對(duì)于嘴，請(qǐng)注意下唇被壓在下齒上，以及唇角如何被拉回牙齒周?chē)?。因?yàn)樽齑奖焕L(zhǎng)，皺紋也變得不那么明顯，尤其是在下嘴唇上。在平滑皺紋的地方做一個(gè)圖層，然后將圖層強(qiáng)度調(diào)整到所需的值。

16.牙齒著色器

為了真實(shí)的微笑牙齒也需要高度逼真。幸運(yùn)的是，F(xiàn)aceApp 生成的參考顯示了牙齒，允許您微調(diào)著色器，直到結(jié)果與參考匹配。像皮膚一樣，牙齒也使用 SSS 來(lái)獲得柔和的外觀，因此將次表面權(quán)重設(shè)置為 1。注意牙齒的尖端比其他的更半透明。對(duì)于這種效果，使用頭部掃描牙齒模型附帶的半透明貼圖并將其連接到 SSS 各向異性。和之前一樣，使用帶有遮罩的 aiColorCorrect 節(jié)點(diǎn)分別調(diào)整牙齒和牙齦的基礎(chǔ)顏色。如果牙齒和牙齦在它們自己的紫外線(xiàn)島上，那么涂上這樣的面膜應(yīng)該很簡(jiǎn)單。將調(diào)整后的顏色連接到 Subsurface Color 和 Subsurface Radius 并調(diào)整 SSS 比例。將您的渲染與 AI 生成的參考進(jìn)行比較可能表明從牙齒到牙齦的過(guò)渡過(guò)于尖銳。要柔化該過(guò)渡，您可以在 ZBrush 中創(chuàng)建過(guò)渡網(wǎng)格。遮住牙齒和牙齦之間的區(qū)域，選擇Subtool>Extract。選擇合適的厚度并單擊接受?，F(xiàn)在提取的部分在一個(gè)新的子工具中。在那里，您可以使用變形>拋光來(lái)平滑幾何。如有必要，繼續(xù)使用手動(dòng)雕刻工具進(jìn)行精煉。使用 Zplugin>UV Master>Unwrap 為網(wǎng)格生成 UV。使用您最喜歡的紋理工具為邊緣繪制不透明蒙版，以便獲得柔和的過(guò)渡。在 Maya 中，為網(wǎng)格添加 aiStandardSurface 著色器并將不透明蒙版連接到不透明度輸入。然后將 Subsurface Weight 設(shè)置為 1 并嘗試使用 Subsurface Color、Radius 和 Scale 直到過(guò)渡看起來(lái)正確。如有必要，修改 Specular Roughness 和 IOR。如果次表面效果洗掉了太多細(xì)節(jié)，那么您總是可以使用法線(xiàn)貼圖恢復(fù)一些細(xì)節(jié)。

17.角色姿勢(shì)

要獲得更自然的外觀，請(qǐng)稍微旋轉(zhuǎn)并傾斜頭部。您可以通過(guò)將附加到頭部的所有內(nèi)容分組并旋轉(zhuǎn)整個(gè)組來(lái)做到這一點(diǎn)。然后使用 Maya 雕刻工具恢復(fù)頸部區(qū)域，使其看起來(lái)不像整個(gè)身體都在跟隨。

18.添加服裝

角色仍然需要一些衣服。您可以從頭開(kāi)始創(chuàng)建一套服裝，也可以修改現(xiàn)有的一套以使其合身。我的作品基于 David Zavala 在 ArtStation 上銷(xiāo)售的產(chǎn)品。使用移動(dòng)畫(huà)筆移動(dòng)衣服，直到它適合角色。要獲得更個(gè)性化的外觀，您可以使用 Substance Painter 來(lái)試驗(yàn)不同的面料。如果您訂閱了 Adobe Substance 3D，那么您就有足夠多的織物材料進(jìn)行測(cè)試。如果您不穿長(zhǎng)袖衣服，則需要單獨(dú)的手臂幾何形狀。為此，您可以使用 Daz 角色幾何的一部分，并嘗試使用 aiColorCorrect 再次將皮膚顏色與頭部匹配。讓衣服和頭發(fā)覆蓋從頭部網(wǎng)格到手臂的過(guò)渡，使這個(gè)過(guò)程更容易。要為衣服添加最后的潤(rùn)色，您可以使用與創(chuàng)建桃色絨毛相同的方法在織物上添加一些松散的線(xiàn)。

19.在 PHOTOSHOP 中調(diào)整最終渲染

最后一步是在 Photoshop 中進(jìn)行任何可選調(diào)整。例如，嘗試調(diào)整色階和色彩平衡。選擇顏色查找過(guò)濾器也可能會(huì)產(chǎn)生一些有趣的結(jié)果。使用暈影還可以為肖像增加更多焦點(diǎn)。通過(guò)使用大的軟筆刷在最頂層的邊緣添加黑色來(lái)做到這一點(diǎn)，然后將圖層模式設(shè)置為正片疊底并降低不透明度以柔化效果。