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次世代游戏材质贴图及其制作详解
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次世代游戏角色教程之日本将军头部模型篇
11-30-2009
　　次世代游戏角色教程之日本将军头部模型篇
　　制作经验总结:
　　这个日本武士是按照次世代游戏角色的制作方式进行绘制的，很难说已经完成了这次制作，因为时间关系，有很多地方甚至是我自己也不够满意的。比如这个角色的头部是我在教学过程中制作的，没有固定的参考，肯定还会有不足之处。不过在这次的创作中，我也解决了很多在以前的项目制作中没有解决的问题，克服了很多以前没有遇到过的困难，在下面的篇幅中，我会把这个角色从0到完成的整个制作过程，通过较简练的语言和大量的截图进行一系列的讲解，希望这个制作流程能给大家一些启发，让想学习次世代游戏技术的朋友们得到一些益处，让我们共同进步!!^^
　　角色简介:
　　首先给大家看看这个角色的一些模型截图，让大家对模型的最终效果有所了解。
　　我给这个角色命名为日本将军，这些角色都有一定历史背景，以新幕府时期日本的武士，将军，足轻为原型，配上一点艺术加工来整体效果。很多地方肯定是与历史上的日本盔甲有些出入，人物的体型上也稍做了一些修改。
　　制作这个角色模型所涉及的工具包括Maya2008, ZBrush3.1，Photoshop等，制作过程是按照次世代游戏角色的制作方法进行，每个角色都用了若干张的法线贴图(Normal map),灯光贴图(Occ map),漫反射贴图(Diffuse map)以及高光贴图(Specular map)。
　　电脑配置如下:
　　CPU:Q8200
　　主板：华硕P5Q (黑色版）
　　内存：金邦黑龙 DDR2 800 2G * 2
　　显卡：影驰9800GT 黑将版 （1G）
　　硬盘：希捷500G 单碟
　　电源：TT500 A 金刚
　　机箱：酷冷至尊——毁灭者
　　微软光电极动 800 套装
　　显示器：Dell UltraSharp 2209WA
　　数位板：CTE-650/T0-F
　　这个头部模型的制作包括以下这几个阶段:
　　前期角色设定:包括角色背景资料的收集，角色参考图的选定，以及整个角色的制作时间安排等。
　　头部高模的制作过程（1天）
　　头部低模的制作过程及UV的拆分（0.5天）
　　贴图烘培（0.5天）
　　一.前期角色设定:
　　在进行一个3D角色的制作之前一定要对整个角色的所有背景资料进行详细的收集整理工作，这是一个非常繁琐的过程，但只有认真对角色的背景进行策划，才可能制作出一个有血有肉的人物来。毕竟一边空想，一边制作，一边修改，这样的作品可能不具备完整性。
　　这个角色的原型是日本新幕府时期的将军，年纪大概在40岁左右，我希望这个角色能体现出一个多年出生入死于战场的形象，外表冷酷，沧桑，还要有一丝狡诈。发型按照日本的贵族盘头的发饰进行制作。身高定位在180cm左右。全身着装包括头盔，羽振织，铠甲，其他道具等。在制作初期，我收集了很多的日本铠甲资料，而且专门对幕府时期的日本盔甲进行了一点研究，才最终确定了角色的所有细节。
　　下面是我的一些参考图，左边这张韩老师画的一张头部参考图。
　　二.高精度模型的制作过程:
　　这个全身角色最终完成的high-mesh在1500万三角面左右，low-mesh在1万三角面左右，头部high-mesh在150万三角面，low-mesh2500三角面，这个角色的制作过程比较繁杂，现在对整个次世代模型的制作顺序做一个总结:
　　我们有两种方法来制作次世代角色模型
　　A. High mesh--low mesh—Normal map,Occ map—Diffuse map，specular map等;
　　这个方法的优点是，烘培出来的N map和O map效果非常好，便于贴图的烘培，但它有一个缺点，就是制作high mesh的工作量偏大。
　　B. Low mesh—Diffuse map—High mesh—Normal map,Occ map—Diffuese map,specular map等；
　　这个方法的优点是，有了已经画好的Diffuse贴图，我们可以直接按照上面的纹理在ZBrush里进行绘制，会成倍的提高制作速度，但它也有一定的局限性，比如烘培出来的N map往往很难和画好的Diffuse map相匹配等等。
　　我个人比较偏向前者，而且前者可能更容易保证模型的制作质量，也便于对高模进行修改。当然我们也可以通过Photoshop等软件进行normal map等制作。
　　我把这个模型的制作流程分为头部篇，躯干篇，四肢篇这三部分。
　　头部篇：
　　1. 头部中模:
　　头部的做法其实没有太多技术可言，在这里还是要老生常谈的来讲一点头部结构和布线知识。在制作之前，我们要清楚一点，我们首先要做的是一个中等精度的头部模型（mid-mesh），当头部mid-mesh完成之后，我们把它放进ZBrush里面进行处理就可以得到一个高精度模型(high-mesh)，而把这个mid-mesh适当的减少一些线就可以得到一个最终在引擎里运行的低模(low-mesh)。
头部的做法有很多种，这可能是大家都已经熟知的，有从立方体(cube)开始创建的，也可以从球体(sphere)开始创建。
　　我个人比较习惯由一个sphere开始创建。
　　原因是这样的，人头有一半多的体积是颅骨，而颅骨的形体基本上像一个sphere,我们要用最顺畅的环形线来塑造颅骨。
有了这个最基础的sphere以后，把它沿着z轴旋转90度，把这个sphere的两极位置放置于我们要刻画耳朵的地方，这样我们可以用最复杂的线，来刻画最复杂的形体。
　　我们对这个sphere进行modify菜单中的freeze transformations命令，将物体的坐标归零。然后将这个头进行一些缩放的操作，来刻画出头部的大形。
　　删掉一半，并对另一半进行复制。然后继续调整模型。
　　在下面的制作过程中，我们要掌握一些观察方法。在制作模型之前，要对参考图进行分析，我们中国人习惯用汉字对人脸进行概括，比如国字脸，申字脸，由字脸，以及瓜子脸等。可以用下面这种方法来概括形体。
　　要从各个角度来观察头部的最高，最低，最前，最后点，并在3D模型上进行塑造。通过对面部骨点的概括，来定位五官的位置。
　　现在，我们要对五官进行深入刻画，这需要对面部拓扑布线有所了解，因为这个mid-mesh以后要被导入ZBrush进行纹理制作，所以布线要适合ZBrush处理。
　　我们要明白一点，一定要用模型上最复杂的布线来刻画最复杂的形体（比如人的五官），而对比较简单的部位，可以用一些简练的布线来描绘（比如颅骨和后颈）。处理布线的时候，需要按照口轮匝肌和眼轮匝肌的形状排布上整齐的环形线。当然，很多人也可以在ZBrush中用很简单的模型处理出非常复杂的模型。但我以后要用这个mid-mesh减线制作出一个low-mesh，所以我在制作前期就对布线有比较高的要求。
　　继续对结构进行刻画。
　　最后在对这个模型进行检查，这在项目中是非常重要的，例如对五边面的检查，对废点的清理，对坐标的整理等。
　　2. 头部高模:
　　一切检查完毕，就可以将这个模型以obj格式导出进ZBrush制作纹理。
　　我会在ZB里进行以下几个方面的制作:结构的细节处理，毛孔纹理的制作，包括胡须，眉毛，头发等。
　　首先我们要对头部的结构有所了解。然后我们要按照肌肉走向，对模型进行刻画。头部模型的技术含量并不是很高，关键就在于对形体的把握和对结构的刻画。
　　接下来我们来观察面部的毛孔特征。由于受到真皮组织的影响，面部各部位的毛孔
　　形状也完全不一样，比如鼻头和下颚上的毛孔会显得粗大一些，耳朵上的毛孔会显得微弱一些，当然每个人都不一样，也会有很明显的个体差异。所以我们要多观察照片，甚至对着镜子来观察自己的脸部特征。
　　我的毛孔制作会从浅入深的进行，先用出现比较普遍的毛孔笔刷进行绘制，在全部铺满以后，再用一些特殊的毛孔笔刷进行绘制。但注意，越靠近模型绘制后期，越要尽可能的手动进行绘制，其实只有用手动的方法才能最好的保证模型效果的自然和变化，不会显得呆板。
　　毛孔完成以后，我们需要进一步对结构进行刻画，因为加入了毛孔以后，很可能会破坏原来结构的完整性。
　　继续深入，我很喜欢用mask和其他一些辅助工具来进行细节的制作。我是这么画头发的。
首先按住Ctrl键，在头顶绘制出头发的区域，制作前要观察发迹线的走向，而且随着年龄的增长，发迹线会逐渐向后推移。这些日本角色的发迹线比较有特点，虽然不大美观，但确实比较容易处理。通过ViewMask按钮可以关闭mask的颜色。
　　反转mask，通过inflat对模型进行挤压，作出头发的厚度。
　　继续修整，进行柔化处理，慢慢的把头发调整到最好的状态。
　　继续进行处理，在这里我增大笔刷压力对头发的走向进行处理，如果觉得模型面数过高而不易处理的话，也可以打开stroke下面的lazy mouse进行制作。
　　一个高精度模型制作完成了。如图，类似的模型还有这么几个，都是用这样的方法完成的。
　　3. 头部低模:
　　有了一个high mesh，low mesh的制作就会简单很多。我导出5级的obj格式模型进入maya作为high mesh。然后再导出1级模型用来制作low mesh。
　　现在开始处理模型布线，这个步骤不难，因为在开始已经把模型的布线做得相当顺畅了。现在只要只当的删掉一些线，再清理一下模型就ok了。
　　注意对眼角，嘴角的处理，要尽可能的把这些地方的布线理顺，减少多星点，避免大于四边的面，因为今后如果如果涉及到动画绑定，对这些部位的布线要求是相当高的。
　　4. UV拆分:
　　我的UV拆分工作完全是用maya默认的一些工具完成的，比如Planar mapping,Cylindrical mapping, unfold UV,relax UV等等。
　　首先根据头部的形状给它一个最适合的UV投射，我选用Cylindrical投射，就是圆柱体投射。UV接缝留在了后脑的中线位置。
　　通过观察，我发现大部分拉伸出现在鼻底，下巴，头顶的位置，对这些地方，我们可以对每个局部采用Planar mapping，分别把它们展开，再拼合在一起。
　　人头的UV很难完全平展，拉伸是再所难免的，需要我们把拉伸藏在隐蔽的位置。
　　人头是一个非常复杂的结构，除了头部，还包含有很多附件，如上下牙床，舌头，口腔，晶状体，泪腺…..
如果你想以后为角色做出动画，就要注意对附件的处理。 5. 贴图烘培:
　　接下来是Normal map和Occ贴图的bake。在次世代游戏中，high mesh数以千万面的细节都是通过法线贴图来传递给low mesh的,所以这个步骤的效果直接影响引擎中实时显示的角色效果，假如这个步骤不尽如人意的话，高模做得再好也是徒劳。
　　介绍一些我常用的bake方法，都是我常用的。当然，游戏技术是在不停发展和快速更新的，有很多新的技术需要我们持之以恒的研究和学习才不至于落伍。
　　我通常使用的bake 方法有:
　　Maya默认bake，即使用maya 软件rendering模块中Lighting/Shading菜单下的Transfer Maps选项进行bake。
　　这个方法的优点是出错率比较低，操作比较简单，但它的突出问题就是渲染速度慢。
　　Turtle海龟插件bake，即使用maya 软件的海龟插件进行bake，这也是我个人比较偏好的，以前在公司进行次世代游戏项目制作时一直用这个方法，速度比较快，但设置相对麻烦一些，对高低模之间的距离要求也比较严格。
　　在3D Max中bake贴图，这也是一种比较快速的方法，效果也相当不错。
　　另外，我们还可以用很多其它的方法进行贴图的bake，比如用Crazy bump对各类贴图进行转换，或者用Photoshop 插件转换等等。
　　我用的是Turtle for Maya 4.1。
　　打开render setting面版，对海龟参数进行设置，首先要把渲染类型设置为Surface Transfer.。然后对采样值进行设置。
　　在Surface Transfer中加载high mesh和low mesh，指定一下输出路径，就可以开始渲染了。
　　Occlusion map的制作相对复杂一点，我们要在物体的下面创建一个平面，来模拟地面的光线反射，这样在物体上才能够投射出更多更漂亮的细节来。
　　最后海龟中加载Occ材质球就可以进行 Occlusion map的渲染了，我的渲染效果如下所示。
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