建立可信的人頭模型

二、開(kāi)始建模前的準(zhǔn)備
在進(jìn)入建模之前，我研究了怎樣獲得好的參考圖片或是繪制的概念圖。這些東西對(duì)我們后期的建模有非常重要的作用，參考圖片和概念圖的質(zhì)量將直接影響到我的模型的準(zhǔn)確性。如果我們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中犯了錯(cuò)誤，那將在建模的時(shí)候遇到很多問(wèn)題，可能我們模型會(huì)在匹配正面的圖片，但側(cè)面確看起來(lái)不是那么回事。這些錯(cuò)誤將耗費(fèi)我們大量的時(shí)間去修改。

如果我們要使用真人的照片來(lái)做參考，那么照片的角度是非常重要的，否則我們的模型將是錯(cuò)誤的，而我們會(huì)不得不花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)調(diào)整。另外我們也要考慮到照相機(jī)的焦距，焦距越長(zhǎng)越接近我們參考模型用的視角。然而從理論上說(shuō)因?yàn)橐暯堑淖兓�我們得到的照片總是和真人有區(qū)別的，我們參考圖片做冊(cè)模型會(huì)比真人略胖，當(dāng)然這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)后期的修改來(lái)解決。另外我們還需要考慮圖片上燈光，太亮或太暗的光線的圖片會(huì)隱藏很多細(xì)節(jié)，所以我們不能使用。

比較差的參考圖片，盡量不要使用下面這樣的圖片

圖片1

比較好的參考圖片

圖片2

在Maya里建立參考圖片因?yàn)橐暯堑牟町�，我們無(wú)法直接從照相機(jī)獲得直接用于Maya的參考圖片，我們應(yīng)該在Photoshop中進(jìn)一步修正我們需要的圖片。

下面的正側(cè)面細(xì)節(jié)不能匹配

圖片3

我們通過(guò)修改讓圖片匹配

圖片4

三、布線的規(guī)劃和拓補(bǔ)
在建模前，我們需要對(duì)模型的布線進(jìn)行規(guī)劃，否則我們將獲得很多不必要面、三角面或是超過(guò)四邊的面等等。在一開(kāi)始我們可以勾勒出頭部的主要形狀，然后以邊為基礎(chǔ)制作良好的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。

圖片5

為什么要這么做？
因?yàn)楹玫耐匮a(bǔ)結(jié)構(gòu)一方面決定了頭部的主要特征，另一方面也可以讓頭部特寫動(dòng)畫和表情動(dòng)畫更加準(zhǔn)確和真實(shí)。如果我們搞砸了頭部的拓補(bǔ)，那么會(huì)讓我們的動(dòng)畫看上去很不真實(shí)和自然。另外好的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)也可以讓我們用更上的面來(lái)表現(xiàn)真實(shí)自然的頭部模型。

圖片6

三點(diǎn)一：人臉的拓補(bǔ)

那么什么是好的拓補(bǔ)？我們?cè)鯓硬拍苤�道什么是好的什么什么是壞的？為了回答這個(gè)問(wèn)題我們應(yīng)該先去看看人頭的解剖。應(yīng)該看下人頭的形狀、肌肉和頭骨的組成、鼻子和嘴唇肌肉的折疊。

圖片7

圖上的這些肌肉能夠幫助我們確定形狀或是表面的拓補(bǔ)，我們應(yīng)該盡量了解它們。它們是面部表情的主要來(lái)源。

面部的肌肉是如何工作的：
我們可以想象是一個(gè)泡沫躺在一個(gè)有厚厚橡膠板的桌面上。當(dāng)我們拉起一部分時(shí)候會(huì)表面會(huì)形成皺紋。

圖片8

因此，我們說(shuō)形成拓?fù)涞幕�礎(chǔ)是是面部的肌肉，這需要我們?nèi)ズ煤昧私饧∪夂兔娌拷馄蕦W(xué)。但是我們制作的模型不可能是完全真實(shí)的，如果試圖去制作每塊肌肉和皺紋，這將導(dǎo)致我們的制作工作進(jìn)入活胡同。我們最好適當(dāng)?shù)目鋸垐D片上的皺紋。

圖片9

三點(diǎn)二：拓補(bǔ)
這是我們應(yīng)該如何對(duì)參考圖像進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)素描基本的例子。
紅線是主要的皺紋

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藍(lán)線是邊的布置

在解剖上人類的面部結(jié)構(gòu)的99%是相似的，拓補(bǔ)不會(huì)發(fā)生重大的變化，所有下面這些好的和壞的例子都可以分析和參考。

好的

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壞的

圖片12

三點(diǎn)三：建模的規(guī)則
人臉的建模也是有規(guī)則的，簡(jiǎn)單歸納一下：
1、盡量使用少的面制作模型
2、盡量使用四邊面，必要的時(shí)候也可以使用三角面，只要不影響動(dòng)畫。
3、盡量避免五星或多星，實(shí)在無(wú)法避免就把它們放置在不容易看到的位置。

圖片13

4、四邊面盡量保持豐滿的四邊正方形，減少菱形或細(xì)長(zhǎng)的面。
5、邊最好不要橫跨表面，最壞的情況是邊正好和表面成45度的交叉，如下圖：

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越是的多的邊和面越是能讓我們的模型更真實(shí)，但是多的面讓我們很難編輯模型，比較合理的方法是：制作兩個(gè)級(jí)別的模型。使用高級(jí)別的模型的細(xì)節(jié)生成法線和置換貼圖，然后賦予低級(jí)別的模型。

四、建模
建模沒(méi)有固定的規(guī)則，有很多的方法，每人都可以采用自己認(rèn)為舒適的方法，下面是一些我知道的方法：

四點(diǎn)一：多邊形建模
多邊形建模是目前最流行最基本最直接的建模方法，它有多種不同的開(kāi)始方式。.

圖片15

如圖，這是從原始的形狀開(kāi)始（可以是立方體、也可以是球等），圖上就是通過(guò)修改原始的立方體來(lái)獲得人頭的的基本網(wǎng)格，然后再在增加更多的邊和面來(lái)制作眼睛、鼻子、嘴等……。

圖片16

從曲線開(kāi)始，有的人喜歡從曲線開(kāi)始，通過(guò)參考圖片的參照形成基本的頭部網(wǎng)格，分別擠出其它部分后，最后成為完整的臉部模型。

圖片17

從平面（Plane）開(kāi)始，利用平面粗略的拓補(bǔ)切割加線，一旦形成基本的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)后，配合側(cè)面的參考圖片拉點(diǎn)，最后形成面部的模型。

四點(diǎn)二：細(xì)分建模

圖片18

 這也可以被稱為多邊形建模，沒(méi)有多少人選擇這個(gè)方法。一開(kāi)始它同樣也是多邊形來(lái)制作基本的模型，當(dāng)完成后通過(guò)細(xì)分層級(jí)來(lái)制作更多的細(xì)節(jié)，在編輯的過(guò)程中我們可以來(lái)回的編輯不同的頂點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是層極結(jié)構(gòu)的工作流程，當(dāng)我們需要改變頭部基本形狀時(shí)可以輕松編輯第一級(jí)的頂點(diǎn)，而不用受高細(xì)節(jié)級(jí)別頂點(diǎn)的干擾。另外低級(jí)別時(shí)模型的拓補(bǔ)不需要非常完美，我們可以在高級(jí)別來(lái)修正，而且不會(huì)丟失任何細(xì)節(jié)。

四點(diǎn)三：Nurb建模

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 Nurb用來(lái)制作汽車摩托車等是非常強(qiáng)大的。但是如果用來(lái)制作頭部模型或是其他的有機(jī)物，需要取決于我們對(duì)Nurb工作流程的善于使用和熟悉。通常我們將Nurb制作基本的人頭模型，然后將模型轉(zhuǎn)為多邊形或是細(xì)分來(lái)進(jìn)一步制作。

四點(diǎn)四：ZBrush/Mudbox造型建模

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 ZBrush/Mudbox造型建模是人頭模型制作的另一個(gè)方法，我們可以用Z球或是其他任何粗糙的基本人頭模型開(kāi)始，然后進(jìn)行雕刻和補(bǔ)充細(xì)節(jié)，當(dāng)我們滿足模型的細(xì)節(jié)后，我們可以使用拓補(bǔ)工具創(chuàng)建一個(gè)級(jí)別低的模型，并且和高級(jí)別模型特征基本相同。
這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是我們可以使用數(shù)百萬(wàn)的面來(lái)制作模型，而且在建模時(shí)只考慮模型的制作而不去考慮拓補(bǔ)，可以先建模后拓補(bǔ)。此外高細(xì)節(jié)的模型可以用來(lái)生成法線、置換等貼圖來(lái)用在后面的流程里。

缺點(diǎn)是需要大量的時(shí)間，我們需要制作高細(xì)節(jié)的模型也需要制作低細(xì)節(jié)的模型，另外還需要有良好的雕刻技能 ，良好的造型能力，當(dāng)然我認(rèn)為這些缺點(diǎn)不能稱為缺點(diǎn)。這是非常好的方法，現(xiàn)在很多人都在使用。

說(shuō)一下我自己的建模流程：用Maya制作基本的頭部模型，然后使用ZBrush雕刻，使用拓補(bǔ)制作低級(jí)別模型并輸出，并使用ZBrush輸出法線和置換貼圖。

五、常見(jiàn)的錯(cuò)誤和技巧
盡管我們使用了不同的建模方法，但是有一些常見(jiàn)的錯(cuò)誤需要我們注意

五點(diǎn)一：眼區(qū)

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眼睛是心靈的窗戶，它是2D和3D中最重要的部分，觀眾總是首先看角色的眼睛，它讓角色的臉部具有鮮明的性格特征。我們需要在眼睛部分花去額外多的時(shí)間。
眼瞼如果直接和眼球相交看起來(lái)不是很自然。我們需要在眼瞼和眼球相交的地方形成一個(gè)厚度。如圖藍(lán)線畫出來(lái)的部分。

圖片22

 眼睛的眼角必須通過(guò)建模制作出來(lái)，否則會(huì)看上去形成一個(gè)洞。最好和眼區(qū)做成統(tǒng)一的的網(wǎng)格。.

圖片23

 上眼瞼的建模也經(jīng)常有人會(huì)犯錯(cuò)誤，直接在眼區(qū)周圍做一圈直接環(huán)線，而實(shí)際在，并不是一圈環(huán)線，在眼角的部分有一個(gè)小面打破了這圈環(huán)線。

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 從遠(yuǎn)距離看這些細(xì)節(jié)并不明顯，但是一旦靠近觀察，這些細(xì)節(jié)將讓眼睛更加真實(shí)和深情。

五點(diǎn)二：眼球
先來(lái)看一下比較差的眼球模型

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 真實(shí)的眼睛照片

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 眼球是經(jīng)常被低估的模型部分，他們通常只用一個(gè)球體來(lái)表現(xiàn)眼球，這讓眼睛看上去象機(jī)器人的眼睛。而現(xiàn)實(shí)中我們可以看到眼球是在眼睛更深的部分并有反射。我們仿照真實(shí)眼睛的解剖，使用兩個(gè)不同的模型來(lái)表現(xiàn)眼球。這兩不部分可以是角膜和眼睛球。

角膜是一個(gè)球體，它是透明的，中心部分有更大彎曲，在上面有高光、反射甚至折射。眼睛球也是一個(gè)球體，但是中心向內(nèi)凹，形成虹膜；這樣可以讓我們的眼球更加真實(shí)可信。

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在眼球和眼瞼之間的眼水部分也可以建模，讓我們的眼球更真實(shí)。

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五點(diǎn)三，眼淚和睫毛
人的下眼睫毛少于上眼睫毛，內(nèi)眼角的淚腺也是眼睛重要的組成部分。

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我發(fā)現(xiàn)很多人喜歡用平面紋理來(lái)模擬睫毛，這樣會(huì)讓睫毛顯示的很平，效果不好。也有的人喜歡用毛發(fā)系統(tǒng)或發(fā)毛插件來(lái)做睫毛，這樣的效果也不好，最好的方法還是使用多邊形來(lái)制作睫毛。多邊形眼睫毛有更好的外觀和更好的陰影。

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我們可以使用Maya的毛發(fā)系統(tǒng)或是插件先來(lái)制作睫毛，然后將他們轉(zhuǎn)為多邊形。我使用Maya的paintFX來(lái)制作睫毛，然后將他們轉(zhuǎn)為多邊形。同時(shí)我也保存一份paintFX來(lái)制作睫毛，這樣我可以隨時(shí)修改睫毛的參數(shù)。

五點(diǎn)四 鼻子和嘴唇
鼻子和嘴唇在臉上都是最微妙的形狀，要想做好關(guān)鍵在于了解這兩個(gè)部分骨骼和肌肉的形式。

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下面這些圖片展示了這兩部分好的模型拓補(bǔ)。

圖片32

下面是比較差的鼻子和嘴的拓補(bǔ)

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五點(diǎn)五：下巴
下巴方面我們應(yīng)該采取方形區(qū)域連接邊線的結(jié)構(gòu)，這樣我們可以更容易的調(diào)節(jié)下巴的結(jié)構(gòu)。下巴的邊緣線應(yīng)該終止在耳朵的位置，這樣可以讓我們的下頜骨看上去更漂亮。

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五點(diǎn)六 耳朵
耳朵是個(gè)棘手的部分，它有大量的螺旋的形狀，如果不注意會(huì)用去大量的面。通常的做法是將耳朵單獨(dú)制作，然后再調(diào)整來(lái)適合整個(gè)臉的拓補(bǔ)。在縫合頭和耳朵的時(shí)候可能會(huì)有一些三角面，但是不容易看到，所以這沒(méi)有什么關(guān)系。另外單獨(dú)制作的耳朵模型可以用于各個(gè)頭部。

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六、優(yōu)化
時(shí)刻記著，我們現(xiàn)在的模型是否適合后面的流程，在進(jìn)入下一個(gè)步驟前多花時(shí)間檢查模型的拓補(bǔ)。讓我們的工作在后面變的更容易。
盡可能的保持模型左右對(duì)稱，除非臉左右有很大的的區(qū)別，這樣可以方便展UV。

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總結(jié)：
人臉建模是3D圖形的共同話題。 可以說(shuō)人臉建模是簡(jiǎn)單的，但困難在于真實(shí)的細(xì)節(jié)和形狀的和諧。有時(shí)一個(gè)小小的變化可導(dǎo)致巨大的差異，有時(shí)也很難評(píng)估臉上的表情對(duì)還是錯(cuò)。如果看起來(lái)不對(duì)，這部分又應(yīng)進(jìn)行怎么樣的修改？一個(gè)真實(shí)成功的人臉模型 ，取決于紋理，著色和照明，但如果沒(méi)有一個(gè)真實(shí)的模型基礎(chǔ)，永遠(yuǎn)無(wú)法成功做出真實(shí)的人頭模型。