3DSmax角色全攻略之Shaghair让头发飘起来

布丁

3dsmax角色全攻略之Shaghair让头发飘起来

第一章：关于毛发动画的制作
说到毛发动画的制作，大家一定会想到《最终幻想》系列游戏和电影的女主角，不论作品的成败，从技术上讲，它代表着当今最先进的3D技术。每个爱好3DCG的朋友都会以此作为目标来奋斗！
从目前我们所知道的技术来说，当今最好的软件softimage XSI、maya、Lightwave、3DSmax、poser和日本的Shade都可以制作出逼真的毛发动画来，其中以MAYA、3DSmax和Lightwave最有名气。从制作的手段来说大至分为贴图法、实物粒子和渲染粒子三种，从毛发动画的控制来说则分为手动调整、骨胳控制和扭曲控制三种方法。下面先对毛发动画的控制手段和控制方法作简单的介绍：
第一节：毛发动画的制作手段
1、贴图法
贴图法是现在被广泛采用的一种毛发的制作手段，不管在哪个软件上都可以用这个方法。它是通过过渡色贴图、凹凸贴图、透明贴图、高光贴图加上材质的控制来实现逼真的效果的。
这种作法的优点是制作简单，容易上手；它被广泛应用与制作3D游戏和低分辨率影视上面。但它也有明显的缺点，就是对渲染器的透明贴图渲染要求高，一些较低版本的软件在渲染后，会出现穿帮的情况，如下图示。
如果要渲染不穿帮，就必须使用较高版本的渲染器，另外由于使用贴图法制作头发通常是使用面片模型或NURBS面片，所以一般会对面片使用双面材质，这也会使渲染的时间成十倍地增加（相信对MAX熟识的朋友会知道，如果在MAX中使用双面材质，再加上使用光线跟踪渲染的时间是多么让人难受！）
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2、实物粒子
实物粒子的方法也是可以在任何软件上都可以实现的，它又可以细分为样条线阵和样条线粒子两种。前者在香港影片《风云》中得到应用，制作者为了表达每根头发的飘动，不得不花费浩大的时间来调节每根头发的运动，据说光是片头的一段半分钟的头发飘动动画就花了一组30人近半年的时间，太可怕啦！后者是通过将样条线作为粒子种在模型的皮肤上，3DSmax的免费插件Pw_hair就是这种做法，它在调节毛发上简单得多，而且由于是发射粒子，可以加入如风力、噪波和重力等扭曲控制。
不论使用以上哪种方法，都可以作出相当逼真的毛发效果，是属于电影级的渲染制作方法。但它们也有着最明显的缺点，那就是要表达生物的毛发，不是几根毛发，而是成万上亿计的毛发，要完成这样的制作，如果没有重量级的器材，根本无法完成的，它们是这里介绍的毛发制作方法中最耗费资源的一种方法。如果是自己学习之用，不建议大家使用这种方法。下面的这幅作品就是这种作法的代表作品。
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3、渲染粒子
渲染粒子的方法是目前制作毛发的最好方法之一，在软件MAYA、lightwave和3DSmax中都可以实现，到目前为止，MAYA:fur只能渲染一些段的毛发，而在制作长毛发方面，Lightwave和3DSmax都是通过插件来实现的，是这方面的表表者。
渲染粒子实际上是通过建立样条线，加入渲染控制后，再加上专用的灯光，利用对物体阴影的渲染来实现毛发的表达的，也就是说，如果场景中没有加入专用灯光的话，根本就不能渲染出头发来！这种方法的优点是对机器的要求不高（对低精度渲染而言，如果是高精度渲染对机器的要求也很高。），一般情况下可以渲染出相当出色的作品来；而且操作容易，如果对贴图材质运用得好，在操作上可以达到随心所欲的地步！当然世上没有完美的东西，这种做法也有其缺点，那就是材质的问题，由于对Lightwave不太了解，所以只能对MAX中的shag:fur/hair作出评论。从MAX1.2中开始出现的shag，从当初的Shag:fur到现在的Shag:fur/hair，在功能上有很大的改进，渲染质量也有很大的提高，但材质上依然不能很好地表达毛发的质地。下面的两幅作品分别代表现在(lightwave右图，MAX右图)两大软件的渲染粒子水平。
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第二节：毛发动画的控制方法
1、手动控制
手动控制的方法听起来很笨，但确是所有控制方法的基本手段，无论其它方法如何有效，但在细节部份，特别是一些需要特写的时候都必须用手动去控制，而静祯模型就更离不开这种方法。但在一些重复或者散乱的画面时，手动控制就无能为力啦！而手动控制不但要求制作者对操作的熟练，还要求制作者对空间的感知能力和艺术修养有很深的基础，而这也是为什么同样一个模型，在不同的人手里做出的效果有天渊之别的原因。
2、骨胳控制
在所有可以制作角色动画的软件中都可以使用这种方法来控制毛发的飘动。这种方法可以细分为用骨胳控制面片和控制发束两种，而在实际应用中前者使用得较多，代表性的软件有Softimage和MAYA。这种方法更被用作布料的模拟和表情动画。它的优点在于不需要插件，只利用软件本身的IK系统就可以制作动画，《最终幻想》中的女主角的头发除去部分飘散的头发外，其它的头发都是用这种方法来控制的。但它的缺点也是很明显的，《最终幻想》中的女主角的头发看起来就象十几天没洗的头发一样，动起来一块块的，很不自然。而且在操作的时候要编写程式来加以控制，对于一般的人来说是相当有难度的。
3、扭曲控制
同样在软件中有粒子系统，就可以使用扭曲功能对粒子的运动产生影响，我们可以利用这点对毛发加以控制，从而产生随机的飘逸的毛发效果。
在前面提到的三种建立毛发的手段都可以利用扭曲控制毛发效果，面片贴图的方法则需要将模型转成网格模型的模式，加入布料插件计算时才可以加入扭曲控制。可以加入扭曲的功能中最为常用的分别是风力（WIND）、重力（GRAVITY）、导向板（DEFLECTOR）和导向物体（UDEFLECTOR），至于别的扭曲功能则很少应用。
使用扭曲控制的优点是容易控制，动态逼真，而且可以重复使用，不需要太高的机器要求和技术要求，非常适合普及应用，在本篇教材中详细讲述的就是这种方法。但它也有不足的地方，那就是要对毛发分开来控制，以便模拟出真实的效果，这样一来就可能要求我们在同一个毛发物体上应用多个扭曲控制，如果不细心调节会造成混乱。
第三节：综合应用
不论使用什么办法来实现毛发动画，都不能单一存在，因为在实际制作毛发动画的过程中，很可能因为某些镜头的要求而使用不同的制作方法。
也不论使用什么软件，每个软件都有其长和其短，关键是你会用什么软件，对它了解有多少。许多朋友总是在比较软件的高低，而疏忽了对软件的使用和研究，特别是一些初学者，总是盲目地追求高端软件，追求最新的插件，连最基本的软件都不会使用，对其中的功能不甚了了，这又如何能学好3D制作呢？
  在后面将由浅入深地讲述使用Digimation公司出品的经典插件shag:hair来制作出逼真的、飘逸的毛发动画！ 为了顺利进行后面的课程，请先正确安装shag:hair插件。Pw_hair插件是属于实物粒子类！

第二章：毛发动画的制作原理
第一节：初步了解毛发动画
在第一章里，我们了解了毛发动画的几种制作方法，其中以渲染粒子的方法最好和最实用，所以我们将以3DSmax的插件Shag:hair为例，向大家详细讲解毛发动画的制作原理和方法。
为了能更好地学习毛发动画的制作，我们先要了解3DSMAX中的一些关于粒子的基本知识。前面我们已经讲过最常用于毛发动画制作的粒子动态扭曲系统有风力（Wind）、重力或称引力（Gravity）、粒子导向板（Deflector）和导向物体（UDeflector），其实这些粒子系统在MAX1.X时代就已经是软件的自带功能了，只是我们平时很少用到罢了。
那这些粒子体统对我们的毛发动画到底有什么作用呢？其实我们正是利用这些扭曲系统帮助建立毛发飘动的效果。在初学Shag:hair时，由于Shag:hair在MAX2.X的时候还没加入动态系统（Dynamics），所以对Pw_hair（实物粒子毛发系统）产生了浓厚的兴趣，并作出了一个小的毛发动画，也对毛发系统利用粒子动态控制的方法有所了解。由于渲染粒子同样是属于粒子中的一种，所以它会被粒子动态系统影响，我们可以利用它来控制粒子飞行的方向和杂乱性，以达到模仿毛发飘动的效果。但要申明的是，这里介绍的只是如何令毛发飘起来，而毛发的静态则需要手动来控制，还要结合后期制作将各段动画连接成完整的动画。

第二节：了解粒子动态系统
要进入动画课程前，我们必须先了解关于粒子动态的功能，方便后面的制作过程。在MAX4里的版面有了很大的改动，MAX3的Particles&Dynamics（粒子动态）栏目里有齐上面讲到的四个粒子扭曲系统，而MAX4则分开了在Forces（影响力）里的Wind和Gravity，在Deflectors（导向板）里的Deflector和UDeflector。（见右图） 2012-11-13 19:45 上传
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1、引力（Gravity）
见右图，引力的控制项比较简单，分为Force（影响力）和Display（展开面）。
Force（影响力）：
Strength（强度）：设置引力的大小，设置的值越大，引力越大。为0时，无引力；为正时，粒子沿箭头方向偏移；为负时，粒子指向箭头。这个选项在毛发动画中起很重要的作用，我们可以利用他来控制毛发飘动的方向。
Decay（衰减）：可以设置粒子随距离的增大而减少受引力的影响。
Planar（平面）：设置空间扭曲物体为平板方式，上面的箭头指示引力方向。
Spherical（球体）：设置空间扭曲物体为球体方式，粒子将被球心吸引。
Display（展开面）：
Range Indicators（范围显示）：不勾选则隐藏空间扭曲物体。
Icon Size（图标尺寸）：空间扭曲物体的显示尺寸，它不对引力造成影响。
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2、Wind（风力）
见右图，它和引力的选项相比只是多了Wind（风力）选项，和引力相同部分不再重复介绍。
Wind（风力）：
Turbulence（紊流）：随机改变粒子在风中的行进路线，这对毛发动画产生很微妙的影响，使得毛发除随风飘动外，还可以产生一种杂乱的感觉。
Frequency（频率）：在时间上对紊流的影响，当值较小时，紊流平滑而有规则。当值较大时，紊流杂乱而无章。
Scale（缩放）：和频率的设置一样。
在毛发动画里，利用好风力的影响，可以使毛发飘动得很自然。在后面的课程中会详细讲到这点。 2012-11-13 19:45 上传
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3、Deflector（导向板）
见右图，在MAX4里，Deflectors（导向板）有了很大的增强，增加了七种导向扭曲物体，但我们现在只对Deflector和UDeflector作介绍。其它的留在以后再研究吧！
在MAX4中，Deflector（导向板）除原来的Bounce、Width（板宽度）和Length（板长度）外，还增加了多个控制选项。下面为大家仔细讲解。
Bounce（反弹力）：值为1时，粒子保持速度不变；值为0时，粒子碰撞后保持静止；值在0和1之间时，粒子碰撞后会减速；值大于1时，粒子碰撞后会加速（不太可能啊！）
Variation（变化）：调节参数，可以使粒子在碰撞后产生行进轨迹上的变化。
Chaos（混乱）：调节参数可以使粒子反弹角度显得零乱。
Friction（摩擦力）：看来MAX4的确加入了更多的运动力学控制，它可以使粒子相互间产生摩擦而延迟，对一些水流粒子制作会很有用，这里没用。
Quality（质量）：新功能
Inherit Vel（继承速度）：设置粒子的速度继承的特性。
Deflector（导向板）在毛发动画里只在很特别的情况下运用（如脱头盔，头发碰到平面物体等），在本篇教材中不涉及。它更多地被应用于静态毛发的修饰上，如男性短发的侧面，加入挡板可以使头发整齐。2012-11-13 19:45 上传
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4、UDeflector（导向物体）
见右图，UDeflector（导向物体）在毛发动画中起很重要的作用，它的功能和导向板相同，但应用得更广泛，它允许任意指定一个三维物体作为导向板，起到阻挡粒子流的作用。有了这个工具，就可以防止毛发穿透身体啦！这正是很多朋友最为头疼的问题，但告诉大家，他只在动画中才有用哦！至于静祯嘛，还是用手调整吧！
由于它的参数和Deflector（导向板）一样，所以不再细说啦！不同的就是UDeflector（导向物体）中有个Pick Object（选择物体）的按钮，先点选它，再在场景中点击被作为导向物体的三维物体（如身体和头部）。至于它的图标在场景中是不是显示就显得不太重要啦！它的方向和角度都不会对导向产生影响，只是为了方便地选择它来调节参数。
到这里为止，我们已经对粒子动态系统有了初步的了解，在MAX4中引入了更多的导向物体和影响力！
在开始进入下一课前，请大家先下载本教材提供的场景文件，在下一课里，我们将从最简单的模型开始对毛发动画进行讲解。
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第三章：了解Shag:hair的粒子动态设置
大家先别急着看毛发动画的制作，在我们学习前一定要先了解Shag:hair的粒子动态设置里有些什么！见右图，这是MAX3里的Shag:hair设置项，大家可以在Shag:hair展卷最下方找到它。MAX4的选项略有不同，但大同小异。
第一节：General（综合选项）
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Usage（用法）：此栏目里分别设置有No Dynamics（没有动态）、On-The-Fly（飘动）和Pre-Calculated（粒子计算）三个选项。在这里由于我们要对毛发进行动画，所以不选第一项。
On-The-Fly（飘动）是我们这个课程的项目，我们将选择它。而Pre-Calculated（粒子计算）则有与下一节相关，在下面一节里讨论。
Method（方法）：此栏目里有Simple（简单）、Lagrange（固定排列）和Penalty Forces（受障碍影响）（这里是意译，字典都查不到）
  在这里的课程我们将使用Penalty Forces（受障碍影响），以便在后面加入粒子导向物体。
第二节：Pre-Calculated（粒子计算）
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栏目下分别有Calculate（计算）、ReduceKeys（分解关键祯）、Calc+Reduce（计算及分解）和Toss（扰乱计算），这里的具体用法我还没研究，等研究后再和大家讲解。 2012-11-13 19:45 上传
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第三节：Common Properties（共同属性）
在本课程中，这部分是最重要的，基本参数都在这里设置，所以着重讲解。
StartFrame和End Frame是毛发动画中毛发部分产生动画的祯数，我们除在场景中设置外，这里也要设置。
Mass（群束控制）：设置它可以对毛发的零散度加以控制，值越小，毛发就越分散。
CollisionFriction（碰撞摩擦）：调节此参数可以控制毛发模拟一团毛发散开的过程中毛发粒子之间的延迟时间，使毛发动画更逼真。值越大，延迟越久。
CollisionDistance（碰撞距离）：这和Simcloth中的选项差不多，是调节毛发碰撞时的间隔距离，我一般会将它设置为1-2.5。
RandomFactor（偶然因素）：我还不太明白，反正我没用它。
下面分别有三个选择栏，它们分别是Gravity（引力）、Wind（风力）和Collisions（碰撞阻挡物体），点选Select可以选择场景中相应的空间扭曲物体。
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may

分享max技术文章还是不错的呀！