今天將由Unity的Demo團隊的CG和VFX藝術家Zdravko Pavlov帶領大家了解攝影制圖資源、樹木以及VFX的創作過程。

攝影制圖法工作流

我曾經在《Viking Village》、《The Blacksmith》和《ADAM》項目中參與過粒子效果、剛體動力學和布料模擬的創作。然而《死者之書》項目則有些不同，這個項目中我需要使用攝影制圖法創建多個環境資源，這是一個全新的領域。

網絡上有很多文章是關于使用擁有攝影制圖法，多數文章會說，你需要數碼單反相機和帶有50mm定焦鏡頭的相機。但是我沒有這樣的設備，所以我決定使用自己的Sony a7II相機來做初步測試，這個相機有16mm-35mm變焦鏡頭， 像素為24MP，沒有反光鏡。但這個相機正好適合接下來的工作。

更寬的鏡頭會帶來更多的失真效果，但攝影制圖軟件會很好地處理這個問題。定焦鏡頭會較為僵硬，而從理論上說，它會帶來更清晰的圖像。如果你在一個受控的工作室環境中進行掃描，定焦鏡頭的效果其實很棒，在這樣的環境下，我會大力推薦定焦鏡頭。在戶外的時候，能夠使用高質量變焦鏡頭來給想要的對象進行構圖將有助于之后的制作。

下面是我使用攝影制圖法初期進行的一些探索。
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我嘗試了多數熱門的攝影制圖軟件，其中一些效果不錯。我選擇的是RealityCapture，因為它具有十分優秀的性能，能夠處理大量圖片而又不至于耗盡內存，它還能從圖片中重構大量細節。我由此得到了多個模型，有時候模型有多達1.85億個三角形，它們都能以PLY格式成功導出。
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這個數目已經超出了預期，甚至稍微達到了極端。多數重構內容最后大約有5000～9000萬個三角形。我一開始使用的是GeForce 980Ti顯卡，后來換成GeForce 1080顯卡，這樣能給我帶來一些性能的提升。

我還將相機換成了Sony aRII，像素為42MP，帶有PlanarT*FE50mmF1.4ZA鏡頭。然而使分辨率變成原來的2倍并使用高級的清晰主鏡頭，并沒給我帶來所期待的驚艷效果。

一方面，更長也更狹窄的主鏡頭意味著需要退后幾步才能使圖像重疊，用來進行畫面重構。當我們在森林之中時，不一定這樣做，因為樹林中還有其它樹木、灌木等障礙。這還意味著我們必須管理、存儲和處理原有2倍的千兆級圖像數據。但盡管如此，還是不一定能得到更高分辨率的掃描結果。更多的圖片才能得到這樣的結果，所以使用24MP像素更容易控制。
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我使用了PLY格式來導出高密度的幾何形狀。RealityCapture的PLY導出器沒有縮放功能和坐標軸方向控制，所以PLY格式文件總會過大、旋轉方向不對。需要自己解決這個問題。

多數軟件不能處理幾千萬這個數量的多邊形，所以我僅僅存儲文件，使用RealityCapture的抽取功能制作出相同模型的低多邊形版本。得到的模型大概有100萬個三角面。這樣的模型能在Zbrush、MeshLab或其它建模軟件中打開進行重拓撲操作。根據不同模型，需要使用了不同的重拓撲方法。我經常使用的是ZRemesher，有時候則手動處理。
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我使用xNormal來烘焙紋理。xNormal不會受到數億三角形的影響，可以輕松處理它們。我使用頂點顏色信息來烘焙漫反射紋理。高多邊形中的頂點密度完全足夠用來制作干凈清晰的紋理，不需要任何頂點間的補間。

如果你的密度云不夠密集，或是有區域丟失，如下圖所示。從照片投射紋理可以給這些區域帶來更多細節。
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有些區域是無法觸碰到的

多數攝影制圖教程會告訴我們在掃描一個對象時，最好能避免直接刺眼的光照和陰影。如果你要捕獲的是塊小石頭，你可以將它帶到陰涼處或甚至是工作室里，使用柔光盒和轉盤來方便掃描。對于樹木來說則不需要那樣做，所以我會查看天氣預報，希望能遇到多云的天氣。然而即使在陰天，仍會有陰影和環境遮蔽。

這個問題可以通過Unity的DeLighting工具解決。只需要一個法線貼圖、彎曲的法線貼圖和烘焙AO即可。它可以在消除陰影的同時保持漫反射值不變。
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DeLighting實際使用效果

我們得到的資源后導入Unity中，測試動態光照和著色器。
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需要注意得是，有時候我們不一定能采集到模型的所有部分，也不一定能得到所有角度的畫面。也許會遇到時間不夠或是電量即將耗盡這樣的情況，所以我們會忽略一些東西，可能一直到回到家開始處理數據時才發現這個情況。我在這個過程中犯了很多那樣的錯誤，但我通過使用Substance Painter來克隆特征并修復丟失的數據，挽救了部分作品。
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實際游戲資源

《死者之書》創作周期很短，所以部分工作外包給了環境藝術家Tihomir Nyagolov，他對環境進行了白盒建模。我們在附近的森林中采集攝影制圖數據，這些工作自然地轉為制作最終游戲資源上來。我沒有環境藝術的背景，對處理游戲優化、LOD等都毫無經驗。Tihomir Nyagolov使用GrowFx已經創建了一些樹木的占位符，所以我從這里開始接手工作并從中學習。

GrowFX是個十分強大而功能全面的工具，可以用來創建多種植被。它能夠與場景中的其它對象交互，可以實現各種獨特而自然的效果。構建過程不會考慮游戲資源創建，足夠靈活。
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《死者之書》中的樹林原本主要是針葉樹。我尋找并掃描了一些樹木。然后將GrowFX創作縫合到已掃描模型上。最后的樹干由掃描的模型和獨特的紋理組成，較低部分縫合到了程序化生成樹干，一直到頂部的剩余部分則使用可平鋪紋理。
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底部的一小部分被克隆到紋理頂部，使之變成可平鋪紋理

在石塊和樹干上進行攝影制圖是一回事，二手手游賣號掃描松葉完全又是另一回事。在這里我使用了Quixel，它給我們提供了精美的掃描地圖集。Quixel的工作人員與我們合作，為《死者之書》制作了大量小型資源，例如：草地、灌木和碎片等。

我們可以使用Quixel Megascans的地圖集，但對于類似《死者之書》的實時項目中，我們需要做一些優化。優化包括構建大型元素，例如：樹枝、樹頂等，將這些元素排列成新的紋理、為法線貼圖轉換初始掃描數據、位移和傳輸等。

已有的Megascans法線數據略有修改，從而給出偽造的總體體積印象。
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我使用不同的法線編輯方法，例如：Normal Thief和其它自定義3DSMax構建腳本，用來將樹枝與樹干混合起來。
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調整頂點法線，使之能夠與樹干混合

通過使用這個方法，可以制作不同類型的針葉樹。
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風

我們想要森林富有生氣，所以風是一個關鍵要素。我們的環境藝術家Julien Heijmans設計了基于頂點著色器的風動畫解決方案，樹林則基于這個方案而設置。

創建矢量場有很多不同的方法。在熟悉了Chaosgroup流體處理器和PhoenixFD后，我決定看看能從中得到什么樣的可用數據導入Unity。我導出場景模型，將它以FBX格式放進3DS Max中，然后在其中運行一些流體，流體會在植被周圍打轉然后產生旋風效果。較大樹木會擋住小型植被，所以效果在這里不會那么突出。
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PhoenixFD流速通道的一些片段

我使用集成的PhoenixFD回放控件循環操作模擬的序列。然后通過PhoenixFD Texmap讀取矢量信息，將其標準化處理并作為漫反射紋理插入程序化創建的等值面。
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矢量信息通過PhoenixFD Texmap讀取，標準化處理并作為漫反射紋理插入

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一個模擬效果的水平片段示例

渲染圖像序列會被導入到Unity中組合最后的紋理圖集。我過去使用After Effects完成這個工作，但現在Unity擁有一個十分方便的Image Sequencer工具，它能自動完成這個工作。這是由Unity在巴黎的GFX團隊開發的全新VFX工具。
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Image Sequencer的實際使用效果

創建的紋理圖集會放到場景中，我制作了一個小方框用來定義模擬效果的邊界，并將其用來作為位置的參照物。

這個實驗推動了預告片中一些鏡頭的視覺效果。如果你正使用Unity進行影視制作，我推薦使用這個方法。它會插入主程序頂點著色器的風動畫解決方案中，這個方案是由我們技術主管Torbjorn Laedre為該項目開發，它用在預告片中的多個場景中，也在GDC上展示的主機版本中得到使用。后續文章中，Julien和Torbjorn將向你分享更多關于處理風和最后方案的方法。
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Unity中的動畫矢量場

蜂巢

下面是項目早起，我對蜂巢的概念畫出了大致構圖。
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使用MultiScatter制作并用V-Ray渲染的概念驗證

在完成最初的設計后，開始構建大量在游戲中使用的元素和 Unity資源。
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使用pflow為蜂巢創建了一些群集

在Unity中組成的早期蜂巢原型

癲狂之人

對于癲狂之人群體，我對軀體變體進行了一些探索。我使用了Chaosgroup的PhoenixFD，運行了流體煙霧模擬。然后切開癲狂之人形狀，并基于流體溫度創建了一個等值面。
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PhoenixFD制作的一些形狀探索

這個方法可以快速預覽不同的形狀，它會用作常規參考。

液滴效果

為了實現癲狂之人面部的液滴效果，我使用了PhoenixFD。我制作了概念藝術的小驗證用來展示，說明我們能通過粘稠液體所能實現的效果。
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驗證PhoenixFD的翻轉處理器適用于制作液滴效果

我對總體結果和流體動畫比較滿意，所以繼續設置真實模型。我的目標是防止模擬效果形成太多的分離部分和液滴。我得到生成模型序列的其中一個，然后對它進行重拓撲，制作UV并使用WRAP3來將其投射到序列中剩下的形狀。最后我得到了一系列使用相同拓撲的混合形狀。
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Unity中的混合形狀

我也嘗試在一些樹干上運行液滴模擬效果。
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最后的項目中我們沒有使用這些效果。然而這是個不錯的方法，可以用來為掃描模型添加一些細節。

小結

《死者之書》中攝影制圖資源、樹木以及VFX的創作過程就分享到這里，后續我們將深入了解《死者之書》中的環境藝術創作過程，盡請關注! 更多Unity項目創作經驗分享盡在Unity官方中文論壇(UnityChina.cn)!

總結

以上是生活随笔為你收集整理的揭秘《死者之书》之环境资源及特效创作的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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