角色面部三條原則曲線——金石聲

2021-02-18 成都完美動力
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Hello,大家好!我是成都完美動力的金石聲老師,很高興和大家分享一些知識和心得,以下文章出自《the art moving point》一書,當然也有我個人理解延伸的部分,補充了除模型靜態結構之外牽扯到項目動畫模型的布線標準和綁定延伸到模型的知識,有興趣的同學可以仔細研究。

如果說模型材質賦予了角色血與肉的話,表情則是給了角色靈魂,可如果沒有一個準確綁定給動畫師來用,自然也就無從談起。追根溯源,似乎綁定成了決定這一切的關鍵。

實際上,大多數的綁定都無法達到精確表情表達,所以在角色模型和材質完成之後,通常都會再次給模型添加合適的目標體,也就是融合變形,從而配合綁定的各種骨點和約束來完成完美的表情添加。

我們今天談的就是角色模型師和表情的關係及目前大多數模型師都欠缺的知識。

首先來看一張圖

乍一看似乎很平常的一個模型,但它作為現代cg動畫電影的標準角色面部布線絕對是國標級的了。概括幾個特點:

1、眼皮和嘴唇上下的布線數量和方向一致;

2、主要動畫區域內沒有五星或更高破壞動畫延展性的點;

3、結構往外延伸出的拓撲幾乎都是水平或豎直的,或者說跟角色表情面部的延伸方向是一致的。

要在角色設定的基礎上適配以上的特點難度還是不低的,當然也不能一概而論推崇這種布線,抓住要領即可。

完美的布線和角色設定總是矛盾的,我們只需掌握errors(錯誤)和controls(可控)之間的平衡,那麼產生的mesh就是適合的。當然我想說的不是布線技巧,而是這之後延伸出的東西。

再看一張圖

這個是一個做了18年動畫的老前輩總結出來的貫穿在角色表情動畫中的三條原則曲線,它是實際存在並且經過大量項目驗證可行的,我們來看看前輩是怎樣把曲線應用到角色表情中的。

三條曲線名稱代表角色面部發生表情部位,根據動作發生點位置的不同,劃分成內側、中間、外側。

曲線的橫軸代表表情部位的位置,也就是布線的位置。

縱軸則代表每個部位發生表情變化時,根據位置的不同他們所產生的位移權重。

看到這裡是不是更蒙了?再看四張圖

以上幾張圖把每條曲線都單獨呈現出來了,先分析inner曲線:如果說該表情的部位一共有9條布線,那麼發生表情變化時,位移最大點多發生在內側第三根線上,依次向左到第一根線衰減到零,相反向右側依次衰減到第7根線接近零,直到第9根線零。

再看out曲線:它和inner曲線在位移上一樣,位置正好對稱。

繼續看mid曲線:它是以第五根線為最高位移,依次向兩邊對稱衰減到零。

如果把三條曲線疊加起來看,就形成了over all curve的樣子,呈現一條完美的半弧。說到這裡,做過動畫、玩過融合變形和綁定控制器的的朋友就明白得差不多了吧?

人物表情的表情目標體或者是骨點加約束的綁定,幾乎都會對角色面部的某些運動區域進行分段劃分,一般是三段,個別簡要項目可能只做兩段。

段數的劃分都是彼此獨立又相互融合的,只有這樣動畫師才可以自由發揮和組合,調出角色的喜怒哀樂來,這個原理恰巧對應了這三條曲線。

明白了原理,接下來看看實際運用的效果

這是一個標準的角色面部布線,從上到下依次是眉毛(brow)、眼皮(eyelid)、面頰(squints)、嘴唇(lip),可以看出,除了眉毛,其他都是9的雙倍布線,這樣可以拖出更圓滑的曲線。往下看:

這張每個表情部位的外側按照out曲線發生了位移,想像一下,對應眉毛是不是出現了倒八字眉的效果,只是中間的幅度不夠而已,那是因為我們沒有疊加中間的mid曲線。

同樣,此時眼皮、臉頰和嘴唇的外側也張開了一個有趣的弧線,再往下看

以上兩張圖是添加了內側和中側的效果,如果疊加三條曲線是啥效果呢?

上圖效果我們已經看到了,只是無論是骨點綁定還是目標融合都需要精準的數字權重劃分,才可以做到這些效果,那麼如何把這些抽象的曲線數位化呢?往下看

這幅圖是把所有曲線展示出來並且把疊加曲線也放在一起的效果,我們知道無論是表情融合(blend shape)還是骨點權重,都是把效果按權重劃分的,而權重的劃分區間就是0到1。

這裡著重講下表情目標體(blend shape)如何實現這三條曲線的劃分,我們不妨先把三條曲線的疊加效果(over all curve)看成最終權重效果,假設我創建一個目標體a,它的效果和最終曲線是一致的,這種情況下(blend shape)權重值在每一個點默認都是1。

從最終曲線的中間最高點入手,它的權重值按上圖來看是由三條曲線疊加而成,我用ps標尺對了一下,得到了上圖左側色數值,簡單分析一下就可以得到中間點的權重值(all)1=(mid)0.66+(inner)0.17+(out)0。17,接下來就可以進入blend shape權重編輯,把對應中間點的權重值劃分出來了。

同理依次找到每條曲線對應每個點的權重值,注意剛才的公式只適合中間點,往兩邊衍生的點不能生搬硬套以上的數值。比如最終曲線從左往右第七條線的權重值,我們看圖(all)1=(mid)0.17+(inner)0。04+(out)0.66顯然是不對的,應該把他們的總和0.87看成1,其他數值整除一下,得到的才是我們需要分出去的數值。

明白了原理,又得到了數值,剩下的就是在權重編輯器裡面編輯,然後配合blend shape的加減法,把我們最初做的最終效果目標體一分為三,完美實現前輩所說的曲線效果。

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