虚实之间02 | 构建虚拟数字人的第一步居然需要……降维打击？

《虚实之间》是广东人工智能与先进计算研究院推出的关于虚拟数字人的专栏。研究院提供虚拟数字人从设计建模到驱动渲染智能交互全流程高效、高质量技术服务。如有需求可联系我们。

上一期我们介绍了虚拟数字人的基本概念和历史沿革。本期我们就来讲讲如何从0到1构建虚拟数字人。

构建虚拟人数字的第一步需要进行前期的形象设计以及建模。2D数字虚拟人需要原画等形象设计，3D数字虚拟人需要额外使用三维建模技术生成数字形象，无论是基于IP或者真人设计，都需要进行面部以及身体的建模。高保真建模会带来更好的交互体验，也会避免恐怖谷效应的出现。

整个建模，实际上是一个从立体（3D）到平面（2D）再回到立体的过程。从高维度到低维度的转换，听上去像是科幻小说《三体》中的“降维打击”。3D数字虚拟人在建模过程中的高低维度转换，更像是将一个立体的卷轴展开成平面的图画

这个过程具体是怎样构建模型呢？请接着往下看。

建模整体流程：

zbrush建模——maya软件展uv——substance Pinter画贴图——maya调灯光以及渲染输出

1. 首先在zbrush雕刻好中模或者高模（如下图所示：高模）

首先在zbrush雕刻好中高模，然后用maya四边形绘制。

2.低模制作

由于中高面数模型渲染时会造成电脑负荷过大，更加不利于实时绘制，所以展UV之前需要绘制低模。

（左图：低模；右图：UV）

3. 用maya软件展UV（如上图所示）

展UV是将立体模型展开成平面。展好UV后，把低模导进substance pinter进行画贴图，贴图的目的是给模型加材质，为了区分每个部件不同材质的质感，让虚拟人物更加真实。贴图包括以下几类：

（1）颜色贴图（包括：SSS的次表面散射）

最初构建的3D模型是塑模，需要贴上皮肤材质才能让模型有肤色。

SSS指的是模仿真人皮肤质感，包括真皮层、表皮层、血管等。

次表面散射指的是通过光感的作用下，皮肤通过无次数反弹之后留下的自然光感。

（2）置换贴图

置换贴图用于制作物体模型表面的真实凹凸效果的贴图，之所以更真实是因为置换贴图能在物体模型表面的法线方向上发生点位移，而不是扰乱法线产生假象的平面凹凸贴图。

（3）法线贴图

法线是用来描述表面的方向的，表面的方向很重要，比如你贴一张图在一个表面上，就像在玻璃上贴一个字，在背面看这个字是反的，所以表面法线是有必要的。

（4）金属度贴图

主要含有金属的器材都可以用，比如：铁、铜、镍……不同金属折射率不同，会带来不同的质感。

（5）粗糙贴图

粗糙度为了区分物体的反光度。

4.画好贴图区分好材质后，分别对应导进maya

首先把画好的贴图分别对应到相应的材质框，这样渲染出来模型才会有颜色、皮肤等质感。

（1）Base-color（sss）-文件-图像名称-颜色空间（SRGB），如下图所示

（2）specular-roughness-文件-图像名称-颜色空间（raw）-色彩平衡-√Alpha，如下图所示

（3）Geometry-Bump mapping-文件-用作（切线空间法线）-Arnold（Use Derivatives）-凹凸值-图像名称-颜色空间（raw）-色彩平衡-√Alpha，如下图所示

（4）Base-melaness-文件-图像名称-颜色空间（raw）-色彩平衡-√Alpha

5.Maya对应贴好图之后，进行Arnold渲染。这样，一个静态的数字人就做好啦~