Skinning
Перед тем как приступить к скинингу для персонажа стоит создать proxy модель. Proxy имеет куда более упрощенную сетку чем итоговая модель и лупы располагают в местах расположения костей или между ними. Proxy создаётся для упрощения процесса скина и на первых этапах стоит работать именно с proxy, так можно экономить себе длительные часы работы.
Прокси и финальная модель
Skinning — процесс привязки 3D персонажа к костям.
Как и в нашем теле, в 3D существуют кости, к которым присоединяют мышцы, а к мышцам — кожу. Мышечную систему в 3D делают только для реалистичных персонажей, для анимационных делают только кости, деформеры и бленд шейпы. Модель привязывают напрямую к костям и поверхность персонажа следует за костями.
Базовый функционал
Bind Skin Options Maya
Bind to: 1. Joint hierarchy — выбранная геометрия привяжется ко всем костям в иерархии скелета. 2. Select object — геометрия привяжется только к выбранным костям. 3. Object hierarchy — геометрия привяжется ко всей иерархии выбранного скелета и элементам, не являющимися суставами. При помощи этого метода геометрию можно привязать к локаторам или группам. Данная функция работает только с объектами, которые не могут сами иметь веса. Привязать геометрию к геометрии при помощи этого метода нельзя.
Bind method 1. Closets distance — точки геометрии привяжутся к кости, расположенной наиболее близко к этой точке. При таком распределении иерархия перестает иметь значение и, например, на пальцах, где все точки в относительной близости друг к другу и костям, привязка равномерно распределится между пальцами и получатся руки с перепонками. 2. Closets in hierarchy — основывается на иерархии скелета и поможет избежать нежелательных влиянии на соседние объекты. Наиболее корректный метод.
1. Closest Distance 2. Closest In Hierarchy 3. Heat Map 4. Geodesic Voxel
3. Heat Map — из сустава испускаются тепловые лучи, которые по мере удаления от него теряют температуру. Распределение работает по принципу: где теплее, там и сила привязки больше. Самый корректный способ быстрого окрашивания, но если у геометрии присутствуют эн-гоны или дырки, то данный метод не сработает, поэтому первое правило 3дэшника: у полигонов всегда и без исключений 4 грани. 4. Geodesic voxel — такая привязка схожа по принципу с Heat Map, но модель заполняется не лучами тепла, а 3д пикселями или voxels. Данный способ менее требователен к качеству ретопологии, но с почти 90% вероятностью вызовет артефакты на персонаже далеком от человеческих пропорций.
Демонстрация работы Geodesic Voxel
Skinning method
1. Classic linear — такой метод создает плавные деформации при движении, но часто приводит к потере объемов в области суставов. 2. Dual quaternion — здесь происходит обратная ситуация: геометрия максимально стремится сохранить свой объем, но при этом выглядит более жесткой и топорной. 3. Weight blended — такой способ объединяет оба метода и при покраске позволяет переключаться между Classic linear и Dual quaternion.
Чаще всего используют первый или последний метод.
Демонстрация работы разных методов скиннинга
Max influences — максимальное количество костей, которые могут влиять на один вертикс. Каждый вертикс имеет максимальное влияние 1 или 100% и эти сто процентов могут делиться между костями, которые влияют на вертиксы. Если влияет 2 кости, то они могут влиять каждая по 50 или 30/70 или в любом другом соотношении. Чем больше это значение, тем сильнее вертикс будет следовать за костью.
Если персонаж симметричный распределять вес имеет смысл только с одной стороны, на конечном этапе скиннинг можно отразить на другую сторону. Если персонаж имеет несимметричные части, то в местах, где нет симметрии нужно распределить веса с обеих сторон.
1. Симметричный 2. Несимметричный
Joint Laibel — с помощью этого инструмента можно отобразить названия костей во вьюпорте. Это можно быть полезно при skinning чтобы бы можно было сразу найти кость по названию.
Чтобы привязать модель выбираем необходимые кости и все объекты персонажа, которые вы хотите привязать, и применяем Bind skin с наиболее подходящими вам настройками (первоначальные настройки наиболее оптимальные и комфортные).
При покраске важно помнить, что красить нужно именно вертиксы, а не полигоны.
Назначение веса
Метод от общего к частному
При таком методе создается грубая раскраска с влиянием одной кости на один вертикс, без сглаживания. Каждая кость полностью влияет на соответствующий отдел. Бедро на 100% влияет на бедренную часть, плечо на плечевую и так со всеми костями.
Для такой покраски необходимо выбрать прокси модель и сделать привязку к костям со значением Max influences 1.
Раскраска веса с влиянием на одну кость
Для того чтобы перейти в режим покраски нужно нажать правой кнопкой во вьюпорте и выбрать режим Paint Skin Weights Tool.
1. Переход в режим покраски 2. Окно управления 3. Выход в режим выбора объектов
Не используйте инвертированный replace так как при стирании веса с кости очень часто вес вертикса переносится на любую кость вне зависимости от того, где она находится. Когда все кости разблокированы и вы стираете вес с вертиксов, то дается команда: сними вес с этой кости и перенеси на другую наиболее близкую к ней, но нередко при этой операции происходит некорректный перенос и вес перескакивает на очень удаленную кость. Ситуация что персонаж хлопнет ресницами и все улетит вполне вероятна. Можно переключиться на кость, на которую необходимо перенести вес, и там с помощью replace выкрасить нужные вертиксы.
Также есть скрипт Skin magic, который позволяет выбирать вертиксы и назначать на них числовое значение веса кости. Этот скрипт в последствии можно использовать и для сглаживания.
Skin Magic
Следующий этап — сглаживание. На этом этапе на вертикс может влиять только 1 кость поэтому первым делом нужно заблокировать все кости и изменить Max influences с 1 до 5-8 костей. Блокировать кости нужно для то, чтобы при изменении Max influences вес не распределился автоматически.
Самый безопасный способ сглаживания вручную — это выставление lock на всех костях, кроме тех, которые в данный момент собираетесь сгладить между собой и с помощью инструмента smooth вручную сглаживать влияние.
Set Max influences
Или использовать скрипт Skin magic, который дает куда больше контроля над влиянием. В нем всегда можно увидеть какие кости влияют на вертикс. Это дополнительный инструмент, если единичные вертиксы ведут себя некорректно, можно использовать этот скрипт.
Перенос веса с прокси на итоговую геометрию
После сглаживания с одной стороны можно отразить вес на другую половину персонажа. Если персонаж частично ассиметричный, можно выбрать симметричные на другой стороне вертиксы и применить Mirror skin weight только к ним.
Mirror Skin Weight
Для переноса веса используется функция Copy skin weight. Чтобы ей воспользоваться нужно привязать модель к тем костям, что привязана прокси. После этого нужно выбрать прокси, затем итоговую модель и использовать Copy skin weight.
Copy skin weight
Далее нужно будет поработать со сглаживанием. Итоговая модель имеет куда больше полигонов и не всегда все перенесенный вес работает также хорошо, как на прокси модели. Перенос веса с прокси модели в разы сократит время вашей работы, потому что гораздо проще настроить веса у модели из 2 тысяч полигонов, чем из 20 тысяч, а доработать практически готовую разрисовку весов проще, чем делать все с нуля.
В 24 версию Maya добавили возможность делать несколько слоев привязки к костям. Допустим вам нужно чтобы у головы персонажа была возможность сделать сжатие и растягивание, но при этом моделька должна быть пригодна для игрового движка. В такой ситуации можно сделать основной риг лица на всех необходимых костях для век, губ, челюсти, щек и создать еще три или две кости, которые будут отвечать за сжатие и растягивание и на них создать отдельный skincluster.
