基于物理学的动画在动画影片中是很常见的,甚至在真人电影的特效中也是很常见的。在大多数穿着服装的虚拟角色身上,服装模拟是无处不在的。高可信度的模拟服装通常由随时间演进的离散数学模型算法而生成。为了让模型看起来逼真,算法需要描述材质将如何移动,材质特性、边界、外力,以及与场景中物体的碰撞。但是在动画和视觉特效中,我们并不会那么关系模拟精度。
服装模拟是大部分动画软件和MarvelousDesigner (MD)等专业软件的关键部分。MarvelousDesigner 8是最好的独立应用之一,CG艺术家可以高效地创建漂亮的服装。使用基于纸样的方法来进行建模,用户可以轻松创建并模拟与大部分程序兼容的高品质服装。该软件与CLO3D和Optitex等其他软件一样,都被应用于娱乐行业和真实的服装设计行业。
基于MD Korean的服装模拟器已经用于影片《泰迪熊》和《泰迪熊2》的制作中,维塔数码等公司也在应用这款服装模拟器。
泰迪熊的服装模拟和创建都是在MD中完成的。CG服装都是进行“真实”缝合的,这样可以产生数字布料张力,可以生成精确的服装模拟效果。如果泰迪熊所穿套装的某个区域太宽松或者太紧,那么数字套装与真实世界中的衣服有着相同的特性,并且可以像真实的衣服一样可以出现变形和褶皱效果。
MD在游戏中也被广泛使用,例如Blur Studios工作室的《孤岛惊魂5》,Crytek的《猎杀:对决》,还有育碧公司的《刺客信条》。下方的视频中展示了2018和2019年度最新的MD作品集。
新书:《服装模拟讲解(Cloth Sims explained)》
皮克斯动画工作室的《寻梦环游记(Coco)》讲述了热爱音乐的小男孩米格,和落魄乐手埃克托在五彩斑斓的神秘世界开启了一段奇妙冒险旅程的故事。一个鞋匠家庭出身的12岁墨西哥小男孩米格,自幼有一个音乐梦,但音乐却是被家庭所禁止的,他们认为自己被音乐诅咒了。在米格秘密追寻音乐梦时,因为触碰了一把吉他而踏上了亡灵土地。每年的亡灵节日,逝去的家人都会返回人间与亲人团聚,但从来还没有人去到过亡灵的世界。米格被多彩绚丽的亡灵世界所震撼,而更令他的惊喜的是,他重逢了失去的母亲和祖辈们,一家人要想办法将米格重新送回人间。
米格的搭档是骷髅,皮克斯的服装模拟团队在其中展示了一些最不寻常的技术问题。服装和裁制总监Emron Grover表示:“我们的模拟器无法实现将服装放置在骷髅身上的技术”。问题是皮克斯的模拟器,可以在骨骼上覆盖服装。最终的效果不太像电影中的效果,其设计效果很精确,但是不是布料铺在骨骼等薄对象制作的角色上的效果。Grover表示:“我们花了三年的时间来改进我们的碰撞系统,以便我们制作骨骼之间强力的碰撞效果,新的系统即使在布料下也能保持角色的骨骼特征。我们将服装收紧,在脊柱周围和肋骨周围收紧,这样就可以显示出下面的肋骨效果了。
《Marvelous Designer服装设计基础入门训练视频教程》中文字幕版:
https://www.rrcg.cn/thread-16752402-1-1.html
皮克斯动画工作室的David Eberle是负责处理改进后碰撞系统的总监,另一个团队中帮助处理《寻梦环游记》中服装效果的是特尔·斯图伊克(Tuur Stuyck)。他刚刚出版了一本书。书名非常吸引人——《计算机图形学的服装模拟(Cloth Simulation for Computer Graphics)》。
斯图伊克早在2006年就开始从事计算机图形方面的工作。他创作了几个动画短片,被国际电影节选中。他在卢文大学获得工程学士学位,主修计算机科学,并于2013年以优异成绩毕业。2013年,他以优异的成绩获得了硕士学位。然后于2017年获得计算机图形学研究组的博士学位。在2016年ACM SIGGRAPH研究竞赛中,他凭借在艺术指导模拟方面的作品获得第二名。
斯图伊克与Adobe Research合作进行自然媒体模拟。他先在皮克斯动画工作室实习,然后作为博士后研究员加入皮克斯动画工作室,研究用于剧情片制作的服装模拟。他现在是Facebook Reality Labs的博士后研究科学家。
本书着重讲解基于物理的服装模拟。如果你想要了解图形用户界面以外的服装模拟,那么本书将讲解数学知识,充当一个入门教程,让你预先了解到正在进行的研究技术,并在SIGGRAPH、SIGGRAPH ASIA和CVPR等大会上呈现。该书并不是带有常用应用程序菜单的图像书籍,而是一本快速掌握服装模拟基础数学知识到复杂方法的最佳书籍。
此书中首先展示了背景信息,并探讨了一系列应用程序。同时,提供了多种服装模拟技术的展示。虽然这本书只有95页,但是因为它是在2018年年中写成的,所以展示的都是这个发展迅速领域中最新的技术。
服装模拟当然要依赖于环境、重力、风力和碰撞力,但是正如斯图伊克指出的,正是内力加上碰撞和摩擦力,才使得布料如此有趣。织物必须对内力作出相应的反应,例如对用于表示虚拟服装的颗粒起作用的拉伸、剪切和弯曲力。
本书的最后一个关键部分简要介绍了碰撞检测和响应。既是布料上的自碰撞,也是布料与其他物体的碰撞,其他物体通常指穿戴该布料的模型。
《Marvelous Designer服装设计基础入门训练视频教程》中文字幕版:
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