角色創(chuàng)作和動畫是兩門截然不同的學科，需要訓練有素的藝術(shù)家具備專業(yè)背景知識。這些領(lǐng)域?qū)τ趤碜圆煌寄鼙尘暗臒o關(guān)背景的藝術(shù)家來說是困難和令人沮喪的，角色創(chuàng)建者和 iClone 是專門為解決這個問題而創(chuàng)建的。

Character Creator 定位良好，可以通過強大的管道為主流工具（如 ZBrush 、 Substance 和 Blender ）創(chuàng)建逼真且風格化的角色。結(jié)合使用 LOD （細節(jié)級別）導出 FBX 的功能、數(shù)字人體著色器和豐富的運動資源集合， iClone 作為動畫編輯器而不需要陡峭的學習曲線。

2020 年 NVIDIA Omniverse 的發(fā)布是一個引起我們注意的重大事件。 Omniverse 代表下一代 3D 虛擬協(xié)作和實時仿真平臺，將人員和應(yīng)用程序連接起來，實現(xiàn)廣泛協(xié)作。 Reallusion 軟件套件與大量高質(zhì)量角色資產(chǎn)和動作庫相結(jié)合，可以在這個生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而 Omniverse 提供了路徑跟蹤渲染和 AI 技術(shù)，實現(xiàn)了強大的協(xié)同作用。

從哪里開始？

要建立連接器，您可以參考NVIDIA 發(fā)射器應(yīng)用程序上下載的 Connect 樣本代碼。

圖 1 。使用示例代碼構(gòu)建您自己的 Omniverse 連接器

上 Omniverse Youtube 頻道 ，有一個很棒的初學者教程： 從 Connect 示例創(chuàng)建 Omniverse USD 應(yīng)用程序 .

場景和角色動畫

iClone 和 Character Creator 的 3D 場景由具有基本變換（包括平移、旋轉(zhuǎn)和縮放值）的節(jié)點組成。角色、網(wǎng)格、燈光和攝影機都附著在這些節(jié)點下。

角色骨架的骨骼也由這些節(jié)點表示。僅表示變換的節(jié)點導出為 USD 變換，表示身體和面部骨骼的節(jié)點導出為 USD 骨骼關(guān)節(jié)。在轉(zhuǎn)換為 USD 格式之前，會將其他骨骼和蒙皮添加到附著到骨骼的附件節(jié)點。

圖 2 。變換（ Xforms ）和關(guān)節(jié)的場景圖

USD Xform 縮放以與 iClone 完全不同的方式工作。在 iClone 中，可以使節(jié)點繼承或忽略父節(jié)點比例，而在 Omniverse 中，節(jié)點比例始終從其父節(jié)點繼承。在這種情況下，在導出到 Omniverse 之前，必須刪除骨骼節(jié)點比例繼承并重置其值，以便比例值匹配。

iClone 的大部分面部表情都是由變形動畫組成的，這些動畫以 USD 混合形狀導出。與存儲在局部空間位置的 FBX 混合變形不同， USD 混合變形存儲位置偏移。

由于 iClone 還存儲位置偏移（與強度乘數(shù)結(jié)合使用），因此它與 Omniverse 完全兼容，可以直接轉(zhuǎn)換為 USD 格式。需要注意的是， Omniverse 需要一個帶有混合形狀的支柱的骨架根部，可能需要額外的處理。

物質(zhì)轉(zhuǎn)化

以下部分包含 iClone 的 USD 導出程序的 MDL 代碼摘錄。

在 USD 文件中，使用info:mdl:sourceAsset和info:mdl:sourceAsset:subIdentifier作為輸入函數(shù)來指定 MDL 。 NVIDIA 和 PIXAR 引入了新的subIndentifier屬性。稍后調(diào)用input:以輸入紋理和材質(zhì)參數(shù)。OmniPBR.mdl附帶的OmniPBR.mdl和 Omniverse 被用作起點。

OmniPBR 。 mdl 從一開始就被選中，因為它在 NVIDIA RTX 實時模式和路徑跟蹤模式下都運行良好。另一方面， OmniSurface 和 OmniHair 是用于 RTX 路徑跟蹤模式的照片逼真 MDL 。然后將現(xiàn)有的 PBR 、蒙皮、頭部和 SSS 著色器從 HLSL 重寫為 MDL 。

游泳池里的流水 是另一個很好的例子：

float2 inputs:texture_translate.timeSamples = {
 0: (0, 0),
 4000: (4, 8),
 }

除了前面提到的內(nèi)置 MDL 之外， GitHub 上還有一個 base.mdl ，其中包含一些可立即部署的可重用函數(shù)。

光轉(zhuǎn)換

點光源和聚光燈使用UsdLuxSphereLight調(diào)整錐角。筒燈和矩形燈分別使用UsdLuxCylinderLight和UsdLuxRectLight。燈光 IES 輪廓文件也是一個造型屬性。 r 中的光強度與單位表面積的發(fā)光強度相似。半徑為（ USD 米）的球面光的 USD 強度可通過以下公式近似計算：

USD intensity = candela * 1000 * / (4PI r*r)

當半徑以厘米為單位時，使用以下公式：

USD intensity = candela * 1000 / (4PI(0.01r)*(0.01r))

半徑是 Omniverse 渲染器中的重要屬性。我們建議最小半徑為 2 cm 。

下一步是什么

單向?qū)崟r同步連接器的原型正在開發(fā)中。因為 iClone 的撤銷/重做系統(tǒng)類似于 memento pattern ，所以可以使用一個表來跟蹤具有通用 ID 的活動對象。此表在執(zhí)行撤消和重做功能后更新。

關(guān)于作者

Weien Chen 是 Reallusion 圖形團隊的高級軟件工程師。他參與了 iClone 7 / Character Creator 3 及其 Omniverse 連接器的運輸。他還從事 Reallusion PopVideo 增強、 VXGI 和 PopcornFX 集成以及 Reallusion skin 、 SSS 和頭發(fā)著色器開發(fā)。

審核編輯：郭婷