如何将难以扫描的历史藏品变成逼真的电子游戏模型

使用Artec Leo对穿着中世纪骑士铠甲的演员进行3D扫描

要将现实世界中的人、物体和环境转化为栩栩如生的电视、电影以及电子游戏模型，摄影测量仍是行业的标准手段。

这种利用高分辨率将照片重叠创建模型的方法通常采用布满相机的展台，将实物在虚拟世界中准确地还原。然而，3D扫描作为一种更快、更灵活的替代方法正在迅速崛起，它可以在几秒钟内将道具和角色模型精确数字化。

这些优势并不是纸上谈兵，3D技术正在行业内蓬勃发展。迄今为止，通过Artec 3D扫描技术已经制作了FPS游戏 World War 3高分辨率军事电子游戏的模型，恐怖片Sleepy Hollow的VFS逼真视觉特效等各类模型。

鉴于3D扫描作为尖端CGI工具发挥的优势，很多人不禁会问：采用该技术如何化繁为简？如何将扫描转化为视觉效果？就此，Artec专家Mikhail Shumikhin将在现场为您逐一讲解这一过程以及如何优化效果。

将身披闪亮铠甲的骑士数字化

无论是《黑暗之魂》、《龙腾世纪》还是其他众多游戏大作，骑士铠甲非常普遍--这似乎是开发商们一直追求的服装趋势。

这也是Shumikhin选择3D扫描演示铠甲的原因。他从中世纪科托尔生活历史博物馆借来铠甲，文物保护员和演员们通过恢复和演绎当时的服装来展现国家历史的活力，他希望借此展示3D扫描如何捕获最棘手的表面。

传统高分辨率摄影通过一系列复杂的拍摄将一位骑士数字化——这是进行摄影测量所必需的

在确定了要捕捉的服装并请同事充当角色模型后，Shumikhin开始使用Artec Leo对他们进行3D扫描。凭借每秒3500万点扫描速度，Leo可以在几秒钟内将整个物体和人物进行数字化。另外该设备的无线特性，让数字化成为一个快速、简单的过程。

在对这些演员进行数字化时，考虑到他们的微小运动，Shumikhin建议将扫描分成几个部分。这样做能够“更好地控制质量”，以及避免“微动作造成的伪影”。

在AI的支持下，HD模式-一项面对Leo和成本较低、久经考验的Artec Eva用户开放的功能-也有助于最大限度地提高分辨率以及减少因反光而丢失的数据。

“高清重建是非常有用的工具，”Shumikhin解释道。“能够让你增加积累的数据量，多收集2倍、4倍甚至8倍的数据。使用Leo，还可以暂停扫描，移动到物体的另一侧，然后再继续。”

“我们的3D扫描仪最大优势在于移动性以及纹理和几何捕获的质量。能够以高分辨率捕获物体，轻松地传输到世界任何地方。”

Artec Studio中的网格整理

在整理和准备导出扫描结果的过程中，Artec Studio先进的工具为Shumikhin助了一臂之力。他特别指出，全局配准算法非常简单，是人性化快速纠错方法，可以从捕捉到的帧中创建高质量的网格。

Shumikhin的3D模型中捕捉到铠甲闪亮的表面

当谈到扫描融合过程中优化分辨率时，Shumikhin为想效仿他工作流程的人提供了一些经验。为了获得理想结果，他建议将融合分辨率设置为0.5毫米，而不是Eva和Leo所能达到0.1毫米的分辨率。

同样，Shumikhin补充说，Artec Studio的孔填充工具在填补因反射而无法捕获完整数据的网格缝隙方面非常有效，而他尚未使用照片纹理 - 这一功能可以进一步提高分辨率。

“Artec Studio拥有非常酷的照片纹理和配准算法。”Shumikhin说道，“有了它，你就可以获得极其精细的模型。在此项目中，我用Leo捕获到了高质量的纹理，以至于不需要使用照片纹理，但此功能对于许多其他人来说非常方便。”

从网格到模型

整理完网格后，Shumikhin将其发送给第三方程序进行纹理烘焙、渲染，并解决另一个常见的CGI建模问题：对称性。实现对称是制作可用于电子游戏模型的“基本准则”。

由于让演员完全对称地站立几乎是不可能的，需要通过编辑软件以数字方式使网格均匀。为实现这一目标，Shumikhin建议将网格导出到ZBrush等平台，它们的左右两侧可以进行镜像并用作“导向”，使其更加对称。

然后Shumikhin将模型导出到Maya以创建低多边形几何体，并利用软件的UV布局工具（用于纹理映射），然后将其发送到Marmoset Toolbag和Substance 3D Painter。

正在渲染并准备制作动画的黑山骑士铠甲模型

随后，Shumikhin通过Toolbag渲染模型并完善了灯光效果，然后再烘焙纹理。然而，虽然标准纹理贴图烘焙设置对于大多数模型来说已经足够，但他建议事先将它们减少到4K以最小化文件。在Substance中进行“风格化”纹理清理后，再将模型传输回Maya，通过该软件的Ornatrix插件为角色添加逼真的头发。

最后，完成纹理化，使用Maya的自动骨骼创建和“蒙皮”工具来为动画或绑定做准备。“使用Maya社区的用户非常多”，他补充道，所以这里成为了“找到关于绑定和其他处理过程常见问题解答和建议，”的完美场所。

3D扫描：CGI的未来？

Shumikhin成功地将演员和中世纪的铠甲变成了一个完全动画的装扮角色，他相信自己的3D扫描过程现在可以被其他人借鉴和使用——而不仅仅是CGI行业的人。

Shumikhin最终的骑士铠甲模型（与之前设计的剑和盾模型）

作为一名扫描专家，Shumikhin表示，他的工作“并不需要具备大量的技能在电子游戏建模方面”。相反，他认为自己“内在的热情和追求”要求他“在3D领域有伟大的发现并坚持不懈”。

因此，他现在鼓励有抱负的3D美术家追随他的脚步，“寻找能够应用的经验和新技巧”，同时利用扫描技术开发自己的模型。

“我们在现代世界中看到的一切都可以重建成3D模型。因此3D扫描仪成为了现实与虚拟世界之间的桥梁。”Shumikhin总结道。“Artec 3D扫描和Artec Studio能够满足游戏工作室、电影公司和VR行业不断需要高质量的VR内容的诉求。”

“3D扫描轻而易举地在创建栩栩如生的道具、环境、铠甲、车辆、角色和演员当中占有一席之地”。