近些年來，遊戲行業的競爭可以說日益激烈：單個遊戲項目的成本攀升至億元級別，人員規模動不動就幾百人以上。在這樣一種情況下，如果美術資產還需要全部靠人力去堆，顯然就很落後於時代了。我們需要去思考如何藉助更先進的工具和技術來優化製作流程，提升生產力，提高製作效率。
掃描技術就是一個特別好的工具。
在過去的二十年裡，3D掃描技術不斷發展，應用領域也不斷拓寬。醫療、建築、設計、教育，到現在也有越來越多的遊戲項目開始引入這項技術。雷火藝術中心此前也搭建了公司首個3D掃描實驗室，並在《逆水寒》端遊近期的開發過程中開始嘗試去應用，升級我們的研發流程。
本篇文章就是對《逆水寒》這半年來角色掃描數字化的一些成果展示和經驗總結。我們邀請了幾位同學，分別從掃描流程、角色設計、飾品配飾、刺繡紋理、材質貼圖五個方面，詳細地為大家帶來講解與剖析。
如果你對於掃描的全流程製作非常感興趣，那這篇文章也許可以幫到你。
掃描流程篇
作者：拿鐵
掃描流程篇，我們將會從服裝掃描、服裝處理、引擎效果、延展思考這四個方面，全流程地對3D掃描時裝製作進行講解。
服裝掃描
服裝掃描的步驟一般是：
- 按需採購；
- 匹配服裝尺碼；
- 褶皺處理；
- 多版本輸出。
1、按需採購
首先，根據項目的要求定製，或者在網上購買、租賃，拿到和項目需求類似且符合掃描要求的布料衣服。
2、服裝尺碼
在尺碼上我們也需要找到和著裝裸模尺碼大小一致的尺寸。以《逆水寒》為例，我們使用的通用模特男裝大小是M碼，女性是S碼。目前我們都是在使用1:1比例的3D打印模特來著裝，所以我們在購買服飾的時候都有一個標準尺碼，不用擔心買的衣服穿不上。
3、手動塑型
著裝完成之後，我們還需要根據設計的要求，以及原畫與模型同學的理解，進行褶皺的造型處理，這一步也是關係到最終成品效果的一步。
在手動塑造的過程中，我們一般會藉助一些輔助小工具來幫助塑型，類似我們在zbrush中自己手動雕刻，或者在MD中進行造型調整這樣。不一樣的是，一個是在軟件環境中，而現在是直觀地通過你的雙手來調整、拉拽，最終得到一個滿意的版本。
手動塑形的結構質量等同於最終品質，所以如果服裝的褶皺太多影響效果的話，我們也是可以通過蒸汽熨燙等方式，去除表面的不平整的。
4、多版本輸出
如圖，我們這兩次的掃描任務中根據需求把服裝進行了單件拆分掃描。這樣的靈活製作，不會出現服裝遮擋部分沒模型的情況，同時這些完整模型也可以被後續製作使用到。
服裝處理
拿到掃描室的掃描數據資源之後，後面就需要開始優化製作了。目前我們的流程分為：
- 篩選最優區域；
- 匹配裸模、骨骼；
- 模型優化；
- 細節處理。
1、篩選最優區域
在服裝靜態掃描中我們提到了多版本輸出，在掃描之前會根據造型不同多出一個到兩個版本，為後期製作時提供更多選擇。如圖就是通過兩個版本的上衣和裙子進行融合的一個結果，在手動擺造型的時候，我們可以排列組合每一次的掃描，最終找到最理想的效果。
2、匹配裸模、骨骼
合併好的模型通過裁入項目裸模，進行合身著裝。
3、分塊優化處理
為了方便調整與雕刻，合併好體態的模型我們可以通過獨立模塊切分，分成幾個大的結構，這樣我們在雕刻和調整的時候也比較方便。
4、細節增補
完成基本的造型調整和優化之後，我們會根據基本材質，通過置換圖的方式對不同材質進行細節與質感的增補，這樣可以讓整體精度和完成度變得更高。
5、高模效果
通過上面的一系列流程，最終就能得到下面這樣一個高模效果了：
引擎效果
這是這次最終做好的一個引擎截圖效果，可以看到效果是非常棒的。
貼圖中看到的平鋪細節紋理我們也使用到了掃描技術來增強貼圖效果表現力。
通過這次融合掃描的流程，也給我帶來了一些不同的思考與理解，總結在下面帶給大家。
延展思考
人天效能：目前我們傳統的製作流程，一般一個類似的角色服裝，從高模到低模烘焙都會在15人天左右；而本次的掃描流程，我們得到一個大體可用的高模低模只需要9人天，基本縮短了一半。在適用性強的角色身上，這個流程的人天效能確實得到了成倍的減少。
品質提升：通過掃描得到的模型，除了上文提到的高效之外，同時品質的提升也是肉眼可見的。如下圖，左邊是之前傳統外包製作的品質圖，和新的流程對比，可以說差別是比較大的。
內部流程提升：如果是傳統流程，首先在3D驗證2D的設計合理性這個環節，就會消耗非常多的時間。而掃描流程的話，則不需要相互等待，可以很快地推進製作進度。如果可以統一採購大量時裝的話，甚至可以做到一天掃描多套輸出。
外包流程提升：以《逆水寒》為例，從下圖右側的餅狀圖可以看出，在模型反饋的佔比當中，布料類能佔到6成甚至更多。這是因為髮型髮飾和金屬類基本上通過設計圖的引導都可以很精準地完成製作，但是布料卻不行，你需要思考很多東西，比如布料的節奏與層次。所以接口人往往會在這一部分花費大量的時間去找參考、P圖做引導，造成效率的低下。
而現在，只需要製作人員對於各個軟件有相對的熟練度，也不需要花費大量時間去研究每個結構的設計方式，只需要對現有精度做減法，然後優化穿幫的地方就可以了，這樣可以極大地節約人天成本。
當然，掃描流程也並非是十全十美的。我接觸下來，總結出的弊端其一：你掃描的資源越接近你的項目需求的檔位，那你花在修復和處理上的時間成本就越少；相反，就會產生比較大的修復工作量。所以這對於資源的尋找提出了很高的要求。
弊端其二：太過於流程化了之後，會缺乏一些獨立思考和設計的環節，所以不太利於製作者的個人發展跟能力的提升。
角色設計篇
作者：小蘇打
前面我們說了一下角色服裝掃描的大致流程，那麼這一部分我們將會聊一聊引入3D掃描技術之後，角色原畫同學的工作會產生一些什麼樣的變化。我們會分為兩個部分進行敘述：一是原畫在掃描時裝流程的素材選擇上需要注意的地方；二是總結了掃描技術對角色原畫設計的影響，並分析了優缺點。
還是拿這一次藏民風格的設計來舉例，由於題材的特殊性，原畫需要還原真實藏民的服裝，所以參考了大量的藏民照片和相關資料，為掃描模型做一些前期的準備工作和方向參考。
原畫在掃描時裝流程中的素材選擇
關於藏民服飾
首先閱讀需求，大概確定了策劃想要的款式，結合策劃的配圖去找相關的參考。不過在找參考的過程中也遇到了一些困難。
比如藏族服裝本身也有各種不同的服飾圈，網上的圖片也魚龍混雜，在參考的選擇上要認真辨識是否是符合要求的康巴藏族服裝。比如有些藏族服裝其實屬於舞臺和攝影服裝，裝飾性強但穿著搭配並不嚴謹。而有一些雖然是真實的藏民服裝，但並不是我們想要的康巴藏族服裝，而是屬於青海地區的藏民。在尋找參考圖的時候，一定要注意嚴謹。
原畫階段
根據策劃的文案和參考畫了兩個草圖，主要是表達整體的氣質，整體款式較為寬鬆肥大，有精緻的花紋和金屬飾品，有誇張的頭飾和項鍊，並搭配了可換的髮型。
按照傳統流程，這個完成度是不夠的，衣褶表現太過簡單，也沒什麼布料效果表現。但因為要使用掃描流程，所以衣褶飾品塑造得過細反而會浪費時間。腰間的裝飾考慮到可能買不到實物，所以畫得仔細了些，最後也確實沒有找到實物掃描，還是按照原畫來建模。
包括掃描後的服裝模型必須要經過修改才能使用，所以還是需要原畫把控最終效果，以免出現無法掃描和製作模型的情況。
下圖是喇嘛NPC的原畫，因為真實的喇嘛服裝在遊戲中會出現動作綁定方面的問題，所以在原有的基礎上進行了主觀的修改。考慮到遊戲內表現，袖子披肩部分修改成了利於活動的設計。為了表達等級感，高級喇嘛在低級喇嘛的基礎上添加了層次、顏色和裝飾，如喇嘛帽和佛珠項鍊等。喇嘛的衣服在網上都能買到，參考原畫的披肩纏法將布料在人臺上纏繞。由於布褶造型很豐富，感覺掃描出來效果還是不錯的。
掃描素材的選擇
關於如何獲取這些掃描素材，你可以去各大購物平臺看一看。由於掃描的衣服基本也就使用一次，所以購買會有些不划算，可以考慮租賃。或者直接借用身邊同事朋友的，比如大宋映畫中制服鞋就是借同事的鞋掃描的。
如果找不到合適的成品掃描，還可以定製素材。例如杭州的服裝定製工作室就有很多，如果有需要可以先定製好成品再進行掃描。
由於模型那邊的同學會有很多關於面料材質的規範，所以我在這裡也總結一些建議掃描建模的款式：
- 牛仔外套，工裝服等結構複雜的款式；
- 布褶堆積多的款式；
- 剪裁講究的西服類。
因為我們定製的素體人模比較瘦還很滑，衣服穿上去不會很合身，所以也需要我們手動調整：
- 可以使用夾子或者珠針調整服裝的長短。藏服套在人模上之後非常鬆垮，袖子也非常長，我們用別針把袖子摺疊固定，掃描模型後處理一下就看不到固定的痕跡了；
- 需要飽滿的造型的話，就往裡面塞填充物；
- 就像上一部分“掃描流程篇”提到的那樣，想要褶皺可以人為製造，想要平整可以熨一下。
在這個過程中原畫可以直接參與進模型流程中，不再是以往原畫要等模型出一版之後才能進行反饋，可以很大程度上減少後續反饋的時間。
掃描技術的介入對原畫設計的影響
優點
優點一：精緻度提升，效率高，節省了原畫環節耗費的時間。精度很高的刺繡圖案和飾品在原畫環節是十分耗時的，可能佔了50%的時間都不止。此外，由於複雜的花紋耗時長，還要單獨開單完成。然後可能也會有原畫表達不到位，需要和模型反覆交流溝通的情況。如果能夠買到實物直接進行掃描，將大大提升原畫效率，節省原畫反饋模型，並交流修改的過程。
面料材質方面，原畫階段也可以省去複雜面料肌理的效果表現，提供合適的布料掃描就好。或者像本次分享的民族服裝案例一樣，原畫不需要很高的完成度，只要有合適的實物素材，就能得到超越原畫表現的模型效果。
優點二：基礎款式可以直接掃描，直接省去原畫階段，原畫可以在掃描出的模型基礎上修改。
完全寫實的遊戲，角色的穿著都是在現實能找到的服裝，可以全部通過掃描技術來製作，原畫只需要畫一個搭配示意圖就好。像高級西服這種服裝剪裁比較講究的，如果模型同學沒有相關的服裝打版知識，也完全可以通過掃描來製作。像此類可以完全掃描實物的時裝，只需要原畫在模型之後修改些顏色，補充些花紋就可以了。
優點三：掃描實物表現出的布褶更自然生動。越是寫實的項目，對衣褶表現要求越高，要求就越自然真實。反饋模型的過程中經常會遇到布褶不自然或者堆積過多過少的問題，即使是通過MD計算的布褶，也會經常修改。而通過真實布料和服裝的掃描，後期處理一下就會得到很自然生動的布褶表現，很適合需要大量布褶表現的服裝。
褶皺經常是原畫和模型反覆討論修改的點。因為原畫的布褶表現較為簡單，有時候模型為了完全復原原畫的效果，做出的造型會十分不自然，光是一個小圍脖可能就要反覆反饋兩三次。如下面這張模型圖的褶皺效果十分僵硬，如果能使用掃描技術的話，就可以很簡單地表現出這種自然的褶皺了。
下圖也是一次布料褶皺的反饋。因為是計算的布褶，整體來說比較自然合理。但脖子處的褶皺堆積過於細碎，看起來很累贅。設計時內層服裝是較薄，布褶較多的材質，外層堆積的披肩實際上是想要有些厚度，褶皺較少的感覺，實物掃描能做得更好一些。
缺點
當然，缺點也是有的。首先就是題材比較受限，更多用於那些寫實的項目。因為掃描出來的東西就是寫實的，會有很多細節，所以可能不太適合寫實項目以外的團隊去做。
第二，網上的素材可能會有版權問題，直接掃描品牌服裝和刺繡花紋可能會侵權。
第三，有可能會限制原畫的設計。因為要使用掃描技術，那設計就不能夠太脫離現實，畫的款式也儘量能在現實中找到，那就需要拉齊各方提前溝通。
飾品配飾篇
作者：小歌
配飾篇會分為以下幾個部分講述：掃描模型分析、複用高模處理及修復、破損重新模型處理、掃描模型花紋處理。
掃描模型分析
首先，我們需要拿到zbrush高模掃描模型和掃描模型的高精度貼圖文件。當然也可以單獨掃描一張平鋪的花紋，這樣貼圖就可以直接拿過去用，方便快捷精度高。比如下圖第三個文件就是衣服的掃描花紋，帽子並沒有單獨掃描，所以我們還需要重新把掃描模型的花紋給烘焙出來。之後，我把掃描模型做了一下拆分，分成下面兩部分：綠色區域的是可複用的布料高模，頭上的部分則需要重新搭建模型。
下面是我拿到的花木蘭戲曲帽子的掃描模型，相對傳統流程而言整個製作速度非常快。
或者，你也可以用zremesher重新佈線替代四邊形插件，然後平面UV也可以用zbrush裡面的變換UV然後導出模型的方式。
對比了一下兩種方式，在MAYA裡面更方便快捷一些。
複用高模處理及修復
下面是戲曲劉大哥從掃描到模型製作的過程：我們先拿到掃描模型，然後根據掃描模型重新拓撲出橫平豎直佈線的模型（當然，這個模型也可以當低模用），然後在zbrush中逐級映射掃描模型高模，最後修復得到比較自然的高模褶皺。
破損重新模型處理
相對傳統流程的好處是，只需要還原掃描模型就好，不需要太多思考的地方。
傳統制作需要從三維角度去還原原畫，往往多個角度會有偏差。
這麼高精度的細節高模如何處理好還原到低模上面呢？
首先，我做了拆分，把細節的花紋做一張1024的貼圖，然後金屬布料做一張1024的貼圖，把布料的UV面積儘可能地縮小一些（因為這些布料可以在《逆水寒》編輯器用到細節法線變現，UV的佔用面積不用太大），大的UV面積都分給頭飾上比較重要的地方。
掃描模型花紋處理
下圖左邊的是掃描的花紋，右邊的是原畫設計的花紋。掃描的花紋精度高，細節豐富，質感更強，稍微調整一下就能出很好的效果。而原畫設計的花紋顏色單一，需要後面去豐富一下顏色變化；而且也缺乏一些細節，需要後期手動增加細節變化。
衣服胸口的花紋就是掃描的高精度紋理：
而花木蘭這種沒有刺繡的我們要怎麼做呢？
我把模型拆分成兩部分進行處理：帽子中的花紋做一整張處理，其他做一整張處理，相當於增加一張貼圖把複雜的帽子細節給還原出來。
同樣的時間，掃描流程可以製作更多的細節，更加精緻的模型，對於製作人員的要求也不是很高，只需要還原掃描模型的造型和剪影即可，也相應地減少了原畫和模型之間的反饋時間，減少溝通成本。
刺繡紋理篇
作者：九色鹿
刺繡紋理篇，我們會從光度立體、紋樣、和紋樣使用三個方面，由原理到紋樣的形成，再到最終具體項目使用的技巧，讓大家全方位瞭解掃描紋樣的構成原理與掃描刺繡的處理方式。
光度立體
光度立體是拍攝掃描紋理的前置理論基礎，我們通過基本原理和成像法則的梳理，讓大家先簡單地瞭解一下形成原理。
光度立體的基本原理
該技術最初是由伍德漢姆（Woodham）在1980年提出的。 相機和物體相對位置不變的情況下，通過不同方向的平行光源獲取的二維紋理信息可以提取出三維模型（至少需要三張或者多張）。獲取的這些二維紋理生成的三維表面信息可以進一步整合得到高度信息與灰度值。
成像法則
如圖這是我們八方位拾影成像設備在處理一組掃描紋理信息過程中的基本光照和拍攝原理。在燈光和拍攝距離確定的情況下，通過一組拍攝了八張不同方位光的圖片，進行表面法線的計算，得出中間法線圖的效果。
案例圖
這是一組從金屬配件到植物與花紋的三組效果圖。攝像機通過不同角度燈光拍攝得到的二維圖經過計算之後，得出表面物體的高度信息。可以類比一下：如果電腦是人類的大腦，攝像機就是人的眼睛，燈光就是太陽光。
八方拾影成像設備
圖中出現的黑色籠子是我們雷火3D掃描實驗室的同學根據光度立體原理動手自己搭建的八方拾影成像設備，目前可以支援各個項目的場景類需求（如各大類別植物、樹葉、花朵、各種單片構成物體），以及角色類需求（如單獨、二方、四方連續花紋與刺繡等）。
總結
紋樣
紋樣我們分為：題材、色彩、構成。
題材的話，主要細分為：植物、幾何、動物、自然、器物這幾種。這些視覺元素，你經常能在古代的一些衣服紋樣上看到。
而色彩，主要分為正色和間色。古人在觀察天地運行、日出日落和時序更迭的自然景色中，得出了赤、青、黃、白、黑的五色觀色彩理論。另外，古人又根據土木火水金五行法則定東南西北中的五個方位，並與顏色建立關係。同時又把權勢地位、倫理哲學、宗教禮儀等多種觀點融入色彩中，逐漸整合出了一套獨樹一幟的色彩文化體系，最後成為了中華傳統文化的重要組成部分。千百年來，我們民族的服飾、建築、繪畫、書法、漢醫理論等等領域，都和色彩產生了關係。
正色的對應關係：
間色，由不同的“正色”以不同的比例調和而成，歸屬為次要的顏色，故又稱為“閒色”：
構成分為：單獨、二方連續、四方連續。單獨花紋一般見於龍袍之類的這種大型單獨花紋上。二方連續花紋一般出現在邊緣裝飾，如服裝領邊、袖邊、鋪墊織物側四個邊緣等地方。
而四方連續則使用頻率比較高，種類分為：幾何、散點、連綴。幾何又分為下面幾種：八達、四達、八角、菱形、龜背、方形、球路。散點的話，分為單元，圖紋，禽鳥類規則排列；團紋，折枝，禽鳥不規則排列。連綴，則有纏枝、穿枝、波紋。這些內容在《中國古代絲綢設計素材圖系》這套叢書裡都有很好的記載，有興趣學習的朋友可以找來閱讀。
掃描紋樣使用
以下是三個實際掃描處理的案例。可以看出，我們還是要知道四方連續的基本構成這樣的基礎知識，才能在實際使用的時候得心應手。
下圖左一紅色框選部分就是最終四方連續的基本構成，所以我們只需要紅色的部分即可。
如下圖紅色部分也是我們最終四方連續要使用到的部分：
同上：
刺繡紋理篇·總結
材質貼圖篇
作者：脩遠
傳統刺繡的表現手法
傳統的刺繡表現手法，包括彩繡 、包梗繡、雕繡：
貼布繡、釘線繡、十字繡：
絢帶繡、抽紗繡、戳紗繡：
掃描刺繡在遊戲中的還原效果
因為掃描花紋會受到光影效果的影響，會出現花紋色彩不均勻的現象，包括花紋形狀大小也會受到外力影響導致出現變形，所以後期需要調整修改好。然後遊戲中由於透視問題，有些現實中較細的花紋也需要在遊戲中適當放大才能凸顯出來。
刺繡法線效果的表現形式
因為掃描花紋受光影效果影響，轉出來的法線會比較平，缺少立體感，所以在處理這些法線時可以先轉一個比較立體的法線，再用原來的掃描花紋疊加上去，以此來增加刺繡花紋的立體感和刺繡的細節。
刺繡針法的表現
因為要保留刺繡效果的真實性，所以diff圖基本上就是掃描的原色，沒有改動過。後期只能在spec以及gloss上進行細節處理。
- spec上對於花紋的邊緣用寬一點的筆刷進行外輪廓的繪製，內部則是根據花紋的不同，調節筆刷寬度進行製作，以此增加筆觸粗細變化。
- gloss上製作時要注意筆觸間的距離，以此來實現刺繡光滑度的變化。
根據材質屬性，拉開層次。刺繡花紋一般光澤度高一點，衣服時裝光澤度要低一些。另外，即使刺繡之間內也要有層次之分，這樣刺繡效果才能隨著光源變化有層次，否則就太平了。
遊戲中刺繡效果鑑賞
結語
3D掃描技術的應用，對於亟需提升工業化能力的遊戲行業來說只是一個開始。遊戲產業的升級，它不單單只是某一個環節需要思考的問題，而是需要上下游，乃至跨部門的通力合作才能從根本上改變的問題。希望讀完這篇文章，能讓你對3D掃描的全流程有了更深刻的認識，也希望大家在日常工作中能夠多多思考，還能怎樣優化自己的工作流程，提升工作效率，為玩家帶來更多更優質的遊戲。
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