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Panel Cloth Transfer Skin Weights节点和 Constraint节点参考说明

2023-10-25


虚幻引擎5.3中的实验性Chaos面板布料编辑器支持数据流中的一种新的蒙皮权重转移工具,在将骨骼网格体蒙皮权重转移到静态模拟网格体上时,它可以帮助你显著提升视觉效果。


⚠️ 重要

这是一个实验性功能。在跟随本教程学习前,请先加载必要插件(见Chaos面板布料编辑器工作流程和ML布料生成概览)和重建虚幻引擎。


通常情况下,布料模拟的蒙皮权重转移过程,例如将蒙皮权重从渲染网格体应用到模拟网格体上,或者从模拟网格体应用到渲染网格体上,是在外部DCC工具中完成的,并且全部以单一.fbx骨骼网格体的形式导入。新的面板布料编辑器支持用静态网格体进行布料模拟,还有一个内置的蒙皮权重转移工具。下文将介绍“转移蒙皮权重”这个强大的数据流节点涉及的各种参数和用例。



数据流节点


输入

  • 集合(Collection) - 转移权重时接收权重的网格体(即目标网格体,使用静态网格体导入节点创建集合)。

  • 修复蒙版.权重贴图(InpaintMask.Weight Map) - 将被用作修复蒙版的权重贴图的名称(参见下文了解蒙版的作用)。可以用添加权重贴图(AddWeightMap)节点或选择权重贴图(SelectionToWeightMap)节点创建。

  • 转移权重集合(Transfer Weights Collection) - 只有在使用修复权重算法时才会用到。因为集合可能包含一个模拟网格体和一个渲染网格体,所以转移分两个阶段进行。首先,将权重从形体转移到模拟网格体上,再从模拟网格体转移到渲染网格体上。如果模拟网格体的分辨率很低,或者与渲染网格体的形状不匹配,你可以提供一个自定义网格体,用于将权重转移到渲染网格体上,而不是使用模拟网格体。这对腋窝等部位紧贴皮肤的衣服来说尤其有帮助。


下图:左图是使用低分辨率模拟网格体的结果。右图是使用二级高分辨率网格体(仅用于蒙皮权重转移)的结果。



输出

  • 集合(Collection) - 带蒙皮权重的网格体



参数


  • 骨骼网格体- 从中转移权重的形体网格体。

  • LOD索引 - 从中转移权重的骨骼网格体LOD的索引。应优先考虑LOD 0,因为它允许我们从分辨率最高的网格体中获得权重。

  • 变换- 转移前应用在骨骼网格体上的变换。如有必要,可以使用转移蒙皮权重工具(选中节点时启用)匹配形体网格体和布料网格体。

  • 算法- 选项包括 曲面上最近的点修复权重


曲面上最近的点

曲面上最近的点类似于Autodesk Maya中的复制平滑蒙皮权重工具,选中曲面上最近的点选项。对于集合(即布料网格体)上的每个顶点来说,它会寻找骨骼网格体(即形体网格体)表面最近的点,然后复制该点的权重。这种算法非常快,而且非常稳定,但在处理不紧贴皮肤的衣服时,会产生明显的问题。


修复权重

修复权重算法更擅长处理不紧贴皮肤的衣服,但是会略微延长执行时间。这种算法分两个阶段。首先,类似于曲面上最近的点,对于布料合集上的每个顶点来说,它会寻找源骨骼网格体表面最近的点。但是它不会直接复制该点的权重,而是会先检查匹配情况是否良好,检查最近的点是否在一定距离内,以及它们的法线是否过度偏离。


这两个标准都由下文所述的半径百分比法线阈值参数控制。如果匹配结果通过这些检查,我们就可以复制源点的权重,就像使用曲面上最近的点一样。如果没有通过检查,就不能复制权重。


对于未复制权重的顶点来说,我们将自动计算平滑权重的最佳近似值。

  • 半径百分比- 模拟网格体边界框对角线的百分比,该对角线在修复权重算法中会被用作搜索半径。搜索半径外的所有点都将被忽略。如果设为负值(例如,1),所有点都会被考虑在内。

  • 法线阈值- 目标点和源点法线之间的最大角度差(以度为单位),超过这个值在修复权重算法中将被视为不匹配。如果设为负值(比如-1),法线将被忽略。

  • 可选平滑 - 对于自动计算权重的顶点来说,我们可以应用额外的平滑。这在腋窝和胯部等部位尤其有用。


平滑


不平滑


  • 平滑迭代- 自动计算权重顶点的平滑迭代次数。

  • 平滑强度- 每次平滑迭代的平滑强度。

  • 修复蒙版- 有时候可能要强行禁止某些顶点从源点复制权重,即便形体的匹配情况良好。西服衬衫领就是一个很好的例子。


使用添加权重贴图(AddWeightMap)节点可以在网格体上选择要排除的区域,并将权重贴图的名称与“修复蒙版.权重贴图(InpaintMask.Weight Map)”引脚相连(参见下面的视频)。


无蒙版


创建绘制蒙版


应用蒙版


修复权重贴图用例


其他用例包括选择腋窝或胯部区域或任何褶皱,确保不会从源点复制任何数据,并为修复权重算法提供更大的区域,尝试自动预测权重。


添加斗篷时,靠近下半身的顶点可能会找到不需要的匹配,我们可以轻松选中这些区域,强制修复。


可视化


你可以在面板布料编辑器的3D渲染视图中使用模拟可视化->转移蒙皮权重节点:匹配顶点,查看哪些区域的权重是从源点复制过来的(白色),哪些区域的权重是自动计算的(黑色)。它还会考虑用户定义的修复蒙版。




总结


在几乎所有用例中,修复蒙版算法的表现都优于曲面上最近的点,因此在面板布料编辑器中使用数据流和转移蒙皮权重时,应该首选修复蒙版算法。


Panel Cloth Constraint Node参考


虚幻引擎5.3推出的实验性Chaos面板布料编辑器支持额外的约束选项(旧版布料编辑器不支持)。本文将介绍如何使用这些节点来覆盖现有的布料配置,以提供更逼真的模拟控制,特别是对视效/电影和ML应用来说。


⚠️ 重要

这是一个实验性功能。在跟随本教程学习前,请先加载必要插件(见Chaos面板布料编辑器工作流程和ML布料生成概览)和重建虚幻引擎。


面板布料编辑器 - 约束节点


随着实验性5.3面板布料编辑器的引入,Chaos布料(仅在新的面板编辑器中)现在支持经过扩展并基于位置的动力学(XPBD)约束以及默认的基于位置的动力学(PBD)。

  • 基于位置的动力学(PBD):一种操纵顶点位置的快速模拟技术,不使用力或脉冲。这是Chaos布料的默认模拟方法。

  • 经扩展并基于位置的动力学(XPBD):与PBD相比,时间步更小,依赖迭代的行为更少。拥有附加功能,例如阻尼,尤其适用于分辨率高、时间步小的布料。这是虚幻引擎5.3新增的可选模拟方法,只能在面板布料编辑器中使用。



什么时候使用PBD/XPBD?

为了支持更复杂的布料模拟,我们在5.3中添加了XPBD支持。要注意的是,这种模拟方法的性能开销比较大,使用这种方法时要考虑到这一点以及潜在的实时影响。


控制和性能开销从低到高排序:

元素与弹簧(三角形与边缘控制) - 使用PBD弯曲元素(三角形)VS弯曲弹簧(三角形)进行屈曲控制。


XPBD与PBD- 在使用更多分步时,如果想要阻尼,可以使用XPBD。

各向异性XPBD与XPBD- 使用各向异性节点进行临界阻尼加经斜或纬斜控制。

  • 纬向 == U

  • 径向 == V

  • 斜向 == 对角线


基础PBD布料属性值范围0-1。

各向异性XPBD单位是具有更大范围的刚度值(例如100-1000+)。

  • 默认为100——可以产生效果,但伸缩性不大

  • XPBD的值为1 == 临界阻尼(在有阻尼的情况下,振荡器会尽可能快地回到平衡位置,不振荡,最多通过一次)。

  • 如果径向值和纬向值相等,则与使用基础(非各向异性)XPBD相同。

  • XPBD值应该像其他DCC/布料模拟引擎中的硬度一样。


“覆盖”节点

在面板布料教程中,因为最大距离和与旧版编辑器向后兼容等因素,我们提到应使用详细的节点,而不是模拟默认配置节点。在本节中,我们将演示如何使用详细的配置节点,以“覆盖”模拟默认配置节点。



模拟默认配置(SimulationDefaultConfig)节点包含默认Chaos布料解算器的所有标准PBD参数。



例如,材质属性包含边缘刚度、弯曲刚度、弯曲元素、屈曲(比率与刚度)和区域刚度等参数。



通过在模拟默认配置节点后面添加节点,我们可以有效覆盖相应的材质属性参数值。



材质属性覆盖示例

在这个例子中,PBDEdgeSpringConfig将覆盖默认配置材质属性中的默认“边缘刚度”,因为它被放在模拟默认配置节点后面。




注意:在使用多个节点时,数据流图表中的最后一个节点优先于该材质属性参数!


权重贴图

带模拟网格体绘制区域的权重贴图也可以用于这些覆盖节点。



默认的权重贴图名称位于参数右侧。如果使用该名称和添加权重贴图(AddWeightMap)节点绘制区域,它将使用Lo/Hi值作为乘法映射影响参数。


参见Chaos布料工具属性参考了解更多有关贴图的信息。

https://dev.epicgames.com/community/learning/tutorials/jOrv/unreal-engine-chaos-cloth-tool-properties-reference



PBD/XPBD约束节点


下图展示了面板布料编辑器中可用的PBD、XPBD和各向异性节点。随后的图像和注释分别展示了各个节点的相关内容,以供用户参考。



PBD节点参考


PBD Edge Spring Stiffness


PBD Bending Spring Stiffness


PBD Bending Elements (Buckling Stiffness)


PBD Area Springs


XPBD节点参考



XPBD Edge Spring


XPBD Bending Spring


XPBD Bending Element (Buckling Stiffness)


XPBD Area Spring


XPBD各向异性节点参考


XPBD Aniso Bending (Bending/Buckling Stiffness)


XPBD Aniso Stretch (Edge Stiffness)

  • 径向缩放和纬向缩放是静止长度的乘数。

  • 勾选“使用3D静止长度”时——静止长度使用3D模型

  • 不勾选“使用3D静止长度”时——静止长度使用2D面板

阅读原文

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