捏脸 整理

 捏脸有两种做法，一种是利用骨骼变换，一种是利用Blend Shape。

 

骨骼法是在脸的内部正常建立骨骼并蒙皮，并利用骨骼的缩放系数，位移来改变脸的外形。但由于是数学计算的结果，设计时难以直接对最终效果进行调整。

BlendShape则是正常做多个种类的脸型并离线出差异数据，设计的时候比较简单，但叠加的时候也不太好控制，而且数据量较大。

由于现在游戏都需要利用BlendShape来实现人物的表情，重叠的BlendShape不易处理。而骨骼法只是制作上麻烦点，但可控性较高，而且数据量也小，所以大部分游戏都是用骨骼来实现捏脸的。

骨骼的设计是唯一的难点

具体怎么布置骨骼可参考上图，其实并不需要太多的控制项，更细节的可动部分（比如口型和眼睛）是交给BlendShape完成的，骨骼仅仅用来布置捏脸需要变化的部分。

通常会在正常的骨骼上加上一个Position(0,0,0)，Scale(1,1,1)的节点，然后让它代替父节点进行蒙皮，并把它作为捏脸时的可变数据。这样数值是单位化的，捏脸时容易处理。不希望缩放参数影响到子节点的时候也可以这样做。

 

这样直接改Bone的Transform数值就能看到变化了。

相比脸型，眼睛需要的节点数更多，因为需要针对眼球等多个物体处理，眼角长度和上挑都要可控，是捏脸骨骼最复杂的部分。

让捏脸变得人性化

虽然提供全部可变骨骼就能做出任何一种脸型，但那样只会让玩家轻易捏出怪物来。

  

通常的做法是给出一组可调整值的数值，对应骨骼的一个或者多个单位数值，让玩家在0-1之间选择。

  

至于这些调整数值背后的逻辑——

我选择让一个调整项同时影响多个骨骼数据，每个骨骼数据只影响某条骨骼的某个值，并且可以指定动画曲线，以应对弧面上的位移。

 

通过组合就可以应对各种情况（眼睛这些地方必然需要影响多个骨骼）。

将Value值调整到某个极值，然后修改Min,Max查看效果，修改Curve曲线处理中间状况，生成捏脸数据的过程还是比较直观的。设计好之后，将序列化的数据存储起来，以后要用的时候载入并只允许修改Value的值，就可以应用在游戏的捏脸部分了。

而且这个编辑器的实现也是非常简单的，利用Unity自己的数据序列化面板就可以了。

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码

?

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

public enum ModifyType    {        ScaleX,        ScaleY,        ScaleZ,        X,        Y,        Z    }    [System.Serializable]    public class ModifyDataGroup    {        public string name;        [Range(0,1)]        public float value = 0.5f;        public ModifyData[] modifys;    }      [System.Serializable]    public class ModifyData    {        public string name;        public ModifyType type;        public float min;        public float max;        public AnimationCurve curve;    }    public ModifyDataGroup[] modifyDataGroup;

去掉捏脸用的无用数据

很显然，我们为了实现捏脸加了许多没用的骨骼数据，这些都会影响到游戏运行时的效能。虽然量并不是很大，但要移除也并不困难。

如果不考虑BlendShape，其实只需要调用Unity的BakeMesh方法，替换Mesh并删掉骨骼就可以了。

但如果有BlendShape，Bake后的Mesh数据应用BlendShape后，会和以前有微量的偏移。这是因为BlendShape是在骨骼变化前先应用的，而Bake后，相当于是在骨骼变化后应用。

 

两者的差异和骨骼的变化强度有关，也和BlendShape的改变幅度有关，但确实在通常情况下差异不大（第三幅图是前两幅图的叠加，可以看到在脸部表情影响到的部分产生了微量的偏移）

但是即使少也是存在的。

解决方法是先将每一个BlendShape分别应用到Mesh上，再进行骨骼变换，蒙皮生成网格数据，然后再减掉Bake后的Mesh，重新生成一个新的BlendShape。

这其实相当于重做了一次BlendShape的生成过程（两个模型间求差值），数据就是完全准确的了。

下面的代码除了修正BlendShape外，还有蒙皮网格烘焙的代码实现。

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码

?

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97

public static Mesh BakeMesh(SkinnedMeshRenderer source)    {        Mesh target = Object.Instantiate(source.sharedMesh);        int vertexCount = source.sharedMesh.vertexCount;                 Bounds bounds = source.sharedMesh.bounds;        BoneWeight[] boneWeights = source.sharedMesh.boneWeights;        Vector3[] vertices = source.sharedMesh.vertices;        Vector3[] normals = source.sharedMesh.normals;        Vector4[] tangents = source.sharedMesh.tangents;        Vector3[] newVertices = new Vector3[vertexCount];        Vector3[] newNormals = new Vector3[vertexCount];        Vector4[] newTangents = new Vector4[vertexCount];        Matrix4x4[] bindposes = source.sharedMesh.bindposes;        Transform[] bones = source.bones;                 //Bake SkinMesh        int count = bones.Length;        Matrix4x4[] boneMatrixs = new Matrix4x4[count];        for (int i = 0; i < count; i++)        {            boneMatrixs[i] = source.rootBone.worldToLocalMatrix * bones[i].localToWorldMatrix * bindposes[i];        }        for (int i = 0; i < vertexCount; i++)        {            ApplyBoneMatrix(boneWeights[i], boneMatrixs, vertices[i], normals[i], tangents[i], out newVertices[i], out newNormals[i], out newTangents[i]);        }        target.vertices = newVertices;        target.normals = newNormals;        target.tangents = newTangents;        target.boneWeights = null;        target.bounds = bounds;          //修正BlendShape        target.ClearBlendShapes();        count = source.sharedMesh.blendShapeCount;        for (int i = 0; i < count; i++)        {            string name = source.sharedMesh.GetBlendShapeName(i);            int frameCount = source.sharedMesh.GetBlendShapeFrameCount(i);            Vector3[] deltaVertices = new Vector3[vertexCount];            Vector3[] deltaNormals = new Vector3[vertexCount];            Vector3[] deltaTangents = new Vector3[vertexCount];            for (int j = 0; j < frameCount; j++)            {                source.sharedMesh.GetBlendShapeFrameVertices(i, j, deltaVertices, deltaNormals, deltaTangents);                for (int r = 0; r < vertexCount;r++)                {                    Vector3 shapeVector;                    Vector3 shapeNormal;                    Vector4 shapeTangent;                    ApplyBoneMatrix(boneWeights[i], boneMatrixs, vertices[i] + deltaVertices[i], normals[i] + deltaNormals[i], tangents[i] + (Vector4)deltaTangents[i], out shapeVector, out shapeNormal, out shapeTangent);                    deltaVertices[i] = shapeVector - newVertices[i];                    deltaNormals[i] = shapeNormal - newNormals[i];                    deltaTangents[i] = shapeTangent - newTangents[i];                }                float weight = source.sharedMesh.GetBlendShapeFrameWeight(i, j);                target.AddBlendShapeFrame(name, weight, deltaVertices, deltaNormals, deltaTangents);            }        }          return target;    }      //对每个顶点蒙皮    private static void ApplyBoneMatrix(BoneWeight bw, Matrix4x4[] boneMatrixs, Vector3 vector, Vector3 normal, Vector4 tangent, out Vector3 newVector, out Vector3 newNormal, out Vector4 newTangent)    {        Vector3 resultVector = new Vector3();        Vector3 resultNormal = new Vector3();        Vector3 resultTangent = new Vector3();        if (bw.weight0 > 0)        {            resultVector += boneMatrixs[bw.boneIndex0].MultiplyPoint3x4(vector) * bw.weight0;            resultNormal += boneMatrixs[bw.boneIndex0].MultiplyVector(normal) * bw.weight0;            resultTangent += boneMatrixs[bw.boneIndex0].MultiplyVector(tangent) * bw.weight0;        }        if (bw.weight1 > 0)        {            resultVector += boneMatrixs[bw.boneIndex1].MultiplyPoint3x4(vector) * bw.weight1;            resultNormal += boneMatrixs[bw.boneIndex1].MultiplyVector(normal) * bw.weight1;            resultTangent += boneMatrixs[bw.boneIndex1].MultiplyVector(tangent) * bw.weight1;        }        if (bw.weight2 > 0)        {            resultVector += boneMatrixs[bw.boneIndex2].MultiplyPoint3x4(vector) * bw.weight2;            resultNormal += boneMatrixs[bw.boneIndex2].MultiplyVector(normal) * bw.weight2;            resultTangent += boneMatrixs[bw.boneIndex2].MultiplyVector(tangent) * bw.weight2;        }        if (bw.weight3 > 0)        {            resultVector += boneMatrixs[bw.boneIndex3].MultiplyPoint3x4(vector) * bw.weight3;            resultNormal += boneMatrixs[bw.boneIndex3].MultiplyVector(normal) * bw.weight3;            resultTangent += boneMatrixs[bw.boneIndex3].MultiplyVector(tangent) * bw.weight3;        }        newVector = resultVector;        newNormal = resultNormal;        newTangent = new Vector4(resultTangent.x, resultTangent.y, resultTangent.z, tangent.w);    }

只烘培部分骨骼

上面的是将整个头部烘培成Mesh，但有时候我们也会想保留部分骨骼（例如头发）供捏脸之外的部分使用。而如果是体型部分的自定义，就更需要仅对部分骨骼烘培的功能。

虽然看上去骨骼的多层级和多权重难以下手，实际上也没有多困难。

——只要把不需要烘培的骨骼重置回未经蒙皮变换时的状态，也就是将那些骨骼的Transform设置为对应bindposes的逆，它们就不会对需要烘培的骨骼造成影响。

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码

?

1	Matrix4x4 m = rootBone.worldToLocalMatrix * bindposes.inverse; SetTransformMatrix(bone, m);

bindposes本身就是Mesh空间相对于骨骼结点空间的变换矩阵……的逆，Mesh空间的顶点乘bindposes相当于将自己转换到骨骼结点所在空间，所以再做一次“骨骼 -> 世界空间变换”就能完成蒙皮，这也是上面的蒙皮代码实现的原理，实在不懂可自行查阅蒙皮相关资料。

我这里再求一次bindposes的逆，就得到了骨骼结点相对于Mesh空间的矩阵，实际上就是骨骼最开始所在的位置。将骨骼移动回这个位置，就相当于这个骨骼没有参与蒙皮，也就不会影响到其他需要蒙皮的骨骼。

设置Transform，而非直接跳过蒙皮阶段，是为了让需要烘培的结点的父结点位置正确。比起重新计算需要烘培的结点的Matrix4x4，这种方式会简单一点（但是性能确实差一些）

之后走正常的BakeMesh流程就可以了。

完成后还需要单独移除已经进行烘培，实际上已经无效的骨骼的boneWeight。所有boneWeight里涉及到那些骨骼的地方，都需要重置为骨骼的根节点RootBone的序号，也就是0。

[AppleScript] 纯文本查看 复制代码

?

1 2 3 4 5 6 7 8

for (int i = 0; i < vertexCount; i++) {        BoneWeight bw = boneWeights[i];        bw.boneIndex0 = boneIndexFilter.Contains(bw.boneIndex0) ? 0 : bw.boneIndex0;        bw.boneIndex1 = boneIndexFilter.Contains(bw.boneIndex1) ? 0 : bw.boneIndex1;        bw.boneIndex2 = boneIndexFilter.Contains(bw.boneIndex2) ? 0 : bw.boneIndex2;        bw.boneIndex3 = boneIndexFilter.Contains(bw.boneIndex3) ? 0 : bw.boneIndex3;        boneWeights[i] = bw; }

对于SkinMesh来讲，并不存在删除骨骼结点一说，不管怎么样都会至少做一次相对于根结点的骨骼变换。把所有数据都重置为0是不行的，至少要有留下一个{boneIndex0 : 0, weight0 : 1f}。

烘培完后还需要将骨骼的状态再次恢复。

不过如果是游戏运行时，其实并不需要专门重置骨骼，因为骨骼刚加载出来的时候本来就是重置好的。只要先加载捏脸的骨骼数据，烘培，修改BoneWeight，再加载其他和骨骼相关的部分，烘培和非烘培就不会有冲突了。

然而模型从哪里弄？

捏脸的技术难度其实就这些（烘培那段估计大部分人也不用），主要的难点还是骨骼和捏脸数据的设计。

我这个模型是从HoneySelect里扒的，它的模型数据全在abdata这个文件夹下以AssetBoundle形式存在，所以很简单就能扒出来。

但UnityStudio这些破解工具导出的文件迄今为止依然会丢失BlendShape，所以需要用UnityAPI直接读取ab文件并另存为。

HoneySelect其实也有捏脸参数的配置文件，有兴趣可以自己扒过来以节约配置参数的时间（这个恐怕才是工作量的大头）

工程地址：https://pan.baidu.com/s/1ggwsY3p#list/path=%2F

http://www.manew.com/thread-113711-1-1.html