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毛发创建XGen指南

介绍如何将Groom导出为Alembic文件并在虚幻引擎中使用

毛发创建XGen指南

本指南演示如何设置从Maya的XGen毛发创建系统导入Groom发束到虚幻引擎中。其中我们会用到一组属性，它们在Alembic以及Grooms规格这篇文档中有所介绍。

本指南使用Maya 2018.6创建资产。

转换旧有XGen说明

将导线转换为NURBS曲线

请参考下列步骤将Groom的导线转化为曲线，以便保存一组曲线并匹配你要转换的导线。

  1. 将Maya菜单集设为 建模（Modeling），以便查看可用的正确菜单选项。

  2. 从主菜单中，点击 生成（Generate） 下拉列表并选择 XGen编辑器（XGen Editor）。

  3. 在 XGen 窗口中，使用 工具（Utilities） 选项卡选择 曲线的导线（Guides to Curves）。

  4. 点击 创建曲线（Create Curves）。

完成后，groom的输出将类似下图：

将Groom转换为XGen交互式Groom

若使用旧版XGen说明，需将groom转换为 XGen交互式Groom（XGen Interactive Groom）。步骤如下：

  1. 选择XGen Description节点。

  2. 在 建模（Modeling） 菜单集中使用主菜单点击 生成（Generate） 下拉列表，然后选择 转换为交互式Groom（Convert to Interactive Groom）。

将样条说明导出到NURBS曲线

请遵循以下步骤，将你选中的样条说明导出成Alembic文件，该文件可以与插入的头发一起导入为NURBS曲线。

  1. 选中你的XGen Spline Description节点。在 建模（Modeling） 菜单集中使用主菜单点击 生成（Generate） 下拉列表。然后在列表中选择 缓存（Cache）> 导出缓存（Export Cache）。

  2. 在 导出缓存（Export Cache） 窗口中进行以下设置：

    • 缓存时间帧（Cache Time Frame）： 设置成 当前帧（Current Frame）
    • 多个变换（Multiple Transforms）： 禁用
    • 写入最终宽度（Write Final Width）： 启用

  3. 为文件输入名称，文件类型选择 Alembic。

  4. 点击 导出（Export）。

  5. 在 文件（File） 菜单中选择 导入（Import）。这会打开 导入（Import） 窗口，然后将Alembic（'.abc'）文件放入场景。

导入完成后，XGen样条说明就应该已经被导出为Alembic文件，并且将内插毛发作为NURBS曲线导入。

创建属性

创建组ID属性

可在一个或多个组中导出内插毛发。虚幻引擎中可识别此类组，用于唯一材质指定。

创建组ID属性时使用以下脚本：

from maya import cmds

attr_name = 'groom_group_id'

# 注意：更改以下命名以反映节点场景。
groups = ['hair_brows_splineDescription1|SplineGrp0', 'hair_lashes_splineDescription1|SplineGrp0', 'hair_head_splineDescription1|SplineGrp0']

for groom_group_id, group_name in enumerate(groups):
    
    # 获取xgGroom下的曲线
    curves = cmds.listRelatives(group_name, ad=True, type='nurbsCurve')
    
    # 用组id标记组
    cmds.addAttr(group_name, longName=attr_name, attributeType='short', defaultValue=groom_group_id, keyable=True)
    
    # 添加属性范围
    # 强制Maya的alembic将数据导出为GeometryScope::kConstantScope
    cmds.addAttr(group_name, longName='{}_AbcGeomScope'.format(attr_name), dataType='string', keyable=True)
    cmds.setAttr('{}.{}_AbcGeomScope'.format(group_name, attr_name), 'con', type='string')

创建导线属性

当你为groom创建导线属性时，只有标记为 导线（guide） 的曲线才会被用于虚幻引擎中的模拟。若未在Alembic文件中指定导线，在导入Unreal Engine的过程中，一定比例的内插毛发将被内部标记为导线。

导入无导线的groom时，使用Groom导入选项可设置标记为导线的内插毛发比例。默认仅10%的毛发用作导线。

创建导线属性时使用以下脚本：

from maya import cmds

attr_name = 'groom_guide'

# 获取xgGroom下的曲线
curves = cmds.listRelatives('xgGroom', ad=True, type='nurbsCurve')

# 新建组
guides_group = cmds.createNode('transform', name='guides')

# 将组标记为groom_guide
cmds.addAttr(guides_group, longName=attr_name, attributeType='short', defaultValue=1, keyable=True)

# 强制Maya的alembic将曲线导出为一个组。
cmds.addAttr(guides_group, longName='riCurves', attributeType='bool', defaultValue=1, keyable=True)

# 添加属性范围
# 强制Maya的alembic将数据导出为GeometryScope::kConstantScope
cmds.addAttr(guides_group, longName='{}_AbcGeomScope'.format(attr_name), dataType='string', keyable=True)
cmds.setAttr('{}.{}_AbcGeomScope'.format(guides_group, attr_name), 'con', type='string')

# 导线组下方的父曲线
对于曲线中的曲线：
    cmds.parent(curve, guides_group, shape=True, relative=True)

Groom_Width属性

在Maya中，宽度值有一个特殊的行为，与其他DCC应用不同的是，它可以遵循Alembic以及Grooms规格中的内容，来获取它们并使用它们来构建groom。

Maya可以直接在曲线上导出宽度值，因此不需要导出自定义的 groom_width 属性；导入器会自动将这些值转换为该属性。如果 groom_wdith 属性在导入虚幻引擎时与groom一起存在，则它不会被覆盖。如果 groom_wdith 没有被指定，或者不能从宽度值转换，那么生成器将退回使用1厘米。

从Maya导出到Alembic

  1. 在Maya中，选择要导出的导线和Group_ID曲线。

    每个节点应拥有唯一名称。

  2. 在 建模（Modeling） 菜单集中，使用主菜单点击 缓存（Cache） 下拉列表，然后选择 Alembic缓存（Alembic Cache）> 将选中项导出到Alembic（Export Selection to Alembic）。

  3. 在 导出选中项（Export Selection） 窗口中的 通用选项（General Options） 类别下，将 缓存时间范围（Cache time range） 设为 当前帧（Current Frame）。

  4. 在 属性（Attributes） 类别下，输入要罗列出的 属性（Attribute） 命名，然后点击 添加（Add） 按钮。添加以下模式属性：

    • groom_group_id
    • groom_guide

  5. 在 文件名（File name） 文本框中为文件命名，并将 文件类型（Files of type） 设为 Alembic。

  6. 点击 导出选中项（Export Selection） 按钮。

将纹理应用于毛发UV

以下步骤和包含脚本可以帮助你设置自己的XGen毛发，该毛发可以导出到虚幻引擎，并且各个发束上呈现已应用的纹理。

  1. 在Maya的建模菜单中，选择 生成（Generate） > 创建交互式Groom样条（Create Interactive Groom Splines）。

  2. 你可以根据自己的偏好为项目创建导线并涂刷毛发。准备就绪后，选择 生成（Generate）> 缓存（Cache）> 创建新缓存（Create New Cache） 将曲线导出为 Alembic缓存（Alembic Cache）。

  3. 通过隐藏或删除XGen头发以将其移除。然后，在Maya场景中，使用源网格体重新导入之前导出的毛发曲线。

  4. 根据你的场景，顶部曲线下将有数千条样条曲线，本例中为 SplineGrp0。编辑以下Python脚本，并将以下值替换为项目中的值：

    • export_directory
    • hair_file
    • curve_top_group
    • uv_mesh

    你可以在此处下载脚本。

     
from maya import cmds
from maya import OpenMaya
import os

def create_root_uv_attribute(curves_group, mesh_node, uv_set='map1'):
    '''
    Create "groom_root_uv" attribute on group of curves.
    '''

    # check curves group
    if not cmds.objExists(curves_group):
        raise RuntimeError('Group not found: "{}"'.format(curves_group))

    # get curves in group
    curve_shapes = cmds.listRelatives(curves_group, shapes=True, noIntermediate=True)
    curve_shapes = cmds.ls(curve_shapes, type='nurbsCurve')
    if not curve_shapes:
        raise RuntimeError('Invalid curves group. No nurbs-curves found in group.')
    else:
        print "found curves"
        print curve_shapes

    # get curve roots
    points = list()
    for curve_shape in curve_shapes:
        point = cmds.pointPosition('{}.cv[0]'.format(curve_shape), world=True)
        points.append(point)

    # get uvs
    values = list()
    uvs = find_closest_uv_point(points, mesh_node, uv_set=uv_set)
    for u, v in uvs:
        values.append([u, v, 0])
        #print (str(u) + " , " + str(v)  )

    # create attribute
    name = 'groom_root_uv'
    cmds.addAttr(curves_group, ln=name, dt='vectorArray')
    cmds.addAttr(curves_group, ln='{}_AbcGeomScope'.format(name), dt='string')
    cmds.addAttr(curves_group, ln='{}_AbcType'.format(name), dt='string')

    cmds.setAttr('{}.{}'.format(curves_group, name), len(values), *values, type='vectorArray')
    cmds.setAttr('{}.{}_AbcGeomScope'.format(curves_group, name), 'uni', type='string')
    cmds.setAttr('{}.{}_AbcType'.format(curves_group, name), 'vector2', type='string')

    return uvs

def find_closest_uv_point(points, mesh_node, uv_set='map1'):
    '''
    Find mesh UV-coordinates at given points.
    '''

    # check mesh
    if not cmds.objExists(mesh_node):
        raise RuntimeError('Node not found: "{}"'.format(mesh_node))

    # check uv_set
    uv_sets = cmds.polyUVSet(mesh_node, q=True, allUVSets=True)
    if uv_set not in uv_sets:
        raise RuntimeError('Invalid uv_set provided: "{}"'.format(uv_set))

    # get mesh as dag-path
    selection_list = OpenMaya.MSelectionList()
    selection_list.add(mesh_node)

    mesh_dagpath = OpenMaya.MDagPath()
    selection_list.getDagPath(0, mesh_dagpath)
    mesh_dagpath.extendToShape()

    # get mesh function set
    fn_mesh = OpenMaya.MFnMesh(mesh_dagpath)

    uvs = list()
    for i in range(len(points)):

        script_util = OpenMaya.MScriptUtil()
        script_util.createFromDouble(0.0, 0.0)
        uv_point = script_util.asFloat2Ptr()

        point = OpenMaya.MPoint(*points[i])
        fn_mesh.getUVAtPoint(point, uv_point, OpenMaya.MSpace.kWorld, uv_set)

        u = OpenMaya.MScriptUtil.getFloat2ArrayItem(uv_point, 0, 0)
        v = OpenMaya.MScriptUtil.getFloat2ArrayItem(uv_point, 0, 1)

        uvs.append((u, v))

    return uvs

def abc_export(filepath, node=None, start_frame=1, end_frame=1, data_format='otawa', uv_write=True):
    
    job_command = '-frameRange {} {} '.format(start_frame, end_frame)
    job_command += '-dataFormat {} '.format(data_format)
    
    job_command += '-attr groom_root_uv '

    if uv_write:
        job_command += '-uvWrite '
    
    job_command += '-root {} '.format(node)   
    
    job_command += '-file {} '.format(filepath) 
    
    cmds.AbcExport(verbose=True, j=job_command)
                
def main():
    
    export_directory = 'D:/Dev/Ref'
    hair_file = os.path.join(export_directory, 'hair_export.abc')
    curve_top_group= 'description1|SplineGrp0'
    uv_mesh='pPlane1'
    
    create_root_uv_attribute( curve_top_group , uv_mesh)
    abc_export(hair_file, curve_top_group)
    
main()

  1. 在Maya中，使用更改后的数值运行脚本。这 将 生成一个新的Alembic（'.abc'）文件，该文件可以导入到虚幻引擎中。

  2. 在虚幻引擎中，使用 毛发 着色模型创建新材质。在材质图表中，添加 毛发属性（Hair Attributes） 表达式，然后将 根UV（Root UV） 插入纹理样本的 UV 输入中。

    groom_root_uv 属性为每个毛发指定了它所连接的底层网格UV。这个属性是可选项，如果没有指定，引擎会使用球面贴图自动生成一个根UV。

  3. 将导入的毛发Alembic文件从内容浏览器拖到关卡中，然后向其指定毛发材质。你应该以如下形式结束：

    确保关卡中的毛发Alembic文件的宽度大于0。

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