unity最新毛发系统Wig，更有利于高逼真数字人实现

自去年 Unity 收购了 Wētā 和 Ziva 等艺术工具起，如何将这些前沿工具整合进 Unity 编辑器，赋能创作者的创作流程，就成为了我们工作的重点。近期，Unity 发布的全新实时 3D 炫技之作《Lion》给出了答案。

《Lion》是 Unity 艺术工具又一关键里程碑，该作首次集结了 Wētā Digital、Ziva、SpeedTree、SyncSketch 和 Unity Editor 的艺术工具，让艺术家、开发者们能够实现比真实还真实的实时高清图像。

原离线演示的资产是由 Monster Emporium Animation School 的学生制作的，包含还原真实尺寸、使用 Ziva VFX 生物力学弹性体解算器模拟的躯体柔软的狮子。

原离线演示的资产：

https://www.monsteremporium.co.uk/

Ziva VFX模拟幼狮坐下的序列

场景随后会被更新成高性能的实时体验。

狮子资产使用了 Ziva RT 机器学习变形以及新的 Ziva RT Unity Player（预览版），可以动态执行动画，以提供保真度最高的形变。

Ziva RT带来的变形效果可以直接用于最终成品，它还可以加快用工具评估动画装配的速度，加快DCC迭代流程。在这个例子中，我们使用了Ziva VFX 2.0准静态积分器训练Ziva RT，它提供了准确和稳健的结果，是训练实时形变的理想选择。

将高保真变形与Ziva RT和通常在游戏中使用的更传统的剥皮动画进行比较。肌肉组织和软组织的差异在小熊的轮廓和肩胛骨下特别明显。

为了在运行时获得最佳性能，Ziva RT Unity Player 能并行执行 SIMD 优化后的代码，并利用 Unity 的 Burst 技术实时完成动态互动的变形。 

新演示的环境还使用了 SpeedTree 的植被。

我们先用 SpeedTree Cinema 创建资产，针对实时使用进行优化，在狮子附近添加一些尘土飞扬的草丛，并在地平线上打造了一个非洲标志性可可豆木的形状。这些数据将输出为带有高分辨率纹理的 Game FBX，让植物资产的分辨率能与制作精细的生物们相匹配。

一点点植被有助于构图、能让环境更生动。

SpeedTree资产

为了增强写实感，我们用 Wētā Digital 的毛发和皮毛梳理工具 Wig（pre-alpha）作为 Ziva 形变技术的补充，并为制作“大猫咪”和幼崽的鬃毛、皮毛，提供了更高的逼真度和艺术创作空间。

“Wig 是一种完全不同的工作方式——它实际上是我用过的最快的梳理工具，”Sara Hansen 说，她是《Lion》的Unity技术美术，以前曾为 Wētā FX、DNEG 和其他 VFX 公司制作过成品级毛发。 

“要制作高质量的毛发，用另一套梳理工具我可能得花几个月的时间，用 Wig 则要快得多，制作只需几周时间。有些毛发在其他工具中需要数周的，在 Wig 中只需要一天或几天就能完成，而且质量要好得多，艺术风格的可控性也更强......即使你要遵从详细的艺术指导进行调整，比如调整参考镜头里的某束毛发，你也能用 Wig 轻松完成。”

用Wig制作的狮子鬃毛

《Lion》背后的团队来自北美和西欧的多个国家。团队间的远程协作是利用可视化协作工具 SyncSketch 实现的，它提供了实时产品审查和直观迭代的能力。

使用SyncSketch云协作工具审查狮子的毛发

这次创意演练验证了 Wētā Digital 的 Wig、Ziva、SpeedTree、SyncSketch 和 Unity Editor 的生产能力，使团队能够快速迭代、全面改进生物和角色制作的工作流程：从绑定到变形到毛发和毛皮附着系统、从渲染到着色等环节，让工作流成为一个连贯的系统。

“我们希望保证工具能够协同作业，让创作者在每一个环节利用优秀的工作流程来创作角色和生物。因此，我们制作该演示的部分目标是在生产环境中验证 Unity 艺术工具，满足艺术家在日常工作中的种种难题，并使工具和工作流变得更好、更强大，”Unity Technologies 的杰出技术伙伴和首席建筑师、专业艺术和图形创新副总裁 Natalya Tatarchuk 说。

为了在 PlayStation 5®、Xbox Series X|S® 和 PC 上实时运行高度逼真的生物和场景渲染，我们还开发了一些关键的技术创新。

项目在一开始就使用了 Unity 的高清渲染管线（HDRP）。我们还使用了全局光照（GI），利用 Adaptive Probe Volumes（适应性探针体积，APV）来照亮狮子周围干旱的沙漠和植被。

我们还必须解决同时模拟和渲染几百万根发丝的挑战。为此，我们在 HDRP 上进行了一系列重大的性能和视觉清晰度改进。

其中包括用 GPU 驱动头发簇模拟、使上百万根发丝能够实时地做出反应，该模拟方案已经包含在了 Unity 新发布于 GitHub 上的 Hair System。该模拟方法沿袭了令人惊叹的数字人演示《Enemies》的头发模拟方案，并做了进一步扩展，用 GPU 来更高效地处理更高数量级的发丝。

Hair System：

https://github.com/Unity-Technologies/com.unity.demoteam.hair

对于头发和毛皮的渲染，Unity 的图形开发者们做了重大优化，改进了 HDRP 基于图块的 GPU 软件光栅化算法，转为渲染几百万根独立的头发。该方法还借助了分析式抗锯齿来提高图像流畅度，还为每条发丝添加计算排序好的透明度，还用改进后的物理性头发光照模型来实现电影质量的发丝渲染。 

我们现在可以渲染数百万独立的发丝，所有发丝的动作都相互独立且独特，不会出现瑕疵。新方法可以准确地还原头发的高光部分和光线在软发上的透光现象，比如阳光下的幼狮皮毛或狮子鬃毛。