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Epic Games 详解 MetaHuman 与 Marvelous Designer 如何集成到 UEFN

在 2024 年游戏开发者大会(GDC 2024)的 State of Unreal 发布会上,Epic Games 正式宣布将 MetaHuman 工具集(包括 MetaHuman Creator 与 MetaHuman Animator)集成进 Unreal Editor for Fortnite(UEFN),让 UEFN 创作者能够用高保真数字人类作为项目中的 NPC。

为配合这次发布,软件团队对 MetaHuman 进行了深度优化,在保留画质的前提下显著提升效率,使单个 MetaHuman 的平均文件大小从 Unreal Engine 5 中的近 1GB 锐减到 UEFN 中的仅 60MB。

为了更深入了解这次发布背后的技术,我们采访了 Epic Games 高级技术动画师、MetaHuman 角色团队负责人 Jared Monsen。他向我们解释了 MetaHuman 平均体积缩小的实现方式、MetaHuman 为 UEFN 带来的全新角色动画工作流、Marvelous Designer 与 Unreal Engine 中数字服装的全新生产管线概览,以及更多精彩内容。

Unreal Editor for Fortnite 视口中的 Captain Roux MetaHuman 角色特写,显示了角色细节与 Sequencer 时间轴
UEFN 视口中的 Captain Roux MetaHuman 角色特写

在 GDC 上,你们宣布了将 MetaHuman 工具集集成到 UEFN。能否介绍一下这项工作是如何完成的?你们又是如何对软件进行优化、使 MetaHuman 平均体积大幅下降的?

Jared Monsen:我们为 UEFN 导出的 MetaHuman 与 Unreal Engine 中使用的 MetaHuman 基于同一套资产。换句话说,我们没有创建定制的几何体或绑定,整个优化过程都是基于对现有数据的推导与调优。只有 Groom(毛发)在源端做了修改,并且这一改动对所有 MetaHuman 都有益处。

为了减小 MetaHuman 角色的网格体积,我们为 UEFN 创建了一套新的 LOD(细节层次)表,它源自原始 UE MetaHuman 的 LOD。例如,UEFN 的 LOD0 使用了 UE 中 LOD1 的面部网格。我们还通过 MetaHuman 组件创建了动画缩放选项,现在动画蓝图(AnimBP)中已有性能 LOD 选项。此外,我们缩小了纹理尺寸并烘焙了法线贴图;同时简化了 MetaHuman 面部的材质,以配合降低后的纹理尺寸并保持高质量。除了这些改进,我们还对不同 LOD 级别的材质复杂度进行了调整,例如在最高 LOD 级别用烘焙环境光遮蔽替代次表面散射。

我们还对 Groom 进行了多种优化,并将其烘焙体积进一步压缩。例如:

  • 改进了基于发丝曲线的头发 LOD,并对曲线本身进行了优化;
  • 提升了发片(cards)的纹理利用效率并降低了纹理尺寸;
  • 烘焙优化帮助 Groom 体积减少了最多 50%;
  • 部分 Groom(如眉毛、胡须)在更高 LOD 被烘焙输出。

更多细节可以观看这场 GDC 演讲:

MetaHuman 为 UEFN 带来了哪些新的角色动画工作流?

Jared Monsen:通过最近的更新,我们把 UE MetaHuman 插件中的功能集直接带到了 UEFN 里。用户可以用已有网格创建 MetaHuman,也可以基于视频素材创建,或者使用 MetaHuman Creator 网页应用。用户还能根据 iPhone 或专业头戴式动作捕捉设备(HMC)录制的表演来驱动 MetaHuman。动画创建完成后,可以应用到任意 MetaHuman,也可以应用到 UEFN 中创作者可用的 Fortnite 角色上。

你们是如何让 MetaHuman Animator 的数据也能用于 Fortnite 角色的?

Jared Monsen:MetaHuman Animator(MHA)输出的动画基于 MetaHuman 面部描述标准(MHFDS)。MHFDS 可以被映射到其他绑定类型上。Fortnite 角色的绑定虽然没有完全遵循 MHFDS,但建立在 MetaHuman 技术之上——我们创建了一套程序化重映射并加入 Fortnite 角色绑定,使它们能够被 MHFDS 动画直接驱动。只要角色使用这一标准,MetaHuman Animator 产出的动画就可以应用上去。

接下来聊聊 UEFN 中全新的数字服装设置工具。你们是如何与 CLO 合作的?

Jared Monsen:Marvelous Designer 的核心在于把传统服装制作理念应用到 3D 布料建模中。它让艺术家能够简化创作流程:无论雕刻水平如何,任何人都能掌握布料建模,并获得快速而精准的布料模拟。

我们希望使用 Unreal Engine 和 UEFN 的用户也能在创作内容时享受到这些优势。这项集成在 Unreal Engine 5.4 中首次亮相,为 MetaHuman 穿衣提供了更多可能。其底层是一套全新的 USD 服装导出方案,包含几何体、材质以及模拟设置所需的必要数据。

Unreal Editor for Fortnite 视口中 Captain Roux 角色的全身视角,背景为太空舱舷窗外的地球
UEFN 中 Captain Roux 的全身视角

能否介绍一下 Marvelous Designer 与 Unreal 中数字服装的全新生产管线?新的 Cloth Asset Editor(布料资源编辑器)有哪些特性?

Jared Monsen:服装是让角色可信的关键组成,也是角色个性的视觉表达。然而创建服装资产并将其导入项目使用并非易事。在 5.4 中,我们建立了一条管线,允许用户把 CLO、Marvelous Designer 等外部软件包中的服装资产集成到 Unreal Engine。

在此之前,Marvelous Designer 用户基于其独特的版片工作流创作作品,包括服装、生物和各种资产。但由于不同文件格式各有局限,把服装带到其他软件一直都很麻烦。服装特有的属性在传统导出导入过程中会丢失,用户最终得到的只是一块看起来像衣服的网格。

Marvelous Designer 现在支持 USD 文件格式,这为进入 Unreal Engine 奠定了高效管线的基础。现在,服装版片和参数可以从 Marvelous 直接映射到引擎中,让你能轻松看到模拟设置的实时呈现。

服装资产导入 Unreal 后,你就可以开始搭建布料版片图(cloth panel graph)。工作流可以从完全自动到完全手调之间任选:这种灵活性让你能更快让服装开始模拟,同时也能按需自定义需要调整的区域。

Blue Dot 短片中的 MetaHuman 角色 Captain Roux 在 Galactic Freight 飞船内的电影级特写
Blue Dot 短片中的 Captain Roux 电影级渲染

首次创建布料资源节点时,系统会自动生成一个图表,帮助你快速起步。它包含 USD 导入节点、模拟设置的核心节点、从 Marvelous Designer 传过来的数值、物理资产节点,以及一组合理的初始参数。

USD 导入会同时带入模拟网格和渲染网格,供你立即使用。图中还有自动蒙皮(auto-skinning)、自动 LOD 等节点,进一步加速创建流程。这些功能共同简化了布料设置,让你能更快、更轻松地得到一个可工作的模拟。

虽然我们为管线的很多环节提供了自动化路径,但基本上每个部分都可以自定义,以满足项目需求。例如,你可以为英雄角色的服装创建高分辨率自定义渲染网格,并在图表中轻松替换默认渲染网格。

用户还可以使用 Kinematic Collider(运动学碰撞体)。它是一种可变形碰撞网格,会随蒙皮资产一起运动,能够以相对低廉的代价实现更精确的碰撞。运动学碰撞体在图表中设置简单,能解决很多仅使用胶囊体碰撞时常见的问题。

这种既能在需要处自定义图表、又能在合适处利用自动化流程的能力,让你在提升管线效率的同时,不会牺牲创作自由和对最终结果的控制。你可以选择在 Unreal 中使用这些结果,也可以继续导入 UEFN 中使用。

那如何把这些资产导入 UEFN?Cloth Asset 导入工具如何工作?UEFN 创作者又该如何在生产中使用 Chaos Cloth 工具?

Jared Monsen:布料资产设置好后,导入 UEFN 非常简单。你可以使用迁移工具(migrate tool)将布料迁移到 UEFN。迁移时唯一必需的资产是布料资源本身;如果你使用了物理资产,也需要一并迁移。材质和纹理也可以选择迁移。服装资源几乎把所有需要的内容都打包在一个资产里,这让流程变得非常简洁。关于这些主题的全面概述可以观看这场演讲,大约 15 分钟,但涵盖了新集成与工作流的所有细节:

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