基于AI的虚拟主播设计 课件 第5章

基于AI的虚拟主播设计第5章3D模型制作真人版3D模型制作基于单张照片的3D人脸重建目录一二5.1.1FaceGen的安装5.1.2FaceGen的使用5.1.3FaceGen实现3D人脸重建5.2.1DAZStudio的安装5.2.2DAZStudio的使用5.2.3DAZStudio生成真人版3D模型基于单张照片的3D人脸重建一

FaceGen是一款集成自定义三维面部网格和UV布局，可通过一张或多张照片建立真实三维人脸的三维人脸构建软件。FaceGen生成的3D人脸不受年龄、种族或者是性别的约束与限制，可进行年龄、种族甚至是性别等多方面的修改，并且与多款软件兼容。FaceGen已经在3D游戏中的虚拟现实人物角色创建，个性化3D打印服务等多个领域被应用。FaceGenFaceGen的安装1

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3FaceGen可生成高质量3D人脸FaceGen可以根据用户输入的照片生成3D人脸模型。FaceGen可生成随机人脸FaceGen可根据用户选择生成随机人脸。FaceGen使用简便高效FaceGen只需用户上传一张或多张特定角度的照片，一键式3D人脸生成，简便的步骤，生成高质量3D模型。FaceGen可对生成人脸参数化调节FaceGen可对生成的3D人脸进行年龄、种族、性别等进行参数化调节，甚至还可以将3D人脸变成漫画脸。使用FaceGen进行3D人脸重建优势FaceGen的安装

界面介绍“Create”|“Photo”界面的功能是根据单张或多张人脸正侧面图片进行训练，生成真人版三维人脸模型。如图为进行人脸正侧面图片上传的界面。

操作说明单击“LoadImage”即可进行照片上传，单击“ClearImage”按钮，清除上传的图片，单击“Next”进入图片训练过程。1.Create”界面FaceGen的使用

界面介绍在“Create”|“Generate”界面中，可根据界面中的选择生成随机三维人脸。种族（RacialGroup）、性别（Gender）的选择框可以对生成人脸的种族与性别进行选择；“RandomVariance”调节框中可以进行人脸对称性等特征选择。

操作说明单击“Random”按钮，软件根据所选种族、性别以及人脸对称性等特征生成随机三维人脸；单击“Average”，根据种族和性别生成的平均对称三维人脸，如图所示。1.Create”界面FaceGen的使用2.“Modify”界面“Modify”|“Demographics”界面的功能是对训练后对三维人脸特征信息进行调整和修改，是该软件中使用频次较多的界面，可对三维人脸模型的特征信息进行多方面调节，包括年龄、性别、种族、面部不对称性甚至可以将生成的三维人脸模型漫画化，并且可以调节生成漫画人脸的色彩。Modify”|“Texture”界面，为生成的三维人脸模型提供添加面部皮肤纹理的功能。FaceGen的使用

界面介绍“Undo”界面中，“Undo”按钮可撤销对三维人脸面部信息的修改编辑，但是不能对纹理或者表达式进行撤销；

操作说明“Redo”按钮则可重复上次撤销指令，但使用条件是在上次撤销操作后，不能对三维人脸模型面部进行任何修改操作。3.“Undo”界面FaceGen的使用

界面介绍“View”|“Camera”界面可对相机的远近进行调节，也就可以对三维人脸进行放大、缩小的操作。“ResetCamera”按钮可对相机位置进行复原，将相机位置恢复到默认状态。View-Render是对背景的三原色进行调节，View-Lighting是对面部的三原色进行调节。4.“View”界面FaceGen的使用5.“Modify”界面“File”|“Face”界面（图5-20）中，“SaveAs”按钮可对目前生成的三维人脸模型进行保存，“Open”按钮可以对之前保存的三维人脸模型进行导入操作。“File”|“Export”界面（图5-21）可根据生成的三维人脸模型进行面部、手臂、腿等全身部位的贴图导出，以及三维人脸形变模型的导出。导出的全身贴图和三维人脸形变模型将应用于真人版3D模型的建立。FaceGen的使用选择适宜的光线进行照片拍摄，如果环境较暗，可以使用闪光灯进行照片拍摄；尽量选择白色墙面或者单一色调的环境进行拍摄，这样可以减少周围环境对模型训练的影响；拍摄照片时，人脸位置应在正中央的位置上，并确保正面照片拍摄时是五官全部露出的状态，避免出现FaceGen中提示的错误照片形式，如反光、过于夸张的表情、戴眼镜等非正常面部姿势，侧面拍照亦是如此。尽量根据FaceGen提示框中人物位置、姿势去拍摄自己的正侧面照片。1.人脸正侧面图片拍摄及处理FaceGen实现3D人脸重建2.人脸正侧面图片上传及三维人脸模型训练

下图是进行上传的人脸正侧面图片，如果想对拍摄的照片进行修饰与优化，可以使用Photoshop对人脸照片进行编辑和完善。FaceGen实现3D人脸重建

选择的人脸正、侧面图片组合为“正面-左侧面”，单击“LoadImage”按钮进行面部图片上传，单击“Next”按钮，进入三维人脸模型训练过程。

图中右上方的人物面部提示对上传的正侧面人脸图片进行特征点标记。如果上传多张图片，将对每张图片中的人脸面部进行特征点标记。FaceGen实现3D人脸重建人脸正侧面图片上传人脸正面图片特征点选择

单击“Create”按钮，进行三维人脸模型训练；三维人脸模型训练完成后，在界面左侧框中显示训练结果，在“Modify”|“Demographics”界面可对训练后的三维人脸模型进行调整。FaceGen实现3D人脸重建人脸侧面图片特征点选择训练3D人脸模型FaceGen实现3D人脸重建3D人脸模型特征调节

三维人脸模型训练完成后，在界面左侧框中显示训练结果，在“Modify”|“Demographics”界面可对训练后的三维人脸模型进行调整。导出模型贴图导出结果存储路径将三维人脸模型调节至与人脸照片相似时，可以将生成的三维人脸模型保存并导出三维人脸形变模型以及全身贴图。导出后的结果为三维人脸形变模型的存储路径；为根据三维人脸模型生成的全身贴图的存储路径。选择“File”|“Export”|“Genesis8”|“Female/Male”，进入导出界面，将模型命名为“Demo”，单击“Export”按钮，导出并保存三维人脸形变模型以及全身贴图。导出路径导出路径为DAZStudio的数据库，需要结合DAZStudio的安装与使用完成该操作，如果还未安装DAZStudio，请先学习DAZStudio的安装与使用。导出模型保存设置1模型贴图2保存位置真人版3D模型制作二DAZStudio是DAZ3D公司出品的一款用于3D人物模型创建和渲染的软件。起初，DAZ3D公司是为Poser开发大量可编辑三维人物造型库，在逐渐积累造型库开发的技术与经验后，DAZ3D公司推出了一款专业的三维人物动画设计软件DAZStudio，自此专注于3D内容的发展，将内容与3D开发爱好者关联起来，创建了产销合一的市场，逐渐扩大自己的3D软件产品。DAZStudioDAZStudioDAZStudio包含从基本角色和姿势到初学者的教程，入门容易，操作简便。无需建模基础，即使作为一名新手，也可以通过导入人物模型，轻松装扮3D人物角色，创造出很有质感的3D人物模型。无论您是初学者，还是精通3D的艺术家，亦或是3D动画师，DAZStudio都能让您轻松创造出令人惊叹的3D艺术。DAZStudio不仅支持本身的DZ格式，还集成了FBX，OBJ，Dae多种导出格式，方便导入Maya，3DMax，C4D，Unity3D。这一优势使DAZStudio可以实现多软件交互，开发更精准。入门容易使用简便DAZStudio功能强大多软件交互开发更精准软件优势提供3D人物创建高级平台及渲染效果DAZStudio所提供的3D人物模型创建平台是全新的Genesis系列数字平台。Genesis系统为用户提供创建数字变化的“无限集合”。DAZStudio采用DNASOFT公司的渲染技术，并支持业界著名的Renderman渲染器，从而提升渲染速度，增强渲染质量。软件功能可编辑的骨骼系统DAZStudio拥有可以编辑的骨骼系统，大部分操作可以通过参数面板修改参数来控制人物模型的细节生成。如图展示为3D人物模型的身材参数控制面板，用户可以根据自己的需求，调节参数控制面板，将3D人物模型身材调节为理想模式。软件功能服饰发型变化可改变的材质属性DAZStudio允许用户改变材质的属性，可编辑的材质属性包括表面颜色，表面贴图，凹凸贴图，透明贴图，位移贴图等。软件功能独特的艺术和动画设计工具DAZStudio中为用户提供虚拟人物、动物、道具、车辆、配件、环境等元素，用户可以根据需求选择相应主题、设置以及配置元素。完成主题设置，元素选择后，结合光线效果设置，就可以创造出美丽的艺术品。软件功能多软件交互DAZStudio的安装首先安装DAZInstallManagerDAZStudio的安装

在桌面双击DAZInstallManager应用程序图标，打开DAZInstallManager应用窗口。出现的是登录界面，在界面中输入相应邮箱号（如“AIrobot@”），并勾选“WorkOffline”（离线登录），单击“Start”按钮，进入DAZInstallManager。1.DAZManager的配置及使用DAZInstallManager登录界面DAZStudio的安装DAZStudio存储路径第一路径：下载的素材安装包的存放路径第二路径：素材安装包的安装路径文件名称可以根据自己的风格进行设置。在D盘创建名为“Daz”的文件夹，在“Daz”文件夹中创建“ku”和“xiazai”两个文件夹。“xiazai”文件夹中存放的是素材安装包，“ku”文件夹则作为素材安装包的安装路径，也是DAZStudio的素材库。DAZStudio的安装

路径设置完成后，需要对DAZInstallManager的文件路径进行配置。“设置”|“Downloads”，将PackageArchive的路径设置为“D:/Daz/xiazai”，也就是素材安装包的存放路径。DAZStudio的安装“设置”|“Installation”，在下方的库目录路径中，单击“+”按钮，增加“D:/Daz/ku”路径，并将原始路径删除，仅留下我们建立的新路径。单击“Accept”，应用设置，完成路径配置。FaceGen中的全身贴图保存路径也是“D:/Daz/ku”，通过FaceGen生成的3D模型全身贴图和三维人脸形变模型都保存到DAZStudio的素材库中，以便在DAZStudio中使用，生成真人版3D模型。完成DAZStudio的安装后，可在FaceGen导出界面进行三维人脸形变模型以及全身贴图的导出操作。素材安装包安装路径设置DAZStudio的安装本书提供“Materialpackage”文件夹中包含开发所需素材及安装包，将其拷贝到“D:/Daz/xiazai”目录文件夹中。刷新或重启DAZInstallManager软件后，界面将显示载入的素材安装包。选中“Products”选择框，选择所有的安装包，单击“StartQueue”按钮进行DAZStudio4.12以及素材安装包的安装。DAZStudio的安装2.DAZSTUDIO的配置及使用DAZStudio4.12以及素材包通过DAZInstallManager进行安装。DAZInstallManager执行完成所有安装包安装任务后，可在桌面看到DAZStudio4.12的图标。DAZStudio4.12DAZStudio的安装

在桌面双击DAZStudio应用程序图标，打开DAZStudio应用窗口。出现“登录”对话框。在登录界面中，选择离线模式（WorkOffline）。打开DAZStudio后，还会要求登录，再次选择离线模式（WorkOffline），单击“Next”按钮，可进行昵称输入。勾选“Donotshowthisagain”选择框，下次进入软件时，就不会再弹出登录界面。DAZStudio4.12登录界面DAZStudio的安装修正库路径，选择“Edit”|“Preferences”或直接按“F2”键，进入Preferences界面。选择“Preferences”|“Content”，单击“ContentDirectoryManager”按钮。库路径修正界面DAZStudio的安装进入ContentDirectoryManager界面，这里有四个目录：第一个为系统默认目录，无需修改；单击侧边栏“Add”按钮，在其中添加“D:/Daz/ku”路径，此路径与DAZInstallManager设置的库目录路径一致即可。在修改路径的三个目录中，出现的其他路径可以进行删除操作也可以保留。单击“Accept”按钮，返回Preference界面，单击“Apply”按钮完成库路径修改设置。库路径配置界面DAZStudio的使用DAZStudio素材库中包含基础人物、服饰、姿态以及场景，使用部分主要对人物、服饰以及基础操作进行介绍。（1）人物、服饰首先在界面左侧边框选择“ContentLibrary”，这里展示的素材都是通过DAZInstallManager进行安装的素材包，其中包含人物（People）、场景（Scenes）、环境（Environments）、灯光预设（LightPresets）等。DAZStudio界面DAZStudio的使用人物（People）中又包含了男性和女性的素材库，最为常用的是“Genesis8Female/Male”素材库。以Genesis8Female为例，该库中包含了女性人物角色（Characters）、服装（Clothing）、发型（Hair）以及动作（Poses）等。

人物素材库Genesis8Female人物素材库DazStudio的使用选择“Genesis8Female”|“Characters”，展示人物角色，双击其中任一角色，可将3D人物角色载入“Viewport”。单击人物，选择“Clothing”|“BasicWear”，双击服饰就可为3D人物穿上这套服装。为人物增加发型的操作与穿衣操作一直，我们选择Hair-ToulouseHair，双击发型可为3D人物增加发型装饰。增加发型装饰DazStudio的使用更换人物发色的操作：首先进入界面右上方场景面板，选中的人物角色节点“VWEAsianCho”，双击打开。选择“VWEAsianCho”|“ToulouseHair”，在“ToulouseHair”|“Materials”|“ToXic”|“Hair01”，双击选择发色，完成人物发色的更换。服饰颜色及材质的更换也是如此，首先需要在人物节点中选中需要进行颜色或材质更换的服装，再双击选择更换的材质颜色，进行服装颜色更换。DazStudio的使用以Genesis8Female的人物角色更换Genesis3Female中的服饰作为示例进行详细介绍。首先选择人物角色节点“VWEAsianCho”，选择“Genesis3Female”|“Clothing”|“DarkStorm”，双击服饰，出现“Auto-Fit”对话框。“Auto-Fit”对话框可以根据用户回答，对不同的基础模型进行素材的自动适配。不同角色服饰自动适配DazStudio的使用“Auto-Fit”对话框中，“Whatfigurewastheitemoriginallydesignedfor?”是询问适配的基础人物，选择该素材的原本适配人物，这里选择Genesis3Female；“Whattypeofitemisit?”是询问该素材的类型，这里选择“Full-Body”，单击“Accept”按钮进行应用。选择不同基础角色、不同类型的服饰都可以通过“Auto-Fit”自适应素材修正框中进行自动适配。服饰自动修正后的人物角色整体展示如图。服装适配后的人物角色展示DazStudio的使用快捷键实现功能Ctrl+Alt+鼠标左键旋转视图Ctrl+Alt+鼠标右键移动视图鼠标滑轮缩放视图Ctrl+↑/↓/←/→人物后视图/前视图/右视图/左视Alt+↑/↓人物顶视图/底视图W/S/A/D前进/后退/左移/右移视图I/K/J/L前进/后退/左移/右移摄像机Ctrl+1/2/3/4/5/6/7/8/9/0切换显示模式Ctrl+F定位所选对象Ctrl+P默认透视视图Ctrl+L开/关灯DAZStudio快捷键：DazStudio的使用PerspectiveView（图左）可以进行视图选取；显示模式（图右），可进行显示模式切换。面板图标：显示模式切换操作DazStudio的使用

3D人物模型的渲染、保存与导出：3D人物模型渲染操作，选择“Render”|“Render”（Ctrl+R），进行渲染。因为没有加入灯光，所以渲染结果展示图中人物皮肤有些发黑。渲染图片取名为“Demo”，单击“Save”按钮，即可保存渲染图片。3D人物模型渲染操作

渲染结果展示DazStudio的使用制作好的模型保存步骤为：“Genesis8Female”|“Characters”，单击Characters面板下方“+”按钮，选择“CharactersPreset…”，进行命名，单击“保存”按钮，在“CharactersPresetSaveOpti…”弹出框中单击“Accept”按钮，完成模型保存。可在Characters面板中看到保存模型的预览图，保存模型的目的是方便在DAZStudio直接取用制作好的模型，并可对该模型进行使用和修改。DazStudio的使用DAZStudio模型保存：DAZStudio所建立的3D模型可导出为FBX形式，具体操作为：选择“File”|“Export”，对模型进行命名，单击“保存”按钮，导出FBX模型。FBX模型可以更好地应用于其他软件中。DazStudio生成真人3D版模型选择“Genesis8Female”|“Genesis8BasicFemale”，双击“Genesis8BasicFemale”导入Genesis8Female基础人物角色，并选择服装和发型。服装选择路径为“Genesis8Female”|“Clothing”|“Crocodile”|“Hanfu”，为基础人物角色选择汉服服装，服装可以更换颜色和材质，具体操作请见DAZStudio的使用。1.Genesis8Female基础人物角色导入Genesis8Female基础模型完成服饰与发型的选择发型选择“Genesis8Female”|“Hair”|“ToulouseHair”，选择人物节点“Genesis8Female”|“ToulouseHair”，并在“Genesis8Female”|“Hair”|“Materials-ToXic”双击选择“Hair01”，改变人物发色。DazStudio生成真人3D版模型人物发色更换基础人物模型展示2.导入FaceGen生成的三维人脸形变模型在场景面板中选择人物节点“Genesis8Female”，右下方编辑控制界面中，侧边选择“Shaping”，进入Shaping面板，在搜索框中搜索“Demo”，单击“Head”，右侧边栏中“Demo”的展示条显示为“0”，将其拉到“100%”，Genesis8Female基础人物模型载入“Demo”三维人脸形变模型。DazStudio生成真人3D版模型三维人脸形变模型导入操作DAZStudio模型保存：载入“Demo”三维人脸形变模型后的3D人物模型展示，相比较照片人物的真实度略低，下一步将载入FaceGen生成的三维模型全身贴图。DazStudio生成真人3D版模型导入三维人脸形变模型人物模型展示3.导入FaceGen生成的全身贴图界面右下方编辑控制界面中，选择“Surface面板”|“Genesis8Female”|“Surface”|“Face”|“BaseColor”，单击贴图框，出现选择列表，单击“Browse”进行面部贴图选择。FaceGen全身贴图导出的位置为“D:\DAZ\ku\Runtime\Textures\FaceGen\Genesis8F\Demo\Demo_*”，根据贴图存储路径进入“Demo”文件夹，选择其中的脸部贴图“Demo_face.jpg”，单击“打开”按钮，基础角色的Face就被赋予通过FaceGen生成的面部贴图。DazStudio生成真人3D版模型人物面部贴图操作选择面部贴图除了Fa