除了从照片中重建三维模型 ， 这套参数化人脸还有一个更重要的应用 ， 就是为游戏批量生成人头模型 。 如果游戏的人头资源标准跟我们库里的标准一致 ， 就可以直接在参数化人脸模型的参数空间采样 ， 把采样模型给到游戏项目使用 。
当然 ， 这种情况一般不太多 。 因为每个游戏都会有自己特定的需求 ， 有些游戏的角色甚至都不是传统意义上的人头 。 所以更常见的一种生成方式 ， 是对项目组的模型进行自动批量变形 。 简单来说 ， 就是把我们生成的模型相对于平均脸的变化 ， 迁移到项目组的模型上面 。 这种迁移的变化可以是表情 ， 可以是脸型 ， 并且所有变形都可以用项目规定的骨骼蒙皮进行表达 。
这是一组我们生成的结果 ， 最左边是项目组提供给我们的角色模型 。 我们可以根据这个模型自动批量生成一批风格相同 ， 但脸型和五官有明显区别的模型 ， 并且每个模型都可以生成一套表情 。 也就是说 ， 项目组只需要做一个静态模型 ， 我们就能自动批量生成很多绑定好的模型 。 这对追求千人千面的开放世界游戏非常有价值 ， 可以以非常低的成本让游戏里的每个NPC看起来都不一样 。
这是我们对两个Metahuman模型变形后的效果 ， 可以看到我们生成人头模型与原始的资源标准是完全兼容的 。 而且以这个变形质量生成的模型 ， 作为实际游戏的头模也绰绰有余 ， 大家要知道 ， 像Metahuman这种级别的模型 ， 一个头的成本 ， 保守一点计算都要小几十万人民币 ， 所以这个技术是非常有价值的 。
为了进一步丰富我们的三维人头数据 ， 我们也在杭州园区设计和搭建了一套三维扫描实验室 。 左边是我们的设计图 ， 右边是搭建完成后的实物 。 这是一个正20面体 ， 一共包含53台单反和150组定制LED灯光 。 后续我们还会在网易的广州和上海园区 ， 分别搭建一套更大的 ， 可以扫描全身的设备 。
三维扫描的原理其实非常简单——利用摄影测量算法 ， 从多视角照片中计算人头的三维点云 。 这是我们系统扫描的一组样例 ， 这个精度可以对标国内外一线扫描服务供应商 。
这套设备150组定制的LED灯光 ， 也是我们花很高成本定做的 。 每一盏灯的开关和亮度可以独立控制 ， 每一组灯光包含三个灯头 ， 分别安装了一个普通无偏振的UV镜和两个偏振镜 。 这两个偏振镜相对于相机上安装的偏振镜方向一个是平行的 ， 一个是垂直的 。
了解摄影的同学应该很熟悉偏振镜的用法 ， 这是一种很常用的UV镜 ， 主要用于非金属物体表面一些不必要的反射光 ， 可以还原物体本身的颜色 。
无偏振镜/有偏振镜
偏振镜的原理大家在中学物理就学过——光既是粒子、也是一种电磁波 ， 它的振动方向与传播方向是垂直的 ， 这种类型的波叫横波 ， 所有的横波都具有偏振现象 。 简单来讲 ， 光的偏振方向与偏振镜方向平行 ， 那么所有能量都会通过；如果是垂直的 ， 那么所有能量都会被过滤 。
基于这个原理 ， 我们只要给扫描物体拍摄4组平行偏振光和4组交叉偏振光的灯光下照片 ， 就可以算出物体表面的材质 ， 也就是漫反射、高光和法线的信息 。 每组照片都要首先打开所有灯光 ， 然后是按照灯光在三维空间的坐标值递减亮度 ， XYZ三个方向分别可以产生一组灯光 。
目前这套设备我们刚刚搭建完成 ， 在人脸材质扫描方面也是刚刚起步 ， 后续我们会逐渐加大投入 。
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