本帖最后由 da11 于 2022-4-24 12:36 编辑
【游戏开发实战】下载原神模型，PMX转FBX，导入到Unity中，卡通渲染，绑定人形动画（附Demo工程）
感谢分享网友：蘑菇碳 @蘑菇C
一、前言
嗨，大家好，我是新发。
我这两天在做一个RPG打群架的个人作品，涉及到一些渲染和人物动画控制的问题，顺手写篇教程，这里角色模型我用原神的模型来演示。
效果如下
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原神模型使用守则：
◆允许完善物理，修正模型权重、表情等bug
允许改色，适度更改衣装，添加spa、toon等
◆请勿二次配布，以及拆取部件以用于改造其他模型
请勿用于18禁作品，极端宗教宣传，血腥恐怖猎奇作品，人身攻击等
请勿用于商业用途
◆他人使用本模型所造成的一切不良后果，不由模型改造者与miHoYo承担，请向使用者追究全部责任
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二、原神模型下载
原神的模型可以在官网直接下载到。
1、第一期模型
官网：https://ys.biligame.com/gczj/
2、第二期模型
官网：http://ys.biligame.com/pjdkx/
3、第三期模型
官网：https://ys.biligame.com/beyel
4、第四期模型
官网：https://ys.biligame.com/ysl
5、第五期模型
官网：https://www.bilibili.com/blackboard/activity-raop07Ymhm.html
6、第六期模型
官网：https://www.bilibili.com/blackboard/activity-kiOl0D1nF8.html
7、第七期模型
官网：https://www.bilibili.com/blackboard/activity-btLCSzTTsK.html
8、模型合集打包下载
如果你不想一个个下载，可以从我的网盘下载，我已经全部打包好了，
网盘地址：https://pan.baidu.com/s/1gUCyDuu9D2Aoug6weK2WxA
提取码：bbr5
三、pmx转fbx
我们下载下来后，模型的格式是pmx，
我们需要把它转为fbx格式才能导入Unity中使用。pmx转fbx可以通过Blender来转，刚好我之前自学了Blender，也写过几篇Blender配合Unity的文章，大家感兴趣的可以看看：
《【游戏开发创新】上班通勤时间太长，做一个任意门，告别地铁与塞车（Unity | 建模 | ShaderGraph | 摇杆 | 角色控制）》
回归正题，下面就来教大家如何使用Blender将pmx转为fbx格式。
1、Blender下载与安装
Blender官网：https://www.blender.org/
中文手册：https://docs.blender.org/manual/ ... t/introduction.html
由于Blender官网的下载速度太慢，建议去Blender中国社区下载，地址：https://www.blendercn.org/
根据你的电脑系统下载对应的版本，我是windows系统，点击下载windows平台的安装包，
下载完后直接傻瓜式安装即可~
2、Cats插件下载与安装
Blender是开源免费的，轻量又强大，易于上手，很适合个人独立开发者学习和使用，它具有丰富的插件生态，就像VSCode一样，我们这里要将pmx转为fbx格式，就需要用到一个Cats插件。
Cats插件自身也是开源的，我们直接从GitHub上下载。
地址：https://github.com/GiveMeAllYourCats/cats-blender-plugin
如下，点击Cats Blender Plugin，下载下来的是一个zip文件，
现在我们打开Blender，然后点击菜单Edit / Preferences，打开偏好设置窗口，
点击Add ons，然后点击install按钮，
然后选择我们刚刚下载的Cats插件文件，点击Install Add-on，
安装完毕后，记得勾选上它，（如果你没勾选，插件就是禁用状态的）
现在，我们就可以在编辑区的侧边栏那里看到CATS插件了，（注：侧边栏显示和隐藏的快捷键是N）
3、导入pmx模型
我们在CATS插件中点击Import Model按钮，
然后选择pmx文件，点击Import Any Model按钮，
此时导进来的模型的材质有问题，是这样子的，
4、修复材质问题
我们打开侧边栏的Misc，然后点击Shadeless（即使用卡通材质），
此时我们就可以看到正常显示了，
看下细节
5、修复模型：Fix Model
我们可以看到，模型的节点命名并不是按照Unity骨骼映射的英文命名，
我们点击CATS插件的Fix Model按钮，即可自动进行修复，除此之外，它还会帮我们删除多余无用的骨骼，将使用同一张贴图的节点合并为一个Mesh并重命名为Body等，
修复后可以看到变成英文命名了，
6、导出fbx
点击CATS插件的Export Model按钮，即可导出fbx文件，
建议导出fbx文件放在pmx文件同级目录中，
如下，
四、Unity部分
1、导入fbx和贴图
我们上面的fbx文件和tex文件夹（里面是贴图）一起拷贝到Unity工程中，（如果你没有拷贝tex文件夹，在Unity中显示的就是白模）
此时我们把模型拖入场景中，看到的效果是这样的，
2、从fbx中导出材质球
上面我们看到，模型的材质效果不是 卡通渲染风格，当你去定位模型的材质的时候，会发现材质是嵌在fbx文件里的，
我们并不能对fbx内的材质进行编辑，
没关系，我们把材质导出来。
选中fbx文件，在Inspector窗口中点击Materials，设置Location为Use External Materials (Legacy)，然后点击Apply按钮，
此时材质球就会从fbx文件中导出来了，
接下来我们就可以修改材质球的shader了，默认是Standard，
3、卡通渲染
卡通渲染不像 PBR那样有标准流程和衡量准则，可以说卡通渲染是人们主观审美 + 现实环境抽象的结合，不同人对卡通渲染的理解理念不同，不过随着卡通渲染的不断发展，也形成了一套固定思路。
3.1、简单粗暴，使用Unlit/Texture
最粗暴的方式就是直接使用Unlit材质，在贴图上表现出卡通效果。
我们把材质球的shader全部改成Unlit/Texture（也就是无光照模型，直接显示贴图纹理），
效果如下：
当然，这过于简单了，缺点很明显，没有光照效果。
3.2、基于光照的卡通渲染
我们对比看下原神游戏中的画面效果，是一种次时代卡通效果。我们可以看到，它是有光照效果的，太阳在右侧，人物面朝太阳方向时，光照面会有高光，背面会有阴影；当背朝太阳时则相反。
我们需要考虑光照，也就是基于光照模型的卡通渲染。
3.3、UnityToonShader项目
基于光照模型的卡通渲染，我在GitHub上找到了一个项目，地址：https://github.com/Sorumi/UnityToonShader
如果你访问不了GitHub，可以访问我的CODE CHINA，我已将它Fork过来了，
3.4、ToonMultiStepShader.shader
进入上面这个项目的Assets/Shaders目录，可以看到一些shader脚本，我使用的是这个ToonMultiStepShader.shader，
shader代码如下：
==============================================================================
Shader "Toon/Basic/MultiSteps"
{
Properties
{
// 颜色
_Color ("Color", Color) = (1, 1, 1, 1)
_HColor ("Highlight Color", Color) = (0.8, 0.8, 0.8, 1.0)
_SColor ("Shadow Color", Color) = (0.2, 0.2, 0.2, 1.0)
// 贴图
_MainTex ("Main Texture", 2D) = "white" { }
// 渐变
_ToonSteps ("Steps of Toon", range(1, 9)) = 2
_RampThreshold ("Ramp Threshold", Range(0.1, 1)) = 0.5
_RampSmooth ("Ramp Smooth", Range(0, 1)) = 0.1
// 镜面
_SpecColor ("Specular Color", Color) = (0.5, 0.5, 0.5, 1)
_SpecSmooth ("Specular Smooth", Range(0, 1)) = 0.1
_Shininess ("Shininess", Range(0.001, 10)) = 0.2
// 边缘
_RimColor ("Rim Color", Color) = (0.8, 0.8, 0.8, 0.6)
_RimThreshold ("Rim Threshold", Range(0, 1)) = 0.5
_RimSmooth ("Rim Smooth", Range(0, 1)) = 0.1
}
SubShader
{
Tags { "RenderType" = "Opaque" }
CGPROGRAM
#pragma surface surf Toon addshadow fullforwardshadows exclude_path:deferred exclude_path:prepass
#pragma target 3.0
// 基础色
fixed4 _Color;
// 高光颜色
fixed4 _HColor;
// 阴影色
fixed4 _SColor;
// 主贴图
sampler2D _MainTex;
// 渐变阈值
float _RampThreshold;
// 渐变平滑度
float _RampSmooth;
// 渐变阶数
float _ToonSteps;
// 镜面平滑度
float _SpecSmooth;
// 光滑度
fixed _Shininess;
// 边缘颜色
fixed4 _RimColor;
// 边缘阈值
fixed _RimThreshold;
// 边缘光滑度
float _RimSmooth;
struct Input
{
float2 uv_MainTex;
float3 viewDir;
};
// 线性阶跃
float linearstep(float min, float max, float t)
{
return saturate((t - min) / (max - min));
}
inline fixed4 LightingToon(SurfaceOutput s, half3 lightDir, half3 viewDir, half atten)
{
half3 normalDir = normalize(s.Normal);
half3 halfDir = normalize(lightDir + viewDir);
float ndl = max(0, dot(normalDir, lightDir));
float ndh = max(0, dot(normalDir, halfDir));
float ndv = max(0, dot(normalDir, viewDir));
// 平滑阶跃
float diff = smoothstep(_RampThreshold - ndl, _RampThreshold + ndl, ndl);
float interval = 1 / _ToonSteps;
// float ramp = floor(diff * _ToonSteps) / _ToonSteps;
float level = round(diff * _ToonSteps) / _ToonSteps;
float ramp ;
if (_RampSmooth == 1)
{
ramp = interval * linearstep(level - _RampSmooth * interval * 0.5, level + _RampSmooth * interval * 0.5, diff) + level - interval;
}
else
{
ramp = interval * smoothstep(level - _RampSmooth * interval * 0.5, level + _RampSmooth * interval * 0.5, diff) + level - interval;
}
ramp = max(0, ramp);
ramp *= atten;
_SColor = lerp(_HColor, _SColor, _SColor.a);
float3 rampColor = lerp(_SColor.rgb, _HColor.rgb, ramp);
// 镜面
float spec = pow(ndh, s.Specular * 128.0) * s.Gloss;
spec *= atten;
spec = smoothstep(0.5 - _SpecSmooth * 0.5, 0.5 + _SpecSmooth * 0.5, spec);
// 边缘
float rim = (1.0 - ndv) * ndl;
rim *= atten;
rim = smoothstep(_RimThreshold - _RimSmooth * 0.5, _RimThreshold + _RimSmooth * 0.5, rim);
fixed3 lightColor = _LightColor0.rgb;
fixed4 color;
fixed3 diffuse = s.Albedo * lightColor * rampColor;
fixed3 specular = _SpecColor.rgb * lightColor * spec;
fixed3 rimColor = _RimColor.rgb * lightColor * _RimColor.a * rim;
color.rgb = diffuse + specular + rimColor;
color.a = s.Alpha;
return color;
}
// 表面着色器
void surf(Input IN, inout SurfaceOutput o)
{
fixed4 mainTex = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = mainTex.rgb * _Color.rgb;
o.Alpha = mainTex.a * _Color.a;
o.Specular = _Shininess;
o.Gloss = mainTex.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}
==============================================================================
将其导入Unity工程中，
3.5、材质球设置
把材质球的shader改为Toon/Basic/MultiSteps，如下
调整一下高光、阴影、渐变阈值、镜面、边缘等参数，
3.6、效果演示
效果如下，我们在修改太阳光方向，观察不同角度的效果，
4、添加动画
我们要给角色添加动画，加入你现在已有一些人形骨骼动画，想套用在原神的模型上，怎么弄呢？我来教你~
4.1、人形动画资源获取
假设你手头上没有人形动画，这个时候，我就要推荐你一个高级网站了：Mixamo，地址：https://www.mixamo.com/
#Mixamo是Adobe旗下的一个产品，可以上传静态人形模型文件，在网站上绑定人形模板动画，并可以下载绑定动画后的模型文件。
我之前有写过一篇文章专门介绍这个网站：《在线免费角色动画网站：mixamo》
我们选择一个喜欢的动作，比如我选这个
点击Download按钮，
4.2、设置人形动画
我们把动画fbx文件导入Unity中，如下
选中动画fbx文件，在Inspector窗口中点击Rig，把Animation Type设置为Humanoid，然后点击Apply，
此时我们点击Configure，可以看到人形动画Avatar的绑定信息，
如下
同样的，把我们原神的fbx模型的Animation Type也改为Humanoid，
同样点击Configure按钮，检查一下Avatar，
4.3、添加Animator动画
最后一步，把动画文件拖给模型父节点，此时会自动挂一个Animator组件，我们设置一下Avatar对象，如下
注意，如果要让动画循环播放，需要把动画的Loop Time勾选上，如下
4.4、运行效果
加个背景图，运行效果如下，
emmmm，还是少一点效果，我们加上泛光屏幕后处理，如下
注：关于屏幕后处理，我在之前一些文章中与讲到，可以看我之前的文章
《【游戏仿真实验】使用Unity仿真电视机光学三原色显示画面，我是要成为海贼王的男人》
《Unity后处理（图像优化特效技术），实现影视级别的镜头效果，辅助标签：PostProcessing》
好了，剩下的就是大家自由发挥了，添加一些其他动画，进行组合、控制。
关于Animator动画控制，我之前写过相关教程，推荐大家看下，《Unity动画状态机Animator使用》
四、Demo工程下载
本文Demo工程我已上传到CODE CHINA，感兴趣的同学可自行下载学习，
地址：https://codechina.csdn.net/linxinfa/MiHoYoModelTest
五、完毕
好啦，就到这里吧~
我是林新发：https://blog.csdn.net/linxinfa
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发表于 2022-4-24 12:19:36
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