MetaHuman 数字人

框架与 UE 5.6 的变化

官方：MetaHuman 是让创作者在 UE5 项目中创建、驱动和使用完整绑定的照片级数字人的完整框架，包含 MetaHuman Creator、Crowds（大规模人群，处理优化资产生成、LOD 管理和动画）、Capture（用 Live Link Face 在 iOS/Android 上采集表演）和 Animator（从视频和音频生成动画）。（MetaHuman Documentation）

从 UE 5.6 起，MetaHuman Creator 完全集成进虚幻引擎，可以直接在项目里创建 MetaHuman，生成完整绑定、可用于游戏的资产。导入工具可以从自定义网格、模板网格、DNA 文件或 MetaHuman Identity 资产创建角色；Assembly 把角色组装成针对不同目标环境优化的资产。从网页版升级到 UE 5.6 的角色适用 UE EULA。（MetaHuman Creator in Unreal Engine）

LOD 与 LODSync 组件

MetaHuman 由多个组件组成，各自的 LOD 数量不同。LODSync 组件统一管理和同步这些组件的 LOD，让它们同时切换，而不是像普通 LOD 那样按各自的屏幕尺寸单独切换。例如脖子以上的组件（脸和所有毛发 Groom）最多 8 级 LOD，脖子以下（Body、Feet、Legs、Torso）只有 4 级，因此脖子以上每变化两级，脖子以下才变化一级。（Controlling MetaHuman Levels of Detail (LODs)）

$\text{LOD}_{\text{body}} \approx \left\lfloor \tfrac{\text{LOD}_{\text{face}}}{2} \right\rfloor$

上式是对官方「两级对一级」说法的形式化表示，不是引擎中的公式。

当前可见且优先级最高的组件决定其他所有组件的 LOD。（Controlling MetaHuman Levels of Detail (LODs)）下图表示这种驱动关系：

flowchart LR
  F["Face 8 级 LOD Drive"] --> S["LODSync 组件"]
  S --> G["Groom 毛发 8 级"]
  S --> B["Body/Torso/Legs/Feet 4 级"]
  S -."Forced LOD 覆盖".-> G
  S -."Forced LOD 覆盖".-> B

图中脸部作为 Drive 组件决定 LOD，其余组件跟随；Forced LOD 不为 -1 时直接覆盖所有组件。通用 LOD 理论见 细节层次。

毛发 Groom

MetaHuman 的发型、眉毛、睫毛、胡子和汗毛 (vellus) 都存为 Groom 资产，各自在 Groom Asset Editor 中配置。Groom 支持三种几何：发丝 (Strands)、发片 (Cards)、网格 (Meshes)。每级 LOD 可以设置抽稀 (decimation) 比例、切换到下一级的屏幕尺寸，以及使用哪种几何。官方举例：一个实时场景中有几十个使用最高 LOD 发丝 Groom 的 MetaHuman，在低端硬件上可能跑不动，换成发片或网格能提升性能；对性能要求严格的平台还可以在 LOD 面板中设置 Minimum LOD。（Controlling MetaHuman Levels of Detail (LODs)）发丝与发片的渲染原理见 毛发渲染。

与其他系统的关系

• 皮肤：MetaHuman Creator 的材质工具可以定制皮肤、眼睛、妆容和牙齿（MetaHuman Creator in Unreal Engine）；皮肤透光的原理见 实时次表面散射（RTR4 理论，MetaHuman 具体的着色实现本次未找到官方说明）。
• 身体与动画：身体是蒙皮骨骼网格（顶点混合与蒙皮），动画复用与重定向见 IK Rig 与动画重定向；服装模拟见 Chaos 布料。这些对应关系是归纳。

面部绑定：DNA 与 RigLogic

MetaHuman 文档站中面部绑定的页面只返回目录，以下依据 Epic 发布的两份官方资料：Rig Logic 白皮书（Epic Games / 3Lateral，v2，archive.org 收录标注 2022）和 Epic 官方 GitHub 上的 MetaHuman DNA Calibration 文档。

RigLogic 是 3Lateral（2019 年并入 Epic）开发的运行时面部绑定解算器，也是 MetaHuman Creator 使用的绑定解算器。它依赖一套定义人脸肌肉系统的通用规则，以及 3Lateral 的专有文件格式 MetaHuman DNA，后者完整描述一个 3D 对象的绑定和几何。术语：表情 (Expression) 由一组关节变换、混合形状 (Blend Shape / Morph Target) 和动画贴图 (Animated Map) 定义；控制器 (Control) 保存一个基本表情的权重，理想情况下每个 FACS 动作单元 (Action Unit) 对应一个控制器；修正表情 (Corrective Expression) 用来细化复杂的表情组合。（RIG LOGIC）

DNA 文件分成若干逻辑层，后面的层依赖前面的层，并且可以只加载到指定的层：

flowchart TB
  D["Descriptor 层 名字/年龄/原型/元数据"] --> F["Definition 层 绑定姿势与 LOD 过滤信息"]
  F --> BH["Behavior 层 驱动绑定的动态数据"]
  F --> G["Geometry 层 网格/蒙皮权重/混合形状目标"]

图中 Behavior 层和 Geometry 层互不依赖：只需要驱动绑定（运行时求值）时可以不加载几何数据，因此方案可以移植到任何持有面部几何的应用中。Behavior 层负责：把 GUI 控制器映射成原始控制值、计算修正表情、计算关节变换、混合形状通道权重和动画贴图权重。（RIG LOGIC）

性能设计：早期版本把每个参数编码成斜率函数 $y=kx$ 并存进稀疏 CRS 矩阵；后来发现非零参数聚集成若干稠密子矩阵，并且恰好对应面部的不同区域，于是引入关节组 (Joint Group)，用稠密子矩阵存储，配合缓存和 SIMD 友好的分块布局实现全向量化，填充带来的内存开销低于 2%。关节、混合形状、动画贴图都按 LOD 排序，所以切换 LOD 没有额外开销。（RIG LOGIC）

工具：DNACalib 可以检查和修改 DNA 文件，包括重命名或删除关节、网格、混合形状，旋转、缩放、平移整个绑定，删除 LOD，修改中性姿势和混合形状增量；DNAViewer 可以在 Maya 中生成可用的绑定（期间加载 RigLogic 插件）、按 LOD 导出 FBX、读取 DNA 内部数据。（MetaHuman DNA Calibration — DNA Calibration documentation DNA Calibration Contents MetaHuman DNA Calibration Overview Ex）

版本说明

LOD 一节依据 UE 5.6 版本的 MetaHuman 文档（5.8 版本只返回标题）；RigLogic 与 DNA 一节依据白皮书和 GitHub 文档，二者都没有标注引擎版本。