三維動畫制作中3D建模技術的探討

馮 楊

（商丘職業技術學院，河南 商丘 476000）

在數字化普及的今天，我們周圍的事物，如3D電影、游戲、動畫、雜志等都與數字化離不開.雖然計算機的發展經歷了很長時間，但是現實中的三維圖像幾乎都是近十年的成果.尤其在當今的電影業中，3D扮演了及其重要的角色.

1 三維動畫制作中物體的分類

從類型上來分析，三維動畫中的基本物體被分為規則與非規則物體兩種類型。比如車船、電器、建筑等物體，他們都有準確的規格指標，這類物體被稱為規則物體。與之相反的，物體從細節層面到整體都沒有規則可言的被稱為非規則性物體，例如地貌、山峰、動物等.由此可見，規則物體因為其固定的規格指標，在動畫制作中可以批量生成，又稱為復制克隆.

非規物體因為其沒有規則可尋，因此在制作非規則物體的時候沒有統一的標準.它的制作要根據物體的生動水平等因素來約束.不同的作者對同一事物的判斷不同，因此，非物質物體模型的制作根據作者的經驗判斷，這是考驗制作人能力的重要依據.作者在制作不規則物體的時候，首先必須進行大量的實地考察、觀察和研究，將要制作的物體的特點在三維軟件上繪制出來.因此，可見在三維動畫的制作過程中作者需要深入了解各種建模技術才能繪制出逼真的物體.

2 繪畫結構分析及其與3D建模之間的聯系

3D對物體進行建模的根據是對其結構的分析。當作者分析一類物體對象時，首先應該對物體進行展開的設想，分析整體的物體由那些簡單的物體集合構成.分析結束后，作者需要利用軟件工具將簡單的結合進行繪制，并對細節的內容進行細化分工.這種對結構進行逐層分析的方法和繪畫打稿基本類似.在建模過程中應該注意對物體結構的繪制，對于初學者和經驗豐富的建模人員來說，對同一事物的結構分析過程的流程可能不一樣。經驗豐富的建模人員會根據個人的建模習慣直接進行細節的繪制而不按照先分析后繪制的流程進行分析對象.這樣做很難保證合理的布局，很難抓住對象的整體結構特點.容易事倍功半.因此，在制作中作者必須全面掌握精密的分析能力、歸納總結能力，能審慎周密的觀察對象并快速做出準確判斷，令建模工作簡單化、科學化.

3 3D建模方法

在制作三維動畫的過程中，建立模型是動畫和場景的基礎.沒有模型的動畫，就相當于有劇本沒有演員和道具的電影.由此可見，建立模型在制作三維動畫的過程中非常重要.在制作三維動畫的軟件中3D的建模功能非常強大.不同的動畫人物、不同的結構特點、不同的要求對建模方式的要求都不一樣.因此，在建模之前，需要先分析物體的特點以及需要什么樣的動畫效果，在此基礎上選擇合適的建模方式對物體進行基礎拆分，最終確定各個部分的拓撲結構.

三維動畫的建模方式主要是2種：細分建模法和堆砌建模法.

細分建模法遵循先整后零的原則.即先創建出需要繪制的物體的整體形狀，再對細節部分進行分析雕刻.堆砌建模法顧名思義就是先零后整，先從細節分析物體，將細節整合在一個構成整體.2種建模方法截然不同，適用于不同的物體.細分建模法適用于不規則物體，找出適合物體的基本模型，再通過網絡和多邊形等圖形對物體進行細化.

堆砌建模法比較實用于規則的物體，首先將物體的整體劃拆分成基本的圖形，在制作過程中先繪制基礎零件，再按要求把他們堆砌起來構成一個整體即一個完整的物體.在使用堆砌建模法建模的過程中，尤其需要了解要繪制的模型的比例大小和空間的位置.根據對物體的特點、結構特征的分析，如果作者不能準確地抓住事物的特點或找不到合適的基本幾何構成，就不能使用堆砌建模法.

4 三維動畫制作中3D建模技術方式

3D建模技術在三維影視動畫制作中的應用方式主要分為NURBS建模、多邊形建模、細分曲線建模等，每類建模方式都有其特征屬性，我們可依據不同的制作需求合理應用［1］45.

4.1 多邊形建模技術

多邊形建模技術用于對規則形狀的創建以及對無曲面的對象的制作.使用多邊形建模技術可以創建基本集合，在其基礎上根據不同的要求標準使用修改編輯器對物體進行修改.或者可以在基本集合的基礎上通過放樣、布爾運算等技術進行組合構成物體對象.這種建模技術主要的特點在于操作簡單，但是，對于復雜的光滑曲面的處理難道較大.使用多邊形建模技術制作的物體對象可以很方便的通過對建模的參數的調整獲得不同分辨率的模型.方便滿足作者對不同虛擬場景顯示的要求.

4.2 NURBS建模技術

NURBS建模又稱為非均勻性曲線建模，隸屬于圖形理論中的數學概念，是三維動畫制作中主要的建模方式之一.適用于各種復雜的曲面模型、光滑模型.使用NURBS建模技術創建的模型在細節上比較逼真，這點事其他建模技術不能比的，因此具有比較廣泛的應用空間.但是，因為制作的模型比較復雜，需要用到復雜的拓撲結構，為了方便后期的調整，在建立基本建模單元的時候就需要應用曲面片，這樣就需要增加控制點，隨著控制點的增加導致整體制作難于控制.

4.3 細分曲面建模技術

細分曲面技術應用的時間并不長，其不僅有效解決了上述NURBS技術在曲面建立階段面臨的諸多困難，且可應用任意多面體進行網格控制，而后可自動化依據控制網格生成各類平滑性曲面.由此可見，細分曲面的建模技術其網格可包含任意形狀，因而，可較為便捷、容易的構造出多重種類的拓撲結構，并令整體曲面始終保持光滑屬性［2］56.

5 結語

研究建模的方法、技術的目的是為了能得到一種方便快捷地制作三維動畫的途徑.通過3D軟件可以將不同的三維物體劃分為2種類型，即不規則物體和規則物體.這兩類物體都可以通過細分建模法和堆砌建模法來實現建模.對于能拆分成基本幾何形狀的物體使用堆砌建模法，否則需要使用細分建模法來實現建模.通過不同類型的搭配使用可以有效地簡化建模過程，節省建模時間.多邊形建模技術主要是用于通過堆砌建模法構建物體的模型，細分曲面建模技術主要應用于細分建模法構建模型.NURBS建模主要應用于創建曲面模型和光滑模型.

［1］陳大鋼.神工鬼斧［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［2］曲曼寧.3D建模技術在三維影視動畫制作中的探討［J］.旅游縱覽，2011（6）.