關于次世代游戲3D高精模型制作與表現(xiàn)的研究

王　冬（湖州職業(yè)技術學院,　浙江　湖州　313000）

關于次世代游戲3D高精模型制作與表現(xiàn)的研究

王冬
（湖州職業(yè)技術學院,浙江湖州313000）

次世代游戲以其精良的制作水準，電影級畫面的震撼感官俘獲眾游戲玩家。次世代游戲模型與傳統(tǒng)模型相比，把數(shù)字技術和藝術形式融入到了一定的高度，通過增加模型的面數(shù)，提高材質(zhì)貼圖的質(zhì)量，利用彩色貼圖、法線貼圖、高光貼圖、反射貼圖、陰影貼圖、凹凸貼圖等一套貼圖的組合運用帶來了微妙的立體細節(jié)，材質(zhì)紋理的疊加和真實照片的映射成為了制作的手段。

次世代游戲；數(shù)字雕刻技術；模型；貼圖

次世代游戲是未來游戲發(fā)展的方向，也是現(xiàn)代科技和藝術對游戲體驗的應用。次世代游戲所能體驗到的是更加真實的3D畫面和精良的視聽效果，是相對于過去游戲類型的一個泛稱，也是依靠一系列比較先進的制作技術來實現(xiàn)的。

次世代游戲3D高精模型制作所涉及的關鍵技術：

（1）游戲模型受到硬件的影像，對自身面數(shù)有一定的要求,一般低模1000面數(shù)以下，中模為1000—3000面數(shù)之間，高模在3000以上。高模效果主要體現(xiàn)在角色面部和關鍵部位，非重要區(qū)域則對模型的面數(shù)進行優(yōu)化。次世代游戲單個角色模型面數(shù)可以達到30000面左右。

（2）次世代游戲模型貼圖一般采用由顏色貼圖、法線貼圖、高光貼圖、反射貼圖、自發(fā)光貼圖等一系列組合而成的一整套貼圖。分別來表現(xiàn)物體的顏色和紋理、描繪物體表面細節(jié)的凸凹變化、表現(xiàn)物體在光線照射條件下體現(xiàn)出的質(zhì)感和增加貼圖的大小。

1　次世代游戲模型制作

目前主流3D模型制作軟件有Maya、3dmax、Zbrush、Mudboxd、3Dcoat等，隨著軟件技術的升級，在今天的游戲制作上可以完成更加復雜細致的模型，也就是我們說的次世代游戲模型的制作。幾款軟件在制作過程中各有差異，但殊途同歸，模型制作的思路和方法也基本是大同小異，并且?guī)卓钴浖g可以互相協(xié)調(diào)、兼容應用，這也為眾多的三維模型制作師提供了極為便利的條件。

首先需要完成基礎模型制作也是我們俗稱的低模，這一過程我們主要在3Dmax或是Maya三維軟件中完成。這一階段的制作要求為：

（1）完成大的角色輪廓形體，布線簡潔明了。

（2）模型布線合理，避免五邊型線條。

（3）模型完成后將模型按照機構劃分若干部分，方便后續(xù)制作導進Zbrush中保留更多細節(jié)。

完成這一階段模型制作后可以進入高模制作階段，在Zbrush中導入已分好UV和命名的低模，首先觀察大的形體，有需要調(diào)節(jié)的地方可以通過move筆刷進行調(diào)整，在雕刻的細節(jié)方面是需要依次漸進，類似于傳統(tǒng)繪畫過程，不需要一開始就細分高級別來雕刻細節(jié)，比如在三級細分階段筆刷刷出大致形體肌肉感，然后再到五級細分階段仔細雕刻調(diào)整肌肉細節(jié)。

2　次世代游戲模型拓撲

我們在次世代游戲模型里講到的拓撲就是利用高精模型細節(jié)將模型的布線進行重新整理的過程，制作出能夠在資源和效果之間取得平衡的高效低模，但模型拓撲過程的原則不單是模型的結構轉折。次世代模型拓撲需要注意以下幾點：

結構線是模型制作過程中首要考慮的問題，這是基礎，在明確模型的設計級別和用途后，模型的細分面數(shù)就會相應的有一些要求，在模型布線過程中一般會盡量避免三角形面數(shù)出現(xiàn)，如果無法避免就設置在一些沒有運動關節(jié)的地方，這樣也不會影響后期調(diào)動作。

其次是對模型的布線要求，模型最終的用途是來呈現(xiàn)一副靜幀作品還是一部動畫作品？這兩方面對模型的布線都有不同的要求。一幅靜幀3D高精模型作品一般用來宣傳，考慮更多的是如何更好的分uv，繪制貼圖，展現(xiàn)精致的細節(jié)和完美的動態(tài)，而應用于動畫中的3D模型我們就要更多考慮如何把握好關鍵運動關節(jié)以及連帶肌肉的布線，這也是我們前面提到的結構。

再次，模型制作一半的時候進行拓撲，既便于拓撲也便于我們繪制貼圖。

開線框模式，同時分別給高模和低模不同的線框顏色。

三維建模軟件除了自身的拓撲功能以外，還有專門的拓撲工具比如Topogun等。拓撲前需要把高模的細分級別降低，主要是為了方便重新布線時不用過多考慮細節(jié)的地方。在進行拓撲布線時要注意的是布線均勻，走向合理，符合生物運動規(guī)律，對于那些無法消除的三角面盡量隱蔽在無運動位置。

3　次世代游戲模型貼圖

模型是用來表現(xiàn)角色場景的基本形狀和結構關系，而物體表面的紋理質(zhì)感則需要通過貼圖方式來體現(xiàn)。所謂貼圖就是將二維圖形等紋理依附于已建好模型表面，使其具有直觀的三維紋理效果。貼圖在次世代高精游戲模型中的比重較大，也最能體現(xiàn)出一個模型的質(zhì)量，具有至關重要的作用。通過貼圖可以模擬出眾多的視覺效果，比如顏色、質(zhì)感、反射、折射、粗糙表面以及紋理等等。這些內(nèi)容的變化和組合將會呈現(xiàn)出豐富的視覺效果和完美的逼真程度。

3.1顏色貼圖

用來表現(xiàn)物體的顏色和紋理。包含固有色、物體劃痕、污垢等細節(jié)的內(nèi)容，其中只包含色彩信息，結合其他貼圖一起使用使模型在周圍的環(huán)境下更真實。

3.2法線貼圖

法線貼圖是可以應用到3D表面的特殊紋理，不同于以往的紋理只可以用于2D表面。作為凹凸紋理的擴展，它使每個平面的各像素擁有了高度值，包含了許多細節(jié)的表面信息，能夠在平平無奇的物體外形上，創(chuàng)建出許多種特殊的立體視覺效果。

3.3高光貼圖

高光貼圖又可以突顯和強化局部高光的結構，使其視覺效果更加逼真。其中又分為黑白高光貼圖和彩色高光貼圖兩種。黑白高光貼圖只包含黑、白、灰信息，記錄貼圖細節(jié)的高光和受光度，主要用來表現(xiàn)各種材質(zhì)在光線照射條件下體現(xiàn)出的質(zhì)感，簡單的說就是表面高光色。彩色高光貼圖顏色鮮艷豐富，能夠讓引擎里的光源打上去后反射出黑白高光一樣的效果，但是色彩有傾向，畫面更加豐富。

3.4凹凸貼圖

透過灰度貼圖來得到細節(jié)實際凹凸的信息，然后在三維空間中進行準確的位置運算，這里需要提醒的是，如果貼圖中有比較明顯的凹凸才需要用到凹凸貼圖。如果凹凸不太明顯則用凹凸貼圖的效果并不大。

4　結語

本文通過對次世代游戲美術在模型和貼圖制作流程上的研究，提出次世代游戲高精角色在高模、拓撲、烘焙上出現(xiàn)的優(yōu)勢、劣勢及解決辦法。接著分析了次世代高精角色在模型上的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在面數(shù)、姿勢、布線、細節(jié)和拓撲上，闡述了次世代游戲貼圖在數(shù)量和質(zhì)量上的優(yōu)勢，深層次的探究了流程制作中各環(huán)節(jié)的制作原理和應用要求。

[1]Scott Spencer.杜玲譯．ZBrush角色塑造：高級數(shù)字雕刻[M].北京：人民郵電出版社，2009(l2).

[2]張盛．ZBrush3高精度模型制作實戰(zhàn)技法[M].北京：人民郵電出版社.2012(01).