基于Unity3D的北魏服飾數(shù)字化建模

康耀龍 張景安 馮麗露

摘 ?要： 闡述了如何利用3ds Max和Photoshop對北魏時(shí)期的服飾進(jìn)行設(shè)計(jì)與三維重建。通過對大同市博物館的調(diào)查以及對有關(guān)北魏時(shí)期文獻(xiàn)的查閱，全面了解和學(xué)習(xí)北魏時(shí)期的服飾文化，并設(shè)計(jì)出服飾的基本造型。利用3ds Max，采用多邊形建模的方法，制作服飾的數(shù)字化模型，對模型進(jìn)行uv展開，再利用Photoshop為建好的模型繪制貼圖，包括對服飾色彩、花紋和質(zhì)感的繪制，最終實(shí)現(xiàn)對北魏服飾數(shù)字化模型的建立。對北魏時(shí)期的服飾進(jìn)行數(shù)字化重建有利于我國歷史文物的數(shù)字化保護(hù)，對傳承和弘揚(yáng)我國燦爛的文化遺產(chǎn)起著重要的作用。

關(guān)鍵詞： 3ds Max;北魏服飾;三維建模

中圖分類號： TP391.41 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.08.006

本文著錄格式：康耀龍，張景安，馮麗露，等. 基于Unity3D的北魏服飾數(shù)字化建模[J]. 軟件，2019，40（8）：2328

【Abstract】： This article focuses on how to use 3ds Max and Photoshop to design and reconstruct the dress in the Northern Wei dynasty. Through the visit of Datong museum and the reference of literature about Northern Wei dynasty， we can learn about the dress culture of Northern Wei dynasty， and design the basic modeling of dress. Using 3ds Max software and polygon modeling method， make the dress model， uv expansion is carried out on the built model， Photoshop is used to draw maps for the built model， including the painting of the dress color， pattern and texture. Digital reconstruction of the dress in Northern Wei dynasty is conducive to the digital protection of historical relics in China， and also plays an important role in inheriting and carrying forward China's splendid cultural heritage.

【Key words】： 3ds Max; Dress in the Northern Wei Dynasty; Three-dimensional modeling

0 ?引言

服飾文化作為歷史記憶的獨(dú)特載體，不僅是物質(zhì)文明的結(jié)晶，還蘊(yùn)含著整個(gè)時(shí)代的風(fēng)俗習(xí)慣、宗教觀念、文化禮儀等[1]。北魏作為少數(shù)民族建立的朝代，其服飾具有鮮明的特點(diǎn)和豐富的文化內(nèi)涵，它的時(shí)代背景是值得我們探索的方向，蘊(yùn)涵的文化特點(diǎn)是值得我們研究的內(nèi)容。對北魏時(shí)期服飾的數(shù)字化建模有助于提高北魏文化的大眾普及度，為北魏文化的傳播增加了更廣泛的途徑。

1 ?主要開發(fā)技術(shù)

1.1 ?3ds Max

3ds Max是目前市場上使用最廣泛、最流行的一款三維建模軟件。除了3ds Max以外，還有AutodeskPC的Maya和Softimage等建模軟件，但是它們比3ds Max更加復(fù)雜，不易掌握。本設(shè)計(jì)使用的是3ds Max2014。新增的主要功能如下：

Particle Flow粒子流的增強(qiáng)：MassFX粒子、高級數(shù)據(jù)操控和緩存特性這三項(xiàng)功能的加入，極大地增強(qiáng)了PF粒子系統(tǒng)的功能和靈活性，這一版本相比之前的版本，更有利于制作復(fù)雜、真實(shí)和能夠自定義的物理模擬[2]。

Perspective Match（透視匹配）：新的透視匹配功能，可以使藝術(shù)家交互式地在一個(gè)場景中，根據(jù)帶透視感的照片或者藝術(shù)背景來匹配相機(jī)。使用該工具，作者可以輕松地將一個(gè)CG元素放置到一 ?張靜止的照片背景中，使其完美地適配打印和后期合成。

Custom Menu Icons（自定義菜單圖標(biāo)）：可以為菜單動作選擇一個(gè)自定義圖標(biāo)。該圖標(biāo)可在Customize User Interface[自定義用戶界面]面板中找到。

Search 3ds Max Commands（搜索3ds Max命令）：使用該功能，可以通過名稱查詢3ds Max中的命令解釋，當(dāng)使用者輸入一個(gè)字符，對話框會顯示一個(gè)列表，列出了包含該字符的，并且與當(dāng)前場景狀態(tài)有關(guān)的命令，從其中選擇一個(gè)命令，該命令的幫助對話框就會自動出現(xiàn)了。

1.2 ?Photoshop

Photoshop具有強(qiáng)大的圖片處理功能，可以用來處理以像素為單位的圖像。它有很多的編輯、修改以及繪圖工具，可以讓使用者快速地進(jìn)行圖片編輯修改的工作。Photoshop集圖像編修、圖形制作、文字設(shè)計(jì)、圖像輸入與輸出于一體，非常受廣大平面設(shè)計(jì)者、圖像編輯者的喜愛。Photoshop很適用于場景的搭建，通過顏色的填充制作出精良的場景，同時(shí)，場景可以保存成多種格式，保真度較高，對于制作貼圖可整個(gè)psd文檔直接導(dǎo)入[3]。

2 ?北魏服飾三維建模的設(shè)計(jì)

2.1 ?北魏服飾數(shù)字化展示現(xiàn)狀

在山西省大同市博物館的北魏平城展館中，陳列了許多關(guān)于北魏時(shí)期的展品，第二展廳中北魏時(shí)期服飾變化的講解視頻對北魏時(shí)期的主要服飾進(jìn)行了展示，主要包括民間男子所穿的縛褲，君臣官員所穿的朝服、皇室貴妃所穿的雜裾垂髯服、舞蹈服以及最能代表男性特征的裲襠鎧和最能代表女性特征的舞襟，如圖1所示。目前，大同市博物館內(nèi)展示的北魏服飾均為二維圖片式，并沒有三維模型展示。

2.2 ?北魏服飾造型設(shè)計(jì)思想

北魏是中國歷史上第一個(gè)占領(lǐng)中原地區(qū)的少數(shù)民族政權(quán)，其服飾具有鮮明的民族特點(diǎn)，顏色鮮艷靚麗，主要以紅、綠、黃、黑為主，深淺不一，用色活潑，搭配多樣。與此同時(shí)，北魏服裝多以花紋裝飾在服飾之上，豐富多彩，俏麗大方。在服飾上以“纖髾”做裝飾。衣服下擺下窄上寬，呈三角形狀的裝飾物就叫做“纖”。所謂“髾”，指的是從圍裳中伸出來的飄帶，飄帶很長，走起路來，就像一只燕子在飛舞[4]。

根據(jù)文獻(xiàn)及圖像資料顯示，間色裙作為北魏時(shí)期比較具有代表的女性服飾之一，其常見的色彩搭配有紅綠、紅黃和紅藍(lán)等，布條較為寬大，以雙色為主。圭衣色彩鮮艷，服飾設(shè)計(jì)中常將其設(shè)計(jì)為橘色，鮮艷活潑，符合有民族特色，同時(shí)也體現(xiàn)出貴族婦女的華麗。上衣袖口與領(lǐng)口處有黑底暗綠色忍冬紋作為裝飾，忍冬紋在當(dāng)時(shí)較為流行，形式多樣，包含吉祥之意。舞襟采取了大同市博物館關(guān)于北魏時(shí)期服飾講解視頻中的配色，以藍(lán)綠色為主，清新淡雅，盡顯女性婉約含蓄之美。腰間的長帶以蓮花紋點(diǎn)綴，蓮花紋也是北魏時(shí)期較為流行的一種圖案，以蓮花瓣為原型加以組合和變化，飽滿圓潤、簡單大方，有祥和之意[5-6]。

男子裲襠鎧是最能體現(xiàn)男性特征的一種北魏服飾，除鎧甲本身呈金屬色外，在其周圍有一圈綠色的皮革質(zhì)品，顏色鮮艷，具有鮮明的民族特色，前后兩塊鎧甲由棕色腰帶束之。君臣官員所穿的朝服以黑色為主，端莊嚴(yán)肅。上衣為深灰色底黑色花紋，袖口和衣領(lǐng)以棕色忍冬紋裝飾，下身為紅色搭配棕色花紋，體現(xiàn)出君臣官員服飾的華麗[7～9]。

3 ?北魏服飾三維建模的實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)北魏服飾的三維建模主要分為三個(gè)步驟，即在3ds Max軟件中創(chuàng)建服飾模型，然后將創(chuàng)建好的三維模型uv展開為二維平面圖形，最后將展開好的圖形導(dǎo)入Photoshop軟件中進(jìn)行貼圖的繪制[10～12]。

3.1 ?人體建模

服飾的建模要以人體模型為基礎(chǔ)。人體模型在建立時(shí)主要分為兩個(gè)部分，即頭部與軀干。建立頭部時(shí)，采用先創(chuàng)建一個(gè)邊數(shù)較少的球體，根據(jù)人體骨骼結(jié)構(gòu)，通過移動點(diǎn)、線、面的方式，使其呈現(xiàn)出人體頭部的大致輪廓，如圖2所示。然后采用“推、拉”工具，在球體上雕刻出五官的大致位置與形狀，使其能夠被更精準(zhǔn)的雕刻。結(jié)合對模型上點(diǎn)、線、面的調(diào)整使其呈現(xiàn)出人體頭部的造型，如圖3所示。

制作軀干與制作頭部道理相同，根據(jù)人體骨骼結(jié)構(gòu)分別在頂視圖、前視圖、左視圖中調(diào)整模型，使其呈現(xiàn)出人體的大致輪廓。通過“推、拉”、“松弛”、“移動”等工具調(diào)整模型的細(xì)節(jié)，完成人體軀干的創(chuàng)建，如圖4所示。

3.2 ?服飾建模

女性服飾以舞襟為例，創(chuàng)建上衣時(shí)，首先要選取人體模型中胸部的面，復(fù)制后為其添加“殼”修改器使其具有一定的厚度，然后將它轉(zhuǎn)換為“可編輯多邊形”，刪去內(nèi)層和側(cè)面的面，這樣復(fù)制出的面就與人體具有一定的距離，不能緊貼于人體表面，如圖5所示。接著通過“移動”、“塌陷”等方法調(diào)整出衣服的大致輪廓，并通過復(fù)制線的方式創(chuàng)建出衣服的袖子，如圖6所示。采用同樣的復(fù)制面的方法創(chuàng)建袖口和領(lǐng)子。創(chuàng)建裙子時(shí)，首先在視圖中創(chuàng)建一個(gè)圓柱體并將其轉(zhuǎn)換為“可編輯多邊形”，刪去頂面和底面，將其作為裙子的基礎(chǔ)，通過“移動”、“縮放”等方式，根據(jù)人體曲線走勢調(diào)整出裙子的大致模型，其它部分模型的創(chuàng)建可以以其為基礎(chǔ)進(jìn)行變換，過程與上述相似，如圖7所示。

男性服飾以裲襠鎧為例，建立鎧甲時(shí)，首先選取男性人體模型胸部的面片，將其復(fù)制后調(diào)整點(diǎn)、線的位置，要注意鎧甲是金屬制品，不能過分貼近身體，要體現(xiàn)一定的硬度，控制好鎧甲與身體弧度的關(guān)系，調(diào)整好形狀后為其添加“殼”修改器。然后將制作好的鎧甲移動到合適的位置。褲子的建立以男子鮮卑服為基礎(chǔ)，選中褲腿靠下方的點(diǎn)，使用“縮放”工具調(diào)整它們的位置使其呈現(xiàn)寬口形狀，如圖8所示。最后，對創(chuàng)建好的模型進(jìn)行“組平滑”，使其看起來更光滑真實(shí)，提高視覺效果。

3.3 ?北魏服飾三維模型uv展開

在3ds Max中對建好的模型進(jìn)行uv展開，即將三維模型轉(zhuǎn)換為二維平面圖形，以便于繪制貼圖。以舞襟為例，選擇上衣，將其轉(zhuǎn)換為可編輯多邊形，孤立后，為其添加“uv展開”修改器，然后選擇“打開uv編輯器”，在uv編輯器窗口中可以看到軟件已經(jīng)將三維模型轉(zhuǎn)換為二維平面，但是非常混亂，如圖9所示。這時(shí)需要通過“點(diǎn)對點(diǎn)接縫”，它的作用相當(dāng)于與一把剪刀，所以只需要連接希望模型斷開的接縫上的點(diǎn)，如圖10所示。在uv編輯器窗口中選擇“重置剝”，就可以看到衣服模型被分為前后兩片平面，然后對展開的圖形進(jìn)行“松弛”，保存為tga格式，如圖11所示。

3.4 ?北魏服飾三維模型貼圖

在Photoshop中對已經(jīng)展開的圖形進(jìn)行繪制，包括衣服的褶皺，材質(zhì)等以達(dá)到逼真的效果[13-14]。以舞襟為例，在繪制貼圖時(shí)，首先將展開好的tga格式的圖片在Photoshop中打開，解鎖圖層后使用“色彩范圍”工具將圖片中的黑色背景刪除，只保留圖片的網(wǎng)格。接著新建一個(gè)圖層并填充灰色，將其放在網(wǎng)格圖層的下方，然后選擇網(wǎng)格圖層，使用“魔棒”工具選擇灰色部分，再進(jìn)行反選，修改選區(qū)范圍，即擴(kuò)展5個(gè)像素值，再次反選，新建一個(gè)圖層，在該圖層的選區(qū)部分填充黑色。然后就可以根據(jù)設(shè)計(jì)好的色彩和花紋繪制貼圖了。繪制完成后，將已經(jīng)準(zhǔn)備好的布料紋理圖疊加在上方，調(diào)整混合模式，選擇合適的效果，如圖12所示。在繪制過程中要始終保持黑色圖層在所有圖層上方。

填充最頂層的黑色圖層時(shí)，要將選區(qū)擴(kuò)展5個(gè)像素值，否則將繪制好的貼圖賦予模型后會發(fā)現(xiàn)在接縫處會出現(xiàn)沒有顏色的縫隙，在繪制貼圖的過程中要參考網(wǎng)格圖層，它可以幫助找到準(zhǔn)確的位置，避免繪制的貼圖與模型錯(cuò)位。如圖13所示。

3.5 ?北魏服飾三維模型效果

三維模型的建立應(yīng)當(dāng)盡量達(dá)到逼真、美觀的視覺效果，在實(shí)現(xiàn)過程中，繪制貼圖是滿足這一目標(biāo)的關(guān)鍵一步，即所謂三分建模七分貼圖。因此，將繪制好的貼圖賦予指定模型后，通過調(diào)節(jié)其大小、位置等參數(shù)，使其達(dá)到最好的效果之后，北魏服飾三維模型才能最終完成，如圖14所示。

4 ?北魏服飾數(shù)字化的意義

少數(shù)民族鮮卑族所建立的北魏，在其服飾文化方面有獨(dú)特的風(fēng)格，鮮卑服又叫鮮卑胡服。通過對北魏服飾文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)與修復(fù)，完整再現(xiàn)鮮卑胡服的歷史風(fēng)貌，使其成為傳承中華文脈，弘揚(yáng)和保護(hù)歷史文化的典范。服飾文化是歷史記憶的獨(dú)特載體，所以對北魏時(shí)期的服飾進(jìn)行數(shù)字化重建是對北魏文化傳播的重要一步。

（1）有利于北魏服飾的恢復(fù)與保護(hù)。無論多么精美耐用的服飾都難以抵擋風(fēng)化與腐蝕。目前我們只能通過現(xiàn)存的壁畫和少量的文物來了解北魏時(shí)期的服飾文化，傳統(tǒng)的方式不能達(dá)到保護(hù)與展示并存的效果，對北魏服飾的數(shù)字化建模，有利于對北魏服飾進(jìn)行科學(xué)地再現(xiàn)和長久地保護(hù)。

（2）豐富北魏服飾文化的傳播方式。傳統(tǒng)對北魏文化的傳播多以書本、圖片介紹為主，視頻、圖像為輔，少量的圖像資料也多為二維平面展示。北魏服飾的數(shù)字化三維建模豐富了北魏服飾文化的傳播方式，三維立體全方位的展示效果可以更加生動有趣的吸引現(xiàn)代人去了解北魏，去探索北魏文化。

（3）提高北魏文化的大眾普及度。對北魏服飾進(jìn)行三維數(shù)字化重建使大眾可以突破時(shí)間與空間的限制，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對北魏服飾的近距離、多角度、全方位觀賞和學(xué)習(xí)，使文化遺產(chǎn)真正受益于大眾。網(wǎng)絡(luò)傳播的迅速與快捷有利于讓更多人了解、學(xué)習(xí)和傳承北魏時(shí)期的燦爛文化。

5 ?結(jié)束語

通過對有關(guān)北魏時(shí)期資料的查閱與收集，從女子服飾造型、男子服飾造型和服飾色彩與花紋三個(gè)方面對北魏時(shí)期最具代表性的服飾進(jìn)行設(shè)計(jì)和還原，利用3ds Max軟件對設(shè)計(jì)好的服飾進(jìn)行三維建模，達(dá)到逼真效果，再現(xiàn)北魏時(shí)期的服飾文化。對北魏服飾科學(xué)地?cái)?shù)字化恢復(fù)與展示，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)文物保護(hù)方式的不足。通過網(wǎng)絡(luò)的傳播與弘揚(yáng)，促使更多的人投入到歷史文化的學(xué)習(xí)與研究中，從而促進(jìn)大眾文化水平發(fā)展。

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