關于次世代游戲3D高精模型制作與表現的研究

王　冬（湖州職業技術學院,　浙江　湖州　313000）

關于次世代游戲3D高精模型制作與表現的研究

王冬
（湖州職業技術學院,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模型相比，把數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，提高材質貼圖的質量，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，材質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；數字雕刻技術；模型；貼圖

次世代游戲是未來游戲發展的方向，也是現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，對自身面數有一定的要求,一般低模1000面數以下，中模為1000—3000面數之間，高模在3000以上。高模效果主要體現在角色面部和關鍵部位，非重要區域則對模型的面數進行優化。次世代游戲單個角色模型面數可以達到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、自發光貼圖等一系列組合而成的一整套貼圖。分別來表現物體的顏色和紋理、描繪物體表面細節的凸凹變化、表現物體在光線照射條件下體現出的質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，并且幾款軟件之間可以互相協調、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，方便后續制作導進Zbrush中保留更多細節。

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，有需要調節的地方可以通過move筆刷進行調整，在雕刻的細節方面是需要依次漸進，類似于傳統繪畫過程，不需要一開始就細分高級別來雕刻細節，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整肌肉細節。

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出現，如果無法避免就設置在一些沒有運動關節的地方，這樣也不會影響后期調動作。

其次是對模型的布線要求，模型最終的用途是來呈現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，展現精致的細節和完美的動態，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

模型是用來表現角色場景的基本形狀和結構關系，而物體表面的紋理質感則需要通過貼圖方式來體現。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，也最能體現出一個模型的質量，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、質感、反射、折射、粗糙表面以及紋理等等。這些內容的變化和組合將會呈現出豐富的視覺效果和完美的逼真程度。

3.1顏色貼圖

用來表現物體的顏色和紋理。包含固有色、物體劃痕、污垢等細節的內容，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，包含了許多細節的表面信息，能夠在平平無奇的物體外形上，創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，記錄貼圖細節的高光和受光度，主要用來表現各種材質在光線照射條件下體現出的質感，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、烘焙上出現的優勢、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勢，主要體現在面數、姿勢、布線、細節和拓撲上，闡述了次世代游戲貼圖在數量和質量上的優勢，深層次的探究了流程制作中各環節的制作原理和應用要求。

[1]Scott Spencer.杜玲譯．ZBrush角色塑造：高級數字雕刻[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技法[M].北京：人民郵電出版社.2012(01).