3DSMAX修改器FFD工具在角色建模中的應(yīng)用探討

【摘要】3DSNAX中的FFD建模是重要的建模方法。FFD工具提供功能強(qiáng)大的模型變形修改功能，本文將探討FFD在角色建模中的應(yīng)用，豐富角色建模的方法，拓寬角色建模的思路。

【關(guān)鍵詞】3DSNAX；FFD修改器；角色建模

一、引言

新科技的發(fā)展一直是游戲行業(yè)的重要推動(dòng)力，而目前最激動(dòng)人心的是VR、AR和5G。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）已給玩家?guī)砹司薮篌@喜，F(xiàn)acebook已將VR和AR納入了未來十年的發(fā)展規(guī)劃之中，隨著相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的成熟，游戲世界將再次突破式發(fā)展。除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，也將帶來顛覆性的改變。到2020年，5G會(huì)在美國(guó)市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用；而到2025年，5G將覆蓋逾10億人口。和4G相比，5G時(shí)代的移動(dòng)端網(wǎng)速將提高69倍，大大縮短延遲時(shí)間，使得更為豐富多彩的移動(dòng)端游戲體驗(yàn)成為可能，而這也將成為推廣VR和AR游戲的一大動(dòng)力。作為游戲行業(yè)中最基礎(chǔ)的角色模型也會(huì)隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展獲得發(fā)展的機(jī)會(huì)。角色建模的優(yōu)化就是一個(gè)重要的課題。角色建模又分為多邊形建模（3DSNAX，MAYA）和雕刻建模（ZBrush）。本文將從3DS NAX的多邊形角色建模使用FFD修改器優(yōu)化進(jìn)行探討。

二、3DSNAX中FFD的定義及功能

在3DSNAX中的FFD（Free-FormDeformation）即自由變形的意思。FFD首先是由BrighamYoungUniversity的Sederberg和Parry提出來。FFD的變形操作不是直接作用于物體，而是作用于所嵌入的變形空間，如果變形空間被改變了，則嵌入其中的物體自然也隨之改變。在3DSNAX中通過FFD的晶格框包圍選中的幾何體，調(diào)整晶格的控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何體的形狀進(jìn)行改變，主要對(duì)封閉的幾何體進(jìn)行形狀修改。

（一）FFD修改器的種類

（1）然后選擇FFD2×2×2，找到控制點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)控制框，通過控制控制點(diǎn)就可以對(duì)球進(jìn)行變形。

（2）如果選擇FFD3×3×3，則控制框中的控制點(diǎn)就會(huì)增多，在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)緯度。

（3）對(duì)于FFD4×4×4，也是如此，控制點(diǎn)越多，每個(gè)點(diǎn)控制的范圍越小，則控制操作越精密。

FFD（長(zhǎng)方體，可任意設(shè)置長(zhǎng)方體晶格的長(zhǎng)、寬、高方向的控制點(diǎn)數(shù)），

FFD（圓柱體，可任意設(shè)置圓柱體晶格的側(cè)面、徑向、高度三個(gè)方向的控制點(diǎn)數(shù)）

（二）FFD修改器的參數(shù)

控制點(diǎn)（晶格中的點(diǎn)，修改點(diǎn)的位置達(dá)到變形效果），晶格（控制點(diǎn)的區(qū)域，可以通過移動(dòng)、縮放、旋轉(zhuǎn)達(dá)到變形效果），設(shè)置體積（改變晶格的形狀）。

三、角色建模步驟

（1）對(duì)角色進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，用長(zhǎng)方體進(jìn)行對(duì)稱處理并初步布線達(dá)到角色的結(jié)構(gòu)要求，調(diào)整長(zhǎng)方體相應(yīng)的點(diǎn)得到粗略的角色外部形態(tài)輪廓。

（2）細(xì)化頭部布線，制作五官；通過增加布線及點(diǎn)的修改達(dá)成。

（3）細(xì)化軀干及四肢的制作；通過增加布線及點(diǎn)的修改達(dá)成。

（4）焊接頭部和軀干，用網(wǎng)格平滑顯示最終效果。

（5）服飾及道具的制作。

四、FFD在角色建模中的合理應(yīng)用提升效率

通過角色建模步驟我們可以看出，在過程（2）（3）中，傳統(tǒng)的方法主要是通過對(duì)點(diǎn)的修改來完成對(duì)角色形狀的控制。由于角色模型的復(fù)雜性，這是一個(gè)非常消耗時(shí)間的過程。在這個(gè)過程中，我們?nèi)绾翁嵘巧５男誓兀縁FD修改器的特性可以發(fā)揮重要的作用，下面將進(jìn)行詳細(xì)探討。

FFD修改器是通過調(diào)整晶格的控制點(diǎn)來對(duì)幾何體進(jìn)行變形控制。控制點(diǎn)可以對(duì)一個(gè)區(qū)域進(jìn)行變形控制，這個(gè)區(qū)域的大小可以通過控制點(diǎn)的多少來進(jìn)行調(diào)整，從而大面積地修改形狀。基于這個(gè)特性，在角色建模的過程中，我們可以改進(jìn)傳統(tǒng)角色建模的對(duì)點(diǎn)進(jìn)行頻繁操作這個(gè)非常耗時(shí)的操作。

在傳統(tǒng)角色建模的過程中，通過逐步增加布線和調(diào)整點(diǎn)來完成角色模型。在這個(gè)過程中，用移動(dòng)命令調(diào)整點(diǎn)一般進(jìn)行單點(diǎn)操作來達(dá)到形狀的要求。這種單點(diǎn)操作的模式在局部制作時(shí)比較有優(yōu)勢(shì)，可以精細(xì)地控制形狀。但是對(duì)總體輪廓的控制就顯得非常費(fèi)時(shí)，比如頭部的輪廓調(diào)整，需要逐點(diǎn)進(jìn)行，布線越多，點(diǎn)的操作就越多，效率就越低。

基于FFD修改器可以大面積進(jìn)行形狀變形控制的特性，在角色建模中，對(duì)建模過程可以進(jìn)行優(yōu)化，充分發(fā)揮FFD修改的性能。以人物角色建模的頭部制作為例，在對(duì)頭部進(jìn)行初步的布線及對(duì)稱后（角色建模過程（2）），可以直接增加布線數(shù)，達(dá)到精度要求。然后不使用單點(diǎn)操作的方式進(jìn)行形狀控制，而增加一個(gè)FFD修改器進(jìn)行外形修改來控制整體形狀。FFD修改器的種類應(yīng)該針對(duì)需要控制的幾何形狀進(jìn)行選擇，比如頭部建模選擇FFD（長(zhǎng)方體）。如圖1和圖2所示，通過對(duì)FFD（長(zhǎng)方體）的控制點(diǎn)的簡(jiǎn)單修改，就能快速完成對(duì)模型外形的調(diào)整，這與單獨(dú)調(diào)整點(diǎn)來調(diào)整外形明顯效率要高出很多。使用FFD修改器時(shí)設(shè)置的控制點(diǎn)的數(shù)目也有一定技巧。設(shè)置得過多，單個(gè)控制點(diǎn)影響的區(qū)域會(huì)變小，對(duì)局部的變形修改效果較好，但對(duì)外形輪廓的控制就不好操作。

數(shù)目設(shè)置得比較少，則單個(gè)控制點(diǎn)對(duì)外形輪廓控制就比較容易，但對(duì)局部控制就比較難。所以選擇合適的晶格控制點(diǎn)對(duì)變形的操作也是很重要的環(huán)節(jié)。用FFD調(diào)整頭部外形的效率更高，如果增加網(wǎng)格平滑命令，可以更直觀地看到最終效果，這樣操作的效率就更高了。使用FFD修改器時(shí)，如圖1這樣的晶格包圍幾何體的方式，在選擇內(nèi)部的控制點(diǎn)時(shí)會(huì)比較麻煩，必須切換到線框模式，F(xiàn)FD修改在這里提供了一個(gè)很強(qiáng)大且簡(jiǎn)易的操作方式，我們可以通過設(shè)置體積參數(shù)這個(gè)命令來對(duì)晶格進(jìn)行移位，然后單獨(dú)操作移位后的控制點(diǎn)同樣能對(duì)原先包圍過的幾何體進(jìn)行修改，如圖3和圖4所示。圖4中對(duì)移動(dòng)過后的晶格進(jìn)行控制點(diǎn)的調(diào)整，原來的頭部模型依然可以進(jìn)行相應(yīng)的變形，這為改變頭部形狀的操作提供了快捷的操作方法。

通過示例，我們可以清楚地了解到FFD在對(duì)角色建模的外形修改上具有快速、容易操作的優(yōu)勢(shì)，不僅可用于角色建模后期的臉型輪廓變化操作，而且更有意義的是，當(dāng)我們有了一個(gè)已經(jīng)建好的角色模型之后，通過FFD修改器，可以高效地得到一系列的不同臉型的角色模型，對(duì)于角色模型的批量加工制作，提供了一個(gè)比較簡(jiǎn)單易行的解決方法。

參考文獻(xiàn)

[1]3dsMax2013大風(fēng)暴[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[2]3dsmax實(shí)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：王睿（1971—），男，漢族，四川遂寧人，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)圖形圖像。