次時代游戲角色模型創建應用研究
——以ZBrush軟件為例

羅運毛

（阜陽師范學院，安徽阜陽236041）

1 ZBrush軟件與次時代游戲角色模型相關概述

ZBrush是一款數字雕刻和繪畫軟件，它以強大的功能和直觀的工作流程徹底改變了整個三維模型制作行業。ZBrush為當今數字藝術家提供了最先進的三維虛擬雕刻工具，是一種非常簡潔流暢的操作平臺，能夠極大地激發藝術家的創作靈感。ZBrush軟件能夠雕刻出高精細的角色模型，非常適合三維高精細模型的制作，它為次時代游戲中角色模型制作提供了很好的創建工具[1]。

次時代游戲是指和同類游戲相比擁有更先進技術的游戲，又被定義為“下一代游戲”，由微軟公司與索尼公司發布，標志著游戲的品質進入新時代。這種游戲的品質比傳統的電腦游戲畫質上了一個新臺階。其名稱的由來是日語中原字“次時代”。具有代表性的作品有反恐精英系列、孤島危機系列、使命召喚系列等，游戲中的三維角色模型達到相當精細的程度，模型在高精細條件下具有低面數的特征。次時代角色模型因其獨特的精細畫面效果，受到越來越多的游戲玩家的好評。

2 游戲發展的歷程與次時代游戲角色模型特征

2.1 游戲發展的歷程

20世紀90年代初《傳奇世界》《萬王之王》《石器時代》的發布標志著真正意義上的網游的出現。當時的游戲畫面尚無法旋轉視角，是純2D畫面效果的游戲。二維游戲最基本的特征是所有畫面都是以平面圖的形式繪制而成的，游戲畫面無論是拼接的圖還是整體繪制的圖，其場景都由單張繪制的畫面構成，動畫則是通過K幀的形式預先制作從而實現游戲世界豐富動畫效果的。

國內出現的首款三維游戲是2002年6月網易從韓國引進的《精靈》，但實際上被廣泛應用的三維游戲是新浪代理的《天堂2》及隨后開始運營的《魔獸世界》，這些游戲開啟了中國3D網絡游戲的新局面，隨后諸多三維游戲制作者紛紛效仿，三維游戲作品大量涌現。這些作品使三維游戲在畫面效果、質量和真實度方面都跨躍了一大步。

三維技術把游戲世界的每個元素都看作是由若干個多邊形模型組成的立體對象。游戲玩家可以在計算機顯示器上通過操作從不同角度查看三維模型。當然，構成三維模型的多邊形面數不能太多，三維模型的面數越多在計算機合成時的計算量就越大。貼圖是一種所占空間很小的圖形文件，也被稱為材質。如果說多邊形模型是骨架，那么貼圖就是模型的皮膚（如圖1）。

圖1 《魔獸世界》畫面

隨著計算機技術的發展和游戲開發門檻的提高，網絡游戲的升級速度加快，“次時代”的概念正被越來越多的玩家所接受，從而被廣泛應用于網游中。次時代網游把次時代游戲開發技術融于網絡游戲之中，通過增加模型和貼圖的數據量并使用次時代游戲引擎改善網絡游戲的畫面質量，使網絡游戲可以達到主機平臺游戲的畫面效果。和傳統的三維網絡游戲相比，次時代網游的畫面更加華麗。

次時代游戲開發技術采用NM（法線）貼圖表現模型表面細節的凸凹變化，采用漫反射貼圖表現模型的顏色和紋理，采用高光貼圖表現模型在光線照射條件下體現出的質感效果，通過采用以上貼圖可以使網絡游戲達到更加精美的畫面效果（如圖2）。

圖2 《荒野行動》畫面

2.2 次時代游戲中角色模型的特征

一般而言，游戲可分為現時代游戲與次時代游戲。現時代游戲也就是我們現在比較普及的3D網絡游戲，也包括2.5D或者2D的游戲。目前，多數3D網游的角色模型面數主要在2 000～4 000之間，貼圖數量為1～2張，分辨率為512像素，多數只有一張顏色貼圖。3D網絡游戲對模型造型結構的要求是準確生動貼近原設定，布線均勻并符合動畫原則，面數和UV分配合理，UV要充分考慮共用，貼圖效果整體一致，多數模型要和原畫高度近似，符合項目的風格要求。而次時代游戲角色模型低模面數多在5 000～9 000之間，貼圖一般都保持在2 048像素的分辨率這個級別上，除了基本的顏色貼圖外還需要制作高光和法線貼圖，有些還要作自發光貼圖等；法線貼圖需要制作高模烘焙出來，高模則需要通過zbrush軟件進行雕刻。同時，多數次時代游戲角色模型需要低模結構，做到準確生動、邊緣完整平滑、布線均勻合理、便于動畫K幀，UV模型要基本平展，法線貼圖細節要充分和生動，顏色貼圖要清晰自然，高光貼圖要合理、生動。

3 次時代游戲中角色模型的創建應用

3.1 角色創建分析

次時代游戲創作中主要制作三維人物模型，而人物模型不可能憑空想象出來，無論多么有想象力的設計師也不可能直接在模型制作軟件中直接制作出符合人體規律且切合想象的人物模型來。因此，前期的設計制作——游戲原畫的設計顯得尤為重要。原畫設計在游戲的創作過程中起著承上啟下的作用，這要歸功于原畫設計師的觀察、想象和創造。原畫設計師根據游戲的背景和情節設定，再通過想象繪制出符合角色特征的人物原畫。不僅建模時需要參考這個原畫，而且之后的貼圖制作也需要這個人物原畫的參與。

在普通三維游戲模型制作中，面數一般不得超出可控范圍，因為一旦超出可控范圍，可能會造成三維引擎的堵塞并造成游戲運行不暢甚至卡頓。普通三維游戲模型無法將現實世界人物的衣服和盔甲所具有的厚度或者細節等完整呈現出來，只能依靠貼圖來呈現，多種貼圖的應用能使簡單的模型呈現出復雜的狀態（如圖3）。

圖3 高低模例圖

下面以某角色手上護腕為例說明模型師是如何表現逼真效果的。模型師在制作模型的初始，為了盡可能減少模型面數，一般會制作成圓柱體的形狀，綜合使用位圖貼圖、凹凸貼圖和透明貼圖的手法，使這個圓柱體展現出立體的效果，即在一個面上展現出厚度和梯度。多種手法的運用給了模型師較多的設計空間，這不僅有助于美感的傳達，而且所創造的立體效果也讓模型有了更多的意蘊，使玩家獲得更多的參與感和代入感。

3.2 次時代游戲角色模型的創建應用

三維模型的制作分為兩類：角色模型制作和非角色模型制作。不管是角色模型還是非角色模型都能根據細節的需求差別分為兩種表現形式：高面數模型和低面數模型。不同面數的模型運用于不同的行業領域，如在許多單機次時代游戲和影視作品中用到了高面數的精細模型。高精度模型對模型的精度和細節要求非常高，它是在使用交互軟件制作低精度模型的基礎上，將低精度模型經細致加工轉化為高精度模型的。目前，業界主要使用ZBrush軟件來完成高精度模型的制作。

以下是一個高精度模型的創建流程：首先，在創建高精細模型前需要利用一些平面軟件（photo?shop或其他平面軟件）細化作品的細節，完成從不確定的草稿到原畫設計及細節處理的過程。其次，對平面繪制創作出來的作品，需要結合maya或是3dmax軟件進行初級三維模型制作。制作過程中要注意合理布線，便于后期的處理。然后將建好的模型轉化為OBJ格式導出，利用軟件之間的交互功能，將導出的模型導入ZBrush軟件中進行細致加工創作。接著利用ZBrush強大的筆刷功能，對模型進行細致加工，如深化角色頭部、軀干、四肢的細節部分以及身上佩飾細節的雕刻，使該角色的細節部分更為完善，以呈現強烈的視覺沖擊效果。最后，還需要使用ZBrush軟件進行模型拓撲，拓撲出符合次時代游戲要求的低面數模型。低面數模型布線一般需要四邊一面，盡量避免出現三邊形，同時要對低面數模型進行UV拆分展平等（如圖3）。

3.3 次時代游戲角色模型貼圖的創建應用

次時代游戲之所以能夠達到影視級別的視覺效果，是因為其角色模型本身達到了精細化的寫實程度。次時代游戲利用自身強大的雕刻功能可以雕刻出三維模型的高精細細節，增強了高精細物體造型的細節效果。然而，次時代游戲角色模型的制作，不能完全效仿影視模型那樣的制作流程，原因有二：一是影視模型的制作需要耗費大量的時間和成本；二是影視模型面數過多，不宜應用于計算機游戲中，過多的面數會導致游戲畫面卡頓、不流暢，從而影響游戲的品質。既不能照搬影視角色模型的制作流程，又要使游戲具有影視級別的視覺效果，這就需要借助ZBrush軟件強大的貼圖創建技術。

ZBrush創建次時代游戲角色模型中的漫反射（DM）、法線（NM）、環境光（AO）、高光（specular）等貼圖流程如圖4。

首先，ZBrush創建法線（NM）貼圖需要利用到上述已經制作完成的高精度模型和已經拓撲完成的低面數模型，即把二者放在一起烘焙出法線貼圖、AO貼圖。需要指出的是，次時代游戲角色模型的法線貼圖、AO貼圖是使低面數模型產生細節效果的關鍵之一。其次，使用ZBrush軟件中的顏色筆刷可以創建出角色模型的漫反射（DM)、高光（specular）貼圖，它們是低面數模型顏色細節表現的關鍵。最后，將法線貼圖賦予已經拓撲完成的低面數模型，再將漫反射（DM)貼圖與AO貼圖結合，使低面數模型也能具有高精度模型的細節效果，創造出與影視級別模型同等的藝術效果。運用ZBrush創建次時代角色模型貼圖很好地解決了低精度模型在高精度模型上渲染細節的問題，該技術使次時代游戲呈現影視級別畫面效果成為現實。

圖4 各種貼圖

4 結語

以ZBrush軟件為例的次時代游戲角色模型創建應用，使創建具有高細節的三維角色模型有了新的突破，三維模型法線貼圖與高模拓撲功能的應用使低面數模型也具備了高精細模型的細節效果，從而呈現影視級別視覺效果的游戲畫面，給玩家帶來強烈的視覺沖擊。