关于次世代游戏3D高精模型制作与表现的研究

关于次世代游戏3D高精模型制作与表现的研究

摘 要：次世代游戏以其精良的制作水准，电影级画面的震撼感官俘获众游戏玩家。次世代游戏模型与传统模型相比，把数字技术和艺术形式融入到了一定的高度，通过增加模型的面数，提高材质贴图的质量，利用彩色贴图、法线贴图、高光贴图、反射贴图、阴影贴图、凹凸贴图等一套贴图的组合运用带来了微妙的立体细节，材质纹理的叠加和真实照片的映射成为了制作的手段。

关键词：次世代游戏；数字雕刻技术；模型；贴图

次世代游戏是未来游戏发展的方向，也是现代科技和艺术对游戏体验的应用。次世代游戏所能体验到的是更加真实的3D画面和精良的视听效果，是相对于过去游戏类型的一个泛称，也是依靠一系列比较先进的制作技术来实现的。

次世代游戏3D高精模型制作所涉及的关键技术：

（1）游戏模型受到硬件的影像，对自身面数有一定的要求，一般低模1000面数以下，中模为1000―3000面数之间，高模在3000以上。高模效果主要体现在角色面部和关键部位，非重要区域则对模型的面数进行优化。次世代游戏单个角色模型面数可以达到30000面左右。

（2）次世代游戏模型贴图一般采用由颜色贴图、法线贴图、高光贴图、反射贴图、自发光贴图等一系列组合而成的一整套贴图。分别来表现物体的颜色和纹理、描绘物体表面细节的凸凹变化、表现物体在光线照射条件下体现出的质感和增加贴图的大小。

1 次世代游戏模型制作

目前主流3D模型制作软件有Maya、3dmax、Zbrush、Mudboxd、3Dcoat等，随着软件技术的升级，在今天的游戏制作上可以完成更加复杂细致的模型，也就是我们说的次世代游戏模型的制作。几款软件在制作过程中各有差异，但殊途同归，模型制作的思路和方法也基本是大同小异，并且几款软件之间可以互相协调、兼容应用，这也为众多的三维模型制作师提供了极为便利的条件。

首先需要完成基础模型制作也是我们俗称的低模，这一过程我们主要在3Dmax或是Maya三维软件中完成。这一阶段的制作要求为：

（1）完成大的角色轮廓形体，布线简洁明了。

（2）模型布线合理，避免五边型线条。

（3）模型完成后将模型按照机构划分若干部分，方便后续制作导进Zbrush中保留更多细节。

完成这一阶段模型制作后可以进入高模制作阶段，在Zbrush中导入已分好UV和命名的低模，首先观察大的形体，有需要调节的地方可以通过move笔刷进行调整，在雕刻的细节方面是需要依次渐进，类似于传统绘画过程，不需要一开始就细分高级别来雕刻细节，比如在三级细分阶段笔刷刷出大致形体肌肉感，然后再到五级细分阶段仔细雕刻调整肌肉细节。

2 次世代游戏模型拓扑

我们在次世代游戏模型里讲到的拓扑就是利用高精模型细节将模型的布线进行重新整理的过程，制作出能够在资源和效果之间取得平衡的高效低模，但模型拓扑过程的原则不单是模型的结构转折。次世代模型拓扑需要注意以下几点：

结构线是模型制作过程中首要考虑的问题，这是基础，在明确模型的设计级别和用途后，模型的细分面数就会相应的有一些要求，在模型布线过程中一般会尽量避免三角形面数出现，如果无法避免就设置在一些没有运动关节的地方，这样也不会影响后期调动作。

其次是对模型的布线要求，模型最终的用途是来呈现一副静帧作品还是一部动画作品？这两方面对模型的布线都有不同的要求。一幅静帧3D高精模型作品一般用来宣传，考虑更多的是如何更好的分uv，绘制贴图，展现精致的细节和完美的动态，而应用于动画中的3D模型我们就要更多考虑如何把握好关键运动关节以及连带肌肉的布线，这也是我们前面提到的结构。

再次，模型制作一半的时候进行拓扑，既便于拓扑也便于我们绘制贴图。

开线框模式，同时分别给高模和低模不同的线框颜色。

三维建模软件除了自身的拓扑功能以外，还有专门的拓扑工具比如Topogun等。拓扑前需要把高模的细分级别降低，主要是为了方便重新布线时不用过多考虑细节的地方。在进行拓扑布线时要注意的是布线均匀，走向合理，符合生物运动规律，对于那些无法消除的三角面尽量隐蔽在无运动位置。

3 次世代游戏模型贴图

模型是用来表现角色场景的基本形状和结构关系，而物体表面的纹理质感则需要通过贴图方式来体现。所谓贴图就是将二维图形等纹理依附于已建好模型表面，使其具有直观的三维纹理效果。贴图在次世代高精游戏模型中的比重较大，也最能体现出一个模型的质量，具有至关重要的作用。通过贴图可以模拟出众多的视觉效果，比如颜色、质感、反射、折射、粗糙表面以及纹理等等。这些内容的变化和组合将会呈现出丰富的视觉效果和完美的逼真程度。

3.1 颜色贴图

用来表现物体的颜色和纹理。包含固有色、物体划痕、污垢等细节的内容，其中只包含色彩信息，结合其他贴图一起使用使模型在周围的环境下更真实。

3.2 法线贴图

法线贴图是可以应用到3D表面的特殊纹理，不同于以往的纹理只可以用于2D表面。作为凹凸纹理的扩展，它使每个平面的各像素拥有了高度值，包含了许多细节的表面信息，能够在平平无奇的物体外形上，创建出许多种特殊的立体视觉效果。

3.3 高光贴图

高光贴图又可以突显和强化局部高光的结构，使其视觉效果更加逼真。其中又分为黑白高光贴图和彩色高光贴图两种。黑白高光贴图只包含黑、白、灰信息，记录贴图细节的高光和受光度，主要用来表现各种材质在光线照射条件下体现出的质感，简单的说就是表面高光色。彩色高光贴图颜色鲜艳丰富，能够让引擎里的光源打上去后反射出黑白高光一样的效果，但是色彩有倾向，画面更加丰富。

3.4 凹凸贴图

透过灰度贴图来得到细节实际凹凸的信息，然后在三维空间中进行准确的位置运算，这里需要提醒的是，如果贴图中有比较明显的凹凸才需要用到凹凸贴图。如果凹凸不太明显则用凹凸贴图的效果并不大。

4 结语

本文通过对次世代游戏美术在模型和贴图制作流程上的研究，提出次世代游戏高精角色在高模、拓扑、烘焙上出现的优势、劣势及解决办法。接着分析了次世代高精角色在模型上的优势，主要体现在面数、姿势、布线、细节和拓扑上，阐述了次世代游戏贴图在数量和质量上的优势，深层次的探究了流程制作中各环节的制作原理和应用要求。

参考文献：

[1]Scott Spencer.杜玲译.ZBrush角色塑造：高级数字雕刻[M].北京：人民邮电出版社，2009（l2）.

[2]张盛.ZBrush3高精度模型制作实战技法[M].北京：人民邮电出版社.2012（01）.