[摘要]3D建模技術(shù)是三維影視動(dòng)畫(huà)中的關(guān)鍵部分，也是影視動(dòng)畫(huà)成功與否的基礎(chǔ)，3D中的物體基本上有兩種：規(guī)則物體和不規(guī)則物體。建模的過(guò)程開(kāi)始于結(jié)構(gòu)分析，當(dāng)我們面對(duì)一個(gè)復(fù)合對(duì)象時(shí)，可以利用軟件所提供的現(xiàn)有的幾何體來(lái)擺出它的大致形狀，細(xì)節(jié)部分可進(jìn)行進(jìn)一步加工，這種思路與繪畫(huà)前期的打稿畫(huà)出畫(huà)面構(gòu)成是差不多的。三維影視動(dòng)畫(huà)中的3D建模方法主要有多邊形建模、非均勻有理B樣條曲線(xiàn)建模，細(xì)分曲面技術(shù)建模。

[關(guān)鍵詞]影視動(dòng)畫(huà) 3D建模技術(shù)

1、引言

談3D建模之前，我們先來(lái)放眼一下我們時(shí)代生活的大環(huán)境，如同生活在電影黑客帝國(guó)中一樣，沒(méi)有什么東西不沾上數(shù)字化的痕跡，我們生活的周?chē)挛?，如：?bào)紙雜志、影視光盤(pán)、電子游戲、甚至每一個(gè)電視廣告，每一張海報(bào)招貼都是通過(guò)電腦圖像處理加工出來(lái)的。雖然計(jì)算機(jī)圖形經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，但看到大量三維視角的東西還是近十年的事情。在如今的電影中，3D也扮演著越來(lái)越重要的地位，國(guó)內(nèi)的IDMT用了4年時(shí)間打造的純?nèi)S電影《莫比斯環(huán)》就是一個(gè)成功的例子。影視動(dòng)畫(huà)方面更是如此。越來(lái)越多的電影或電影特技都采用三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)完成。從《星球大戰(zhàn)》和《指環(huán)王》中數(shù)千個(gè)鏡頭的特效制作，到《玩具總動(dòng)員》、《鼠園流浪記》和《怪物史萊克》純?nèi)S電影的誕生，3D的應(yīng)用已經(jīng)成為整個(gè)影視產(chǎn)業(yè)的票房利器，國(guó)產(chǎn)電影《英雄》就憑借其優(yōu)秀的三維特效技術(shù)連續(xù)兩周北美票房排名第一，這里可以羅列的大片數(shù)不勝數(shù)。

建模(modeling)在3D中的位置無(wú)疑是重要的。模型是材質(zhì)的載體，是燈光和渲染的對(duì)象，是3D世界的主人。但是。建模遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是3D的全部，特別是在電影特技中，某些鏡頭畫(huà)面根本看不到模型的痕跡，這對(duì)于電影是成功的。說(shuō)明特效騙過(guò)了觀眾的眼睛。作為建模師也沒(méi)有必要因此而感到失落，因?yàn)樗奶匦б彩墙⒃谡_模型的基礎(chǔ)上的。

2、三維影視動(dòng)畫(huà)中的物體分類(lèi)

3D中的物體基本上有兩種：規(guī)則物體和不規(guī)則物體。在3D軟件中。物體的形態(tài)可以通過(guò)某種形態(tài)規(guī)則加以描述。在外觀上有明顯特征并能夠精確再現(xiàn)的物體屬于規(guī)則物體。比如：建筑、車(chē)船、家用電器等等。這些物體在規(guī)格上有明確的指標(biāo)，因此可以批量生產(chǎn)，在3D中稱(chēng)之為克隆復(fù)制。從常理上說(shuō)，兩個(gè)模型一模一樣的規(guī)則物體放在一起不會(huì)令人奇怪。不規(guī)則物體在細(xì)節(jié)上甚至大形上都具有任意性。山巒地貌、植物動(dòng)物以及天象的變化。沒(méi)有絕對(duì)一樣的可能，在作為三維對(duì)象制作的時(shí)候，通過(guò)人為的修改使其有如自然天成的原則是不可能的。

這樣分類(lèi)有什么實(shí)際意義呢?因?yàn)槎咴趧?dòng)畫(huà)模型的制作上差異很大。

規(guī)則的物體可以按照標(biāo)準(zhǔn)制作。不同的人完全可以做出相同的結(jié)果。制作水平的差異完全在于作者制作時(shí)間的長(zhǎng)短。不規(guī)則的物體沒(méi)有唯一的標(biāo)準(zhǔn)，如何做到生動(dòng)自然依賴(lài)于作者對(duì)三維物體的理解，依賴(lài)制作者的經(jīng)驗(yàn)和悟性。所以這個(gè)類(lèi)型的模型的制作特別考驗(yàn)人的能力。就拿生物建模中最典型的人物建模來(lái)說(shuō)。最基本的要求是解剖學(xué)知識(shí)，不能在肌肉和骨骼上范基本原則性的錯(cuò)誤。還要有美學(xué)基礎(chǔ)，在人物形態(tài)上要比例合適。各部分要有整體感。這些要求本身又是不能量化的，因?yàn)樗皇且?guī)則的物體，所以學(xué)習(xí)起來(lái)就更加困難了。植物比起我們熟悉的人類(lèi)就更陌生，其規(guī)律看似有跡可尋，實(shí)則充滿(mǎn)混沌。制作這類(lèi)題材，還要把大量的觀察研究計(jì)算到里面去，這已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的3D范疇的工作了。

3、繪畫(huà)結(jié)構(gòu)分析與3D建模的聯(lián)系

建模的過(guò)程開(kāi)始于結(jié)構(gòu)分析，當(dāng)我們面對(duì)一個(gè)復(fù)合對(duì)象時(shí)，可以先設(shè)想它是有哪些基本幾何體構(gòu)成的，也許我們可以利用軟件所提供的現(xiàn)有的幾何體來(lái)擺出它的大致形狀，細(xì)節(jié)部分可進(jìn)行進(jìn)一步加工。這種思路與繪畫(huà)前期的打稿畫(huà)出畫(huà)面構(gòu)成是差不多的。素描結(jié)構(gòu)線(xiàn)的走向是我們制作3D模型早期最應(yīng)該注意的東西。然而對(duì)于一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的建模師。他不必總是從頭到腳按照這種方法去分析對(duì)象，而會(huì)根據(jù)自己的習(xí)慣以最快的速度涉入細(xì)節(jié)，但是，除了速度的優(yōu)勢(shì)外，這種做法可能很難保證網(wǎng)格布局的合理與整體結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確。這樣，有時(shí)候會(huì)返工，有時(shí)候會(huì)停留在某一個(gè)棘手的環(huán)節(jié)，反而影響了速度。對(duì)于陌生的對(duì)象，不得不重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。所以，對(duì)于一個(gè)成功的建模師來(lái)說(shuō)，具備過(guò)人的分析能力和總結(jié)歸納能力是十分關(guān)鍵的。當(dāng)我們用繪畫(huà)一樣去審慎地觀察對(duì)象并作出合理的判斷。建模就變成一項(xiàng)簡(jiǎn)單而又有樂(lè)趣的工作了。

4、三維影視動(dòng)畫(huà)中的3D建模方法

三維影視動(dòng)畫(huà)中的3D建模方法主要有多邊形(POLYGON)建模、非均勻有理B樣條曲線(xiàn)建模(NURBS)，細(xì)分曲面技術(shù)建模(SubdivisionSurface)。通常建立一個(gè)模型可以分別通過(guò)幾種方法得到，但有優(yōu)劣、繁簡(jiǎn)之分。

4.1 多邊形(POLYGON)建模

多邊形(POLYGON)建模適于創(chuàng)建形狀規(guī)則、無(wú)曲面的對(duì)象。使用多邊形建模，可先創(chuàng)建基本的幾何體，再根據(jù)要求使用編輯修改器調(diào)整物體形狀，或通過(guò)布爾運(yùn)算、放樣、曲面片造型組合物體來(lái)構(gòu)建對(duì)象，多邊形建模主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便快捷，但難以生成光滑的曲面。對(duì)于用POLYGON創(chuàng)建好的模型，還可通過(guò)調(diào)整建模參數(shù)以獲得不同分辯率的模型，以適應(yīng)虛擬場(chǎng)景實(shí)時(shí)顯示的需要。

4.2 NURBS建模

NURBS是Non－Uniform RationalB-Splines(非均勻有理B樣條曲線(xiàn))的縮寫(xiě)，它純粹是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)數(shù)學(xué)概念。NURBS建模技術(shù)是最近幾年來(lái)三維影視動(dòng)畫(huà)最主要的建模方法之一，特別適合于創(chuàng)建光滑的、復(fù)雜的模型，而且在應(yīng)用的廣泛性和模型的細(xì)節(jié)逼真性方面具有其它技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。但由于NURBS建模必須使用曲面片作為其基本的建模單元，所以它也有以下局限性：NURBS曲面只有有限的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致它很難制作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很復(fù)雜的物體(例如帶空洞的物體)；NURBS曲面片的基本結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格狀的，若模型比較復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致控制點(diǎn)急劇增加而難于控制，NURBS很難構(gòu)造“帶有分枝的”物體。

4.3 細(xì)分曲面技術(shù)

細(xì)分曲面技術(shù)是1998年才引入的三維建模方法，它解決了NURBS技術(shù)在建立曲面時(shí)面臨的困難，它使用任意多面體作為控制網(wǎng)格。然后自動(dòng)根據(jù)控制網(wǎng)格來(lái)生成平滑的曲面。細(xì)分曲面技術(shù)的網(wǎng)格可以是任意形狀。因而可以很容易地構(gòu)造出各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并始終保持整個(gè)曲面的光滑性，細(xì)分曲面技術(shù)的另一個(gè)重要特點(diǎn)是“細(xì)分”，就是只在物體的局部增加細(xì)節(jié)，而不必增加整個(gè)物體的復(fù)雜程度，同時(shí)還能維持增加了細(xì)節(jié)物體的光滑性。