勞秀霞，柯略

1.華南師范大學美術學院，廣東 廣州 510631

2.廣東第二師范學院美術系，廣東 廣州 510303

0 引言

角色建模是三維動畫設計制作的第一步，是三維世界的核心和基礎。它是材質的載體，也是燈光和渲染的對象，一切效果都必須依附模型而存在[1]。一部三維動畫作品中往往有大量形態(tài)各異、形象鮮明的角色，如何科學地運用3D的建模工具，高效、準確、合理地完成三維動畫角色建模成為三維動畫角色設計者所苦惱的重要問題。

目前流行的三維動畫建模方式主要有兩種，一種是以maya為代表的非均勻有理B樣條曲線建模（NURBS）方式[2]，它是一種以數(shù)學方程式來定義曲線的方式，由曲線組成曲面，再由曲面組成立體模型，曲線上有控制點可以控制曲線曲率、方向、長短。另一種是以3Dmax為代表的多邊形建模方式，它是將三維空間中的點（稱為頂點）由線段連接在一起形成多邊形網(wǎng)格。目前三維動畫角色模型絕大多數(shù)是以紋理多邊形模型建立的，主要是因為它們更加靈活，而且計算機的渲染速度更快。因此，本文主要探討在3Dmax中快速創(chuàng)建三維動畫角色模型的有效模式。

1 角色建模的思路

1.1 分析結構特征

要建立物體的三維模型，首先需要分析物體的結構特征。三維動畫中的物體可以籠統(tǒng)分為兩種：規(guī)則物體和不規(guī)則物體。在三維動畫軟件中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。如房屋、汽車、輪船等等。這些物體在規(guī)格上有明確的指標，因此可以批量生產，在三維動畫中稱之為克隆復制。規(guī)則的物體可以按照標準制作。不規(guī)則物體則比較麻煩，它們在細節(jié)上甚至大形上都具有任意性，例如山巒地貌、植物動物以及天象的變化，千變萬化，規(guī)律難以捉摸，在作為三維對象制作的時候，通過人為的修改使其有如自然天成的話，難度極高。不規(guī)則的物體沒有唯一的標準，如何做到生動自然主要依賴于作者對物體的理解，依賴制作者的經驗和悟性[3]，因此這種類型的模型制作特別考驗人的能力。

1.2 確定建模方法

三維角色動畫的主要建模方法主要有兩種：堆砌建模法和細分建模法[4]，堆砌建模法是從細節(jié)到整體創(chuàng)建角色的方法，而細分建模法則是首先創(chuàng)建一個物體的整體形狀，然后進行細節(jié)的雕刻。

規(guī)則物體因其規(guī)則外形，比較適合堆砌建模法。它的建模流程是將復雜的物體進行拆分，拆分為一些基礎的零部件，再用基礎的成型命令將這些小零件制作出來，最后將它們堆砌在一起。它要求動畫設計者對模型的大小比例關系、空間位置有很好的把握。常用的工具包括：插入、擠出、車削、倒角、FFD變形工具等。

不規(guī)則物體則比較適合細分建模法，即用基本幾何體先完成物體的大形，然后通過編輯多邊形或編輯網(wǎng)格工具對模型細節(jié)進行細分，這種建模方式和素描的繪制或雕塑的建造過程非常類似，一般我們使用細分建模來完成三維人物、卡通角色或曲面物體主體的建模。常用的工具包括：編輯網(wǎng)格、編輯多邊形、對稱、網(wǎng)格平滑等。

1.3 制作三維動畫模型

分析模型結構，并選擇適當?shù)慕７椒ㄊ侵谱饕粋€良好而有效模型的前提。在最后一個階段，我們主要根據(jù)前面的分析結果，選擇合適的建模方法來完成物體的模型構建。

2 規(guī)則物體的角色建模

以制作一個機器人（圖2a）為例，我們使用3Dmax來進行物體的角色建模過程，首先我們來分析機器人的結構特征，機器人屬于有規(guī)則外形的物體，可以分解為具有簡單幾何形狀的規(guī)則部件，因此我們選擇堆砌建模法進行建模。我們將機器人分解成簡單的幾何形體，如（圖2b至圖2g），以機器人頭部為例（圖2b）是由（box）擠出，F(xiàn)FD收縮底部，選中所有邊線選擇倒角工具，調整具體的參數(shù)，機器人的頭型基本成型。機器人的手指關節(jié)（圖2c）利用基本的圓柱形編輯多邊形、插入、擠出等命令制作。手指、胳膊、腿、五官等應用同樣的表現(xiàn)手法如（圖2d至2f）。當我們完成了這些簡單的幾何形體后，可將這些幾何形體堆砌成一個完整的機器人，圖2h即是堆砌后的機器人效果圖。整個流程如圖1：

圖1 規(guī)則物體的角色建模流程

對于規(guī)則物體，都可以采用以上方式進行角色建模，通過將規(guī)則物體分解為簡單的幾何形體再堆砌的方法，可實現(xiàn)多人協(xié)同創(chuàng)作并可有效保證最終成品的效果，提升創(chuàng)作效率。

圖2 以機器人為例演示規(guī)則物體的堆砌建模流程

3 不規(guī)則物體的角色建模

以制作綠巨人角色（圖4a）為例，我們使用3Dmax來進行角色建模，因為綠巨人不能分解成簡單幾何形體，因此我們使用細分建模法來完成角色建模。圖4b至4e顯示了綠巨人身體部分的整體結構和細分的過程。綠巨人整個身體的建立過程如圖4b，由簡單的幾何圖形（box）砌成人體的整體比例，然后把全身各個部分編輯多邊形、附加并焊接成一體，那么就有了初步的人體雛形，最后使用工具中的渦輪平滑，人體結構的基本造型已經成型。頭部的演變過程如圖4c、4e所示，應用對稱、細分、深入雕刻、平滑等命令。手和腿的模型分別使用相同的方法建立（如圖4d）。綠巨人模型的最后渲染效果如圖4f所示。 整個流程如圖3：

圖3 不規(guī)則物體的角色建模流程

圖4 以綠巨人為例演示不規(guī)則物體的細分建模流程

對于不規(guī)則物體，都可以采用以上方式進行角色建模，事實證明，細分建模法對于不規(guī)則物體是一種可行、簡化的建模方法。

堆砌建模法與細分建模法并不是截然分開的。生活中大部分物體既具有規(guī)則的外形，但在細節(jié)上又有不規(guī)則的地方，對此，我們需要將兩種方法結合起來使用，在局部上使用細分建模，體現(xiàn)事物的特色一面，整體上使用堆砌建模法，提升建模效率。

4 結論

角色建模技術研究的目的是獲得一種三維動畫制作可行、高效的途徑。通過將所有的三維物體分為兩類，即規(guī)則物體和不規(guī)則物體，分別采用堆砌建模法和細分建模法來構筑模型，可以有效提高建模效率，簡化建模步驟。通過采用科學的、有序的流程，便于在多人協(xié)作的集體創(chuàng)作環(huán)境中，提高創(chuàng)作效率，最終保證動畫成品質量。

[1]陳大綱.神工鬼斧——3D模型的最優(yōu)化建立[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[2]徐厚華.三維動畫建模技術的理論探討[J].計算機教學信息化，2010.

[3]蔣燕萍，黃心淵，夏旺盛.3dsmax建模方法分析[R].第一屆全國幾何設計與計算學術會議論文集，2002.

[4]彭國華.基于3dsMax的動畫角色建模技術的研究[D].西安：陜西科技大學，碩士學位論文，2007.