廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院 甘百強(qiáng)

淺析三維角色模型的制作方法

廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院 甘百強(qiáng)

角色是動畫的主體和靈魂，在三維動畫中，三維角色更是必不可少的內(nèi)容，而角色形象的不同造就了不同的性格特征，這些不同的形象在結(jié)構(gòu)和形體上又存在很大的不同，所以本文主要從三維角色的制作方法及不同類型的角色如何選擇適合建模形式來進(jìn)行探討。

建模；三維角色；角色布線

1.引言

隨著國內(nèi)外動漫市場的不斷發(fā)展，近年來三維動畫被廣泛應(yīng)用與各種游戲、廣告、影視等領(lǐng)域，優(yōu)秀的三維動畫也在成幾何倍數(shù)的增長，如瘋狂動物城、愛寵大機(jī)密、憤怒的小鳥、超能陸戰(zhàn)隊等，這些動畫之所以能夠得到受眾的歡迎，除了吸引人的故事情節(jié)，最主要的還是其中的三維角色。一部三維動畫的質(zhì)量的高低受到很多方面因素的影響，而三維角色的設(shè)計與制作是其中非常重要的一個環(huán)節(jié)。目前用于制作三維模型的軟件主要有3ds max、maya等，這些軟件在建模的方式上各有優(yōu)缺點(diǎn)，但也存在共通的建模方式，如基礎(chǔ)建模、多邊形建模、NURBS以及細(xì)分曲面建模。本文主要根據(jù)該兩款主流的建模軟件來論述共通的建模方式以及使用的類型。

2.三維角色建模思路

一個好的模型是制作動畫的基礎(chǔ)，同時也能增加角色的生命力。通常我們將三維角色分為兩大類，一類是生物角色，另一類是場景模型。雖然3ds max 、maya擁有非常強(qiáng)大的建模功能，但這些軟件只是一個將二維構(gòu)想的畫面轉(zhuǎn)換為三維立體構(gòu)造實(shí)體的工具。所以這就需要我們非常清楚整個三維角色的建模流程：首先，根據(jù)原畫設(shè)計確定角色的類型是屬于生物角色還是場景模型，再針對角色的結(jié)構(gòu)和特征進(jìn)行分析。然后，根據(jù)角色的結(jié)構(gòu)特征來選擇合適的建模方法，最后完成模型的創(chuàng)作。

3.三維角色原畫分析

在進(jìn)行模型制作之前，我們需要有一個大致的結(jié)構(gòu)樣稿作為參考，這就是我們的原畫設(shè)計，它是設(shè)計者將自己的想法通過手繪的方式展現(xiàn)出來，根據(jù)設(shè)計的角色類型，進(jìn)行角色性格的分析設(shè)定，如果是生物角色，如人物，需要表現(xiàn)出人物的性格、服裝以及具有個性化的特點(diǎn)，如果是場景模型，如武器、座椅等，這些只需要刻畫出模型的細(xì)節(jié)特征即可，經(jīng)過團(tuán)隊成員的反復(fù)溝通和交流來確定出最后角色的性格特征、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，并且繪制出前視圖、左視圖、后視圖等幾個方向的平面視圖，細(xì)化的角色形象是為下一步模型制作進(jìn)行準(zhǔn)備。在很多情況下，三維建模師和二維原畫師是分屬不同的工作崗位，這就要求在原畫設(shè)計的過程中，平面視圖盡可能體現(xiàn)出所設(shè)計角色的特征和細(xì)節(jié)，以便于三維模型的制作。

4.三維角色建模方法

4.1 基礎(chǔ)建模

基礎(chǔ)建模主要是根據(jù)3ds max、maya軟件中的一些基本幾何體、樣條線、CV曲線、EP曲線、修改器和變形器等基礎(chǔ)命令來實(shí)現(xiàn)的建模方式。通過基本的幾何體的組合拼接來實(shí)現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜模型的制作，使用樣條線和修改器的組合同樣也可以達(dá)到很多意想不到的效果，并且二維線條在場景中可以顯示，但不參與最終的渲染輸出。對初學(xué)者來說是非常好用且易于掌握的一種方法。這種建模的方法雖不需要考慮到角色的布線但存在一定的弊端，只能制作一些簡單組合拼接的結(jié)構(gòu)模型，對于在動畫角色模型來說，難以達(dá)不到制作復(fù)雜動畫的需求。針對基礎(chǔ)建模的方法，我們可以將其運(yùn)用于結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，且不需要做復(fù)雜動畫的物體上。例如：動畫場景、道具、桌椅、城堡等。

4.2 多邊形建模

多邊形建模的最傳統(tǒng)也是應(yīng)用最為廣泛的建模方法，它常常用于游戲和一般精度要求的動畫短片的角色制作，它的基本原理是利用空間中的若干節(jié)點(diǎn)構(gòu)建出模型的基本形態(tài)，各點(diǎn)之間的連線組成了外形的塊面。通過調(diào)整點(diǎn)、線、面來制作出角色結(jié)構(gòu)。多邊形建模的命令簡單易用，操作性好，可以隨意控制模型的局部精度，布線的自由度很大，便于修改。對于相對復(fù)雜的角色模型來說，雖對角色的結(jié)構(gòu)和形體的把握要求不高，但對模型結(jié)構(gòu)布線有比較高的要求。所以在生物角色模型上面一般采用的是平均法布線和結(jié)構(gòu)法布線想結(jié)合的方式來進(jìn)行，首先通過平均法布線的方式對模型的表面采取四邊形均分的形式，從而保證面與面之間的連接性和均等性，再添加網(wǎng)格平滑修改器后模型的細(xì)節(jié)就會更加細(xì)膩。三維角色模型最終是要為動畫服務(wù)，平均法布線的方式對于一些做動畫的關(guān)節(jié)區(qū)域來說也采取了均分，若對模型制作動畫，必定會產(chǎn)生形變，失去原來模型的造型結(jié)構(gòu)，為彌補(bǔ)模型關(guān)節(jié)面線的不足，對其細(xì)節(jié)部分采取結(jié)構(gòu)法布線，沿著模型結(jié)構(gòu)走向進(jìn)行再次布線，使得制作動畫的部位達(dá)到面數(shù)要求，模型不產(chǎn)生形變。

多邊形建模是最為常用的建模方法，但它比較適用于一些精度要求不高的模型，例如，游戲角色模型、動畫角色模型等。對于電影級的高精度的模型如《阿凡達(dá)》 、《鋼鐵俠》等在資源利用上就不夠經(jīng)濟(jì)。

4.3 NURBS建模

NURBS建模方法是專門做曲面物體的一種造型方法，是基于截面曲線，要求對整個模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有非常清晰的認(rèn)識和了解，把握每個截面的造型線條，通過線與線之間的控制來實(shí)現(xiàn)曲面和曲面之間的連接，有多個曲面時便相互之間產(chǎn)生牽制。在3ds max和maya軟件中開發(fā)了專門的NURBS工具，通過工具欄中的工具可以繪制出各種不同造型的曲線，從而可以得到不同的曲面，但必須精確掌握截面曲線和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是一種難度較大的方法。但能夠制作出高精度的模型，如電影級高精度角色模型、高精度的工業(yè)產(chǎn)品造型（汽車、飛機(jī)等）。

4.4 細(xì)分曲面建模

細(xì)分曲面建模是多邊形建模方法的升級。它采用曲面方式顯示模型，能夠做到實(shí)時顯示模型的結(jié)構(gòu)，綜合了NURBS建模和多邊形建模的優(yōu)點(diǎn)，通過多個層級的方式來控制模型的局部和整體細(xì)節(jié)，并且在多邊形的級別下，可以方便的快捷的添加面線來調(diào)整整體造型。在NURBS方式下可以有效的調(diào)節(jié)模型的局部細(xì)節(jié)，同時也保證了整體結(jié)構(gòu)的完整，模型的精度得到了一定的保證。在后期制作動畫的過程中，若由于運(yùn)動的部位產(chǎn)生的面數(shù)達(dá)不到要求，也可以通過修改自身的平滑方式來提高模型的面數(shù)，使角色模型在運(yùn)動過程中不產(chǎn)生形變。

但它也存在很明顯的缺點(diǎn)，由于平滑所產(chǎn)生的面數(shù)較多，在調(diào)整時由于系統(tǒng)要同時對多個層級的曲面形態(tài)進(jìn)行計算，占用資源較多，造成交互性下降。細(xì)分曲面建模是一種比較實(shí)用且很有前途的建模方法，它一般被運(yùn)用于制作生物的靜幀圖像、廣告設(shè)計、工業(yè)產(chǎn)品造型等方面。

5.結(jié)語

在三維角色模型制作過程中，三維軟件（3ds max、maya）雖然提供了非常強(qiáng)大的建模功能，但應(yīng)該針對不同的結(jié)構(gòu)造型選擇不同的方式來進(jìn)行模型的創(chuàng)建，且每種方法不是固定不變，可以采取一種或多種方法綜合運(yùn)用來進(jìn)行制作，這樣才能夠找到適合自己的建模方法和習(xí)慣，從而提高建模的質(zhì)量和效率，以完成前期三維角色模型的制作。

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