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(shù)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(yè)。ZBrush為當今數(shù)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(fā)藝術家的創(chuàng)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(chuàng)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(fā)布，標志著游戲的品質(zhì)進入新時代。這種游戲的品質(zhì)比傳統(tǒng)的電腦游戲畫質(zhì)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(shù)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(fā)展的歷程與次時代游戲角色模型特征

2.1 游戲發(fā)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(fā)布標志著真正意義上的網(wǎng)游的出現(xiàn)。當時的游戲畫面尚無法旋轉(zhuǎn)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(gòu)成，動畫則是通過K幀的形式預先制作從而實現(xiàn)游戲世界豐富動畫效果的。

國內(nèi)出現(xiàn)的首款三維游戲是2002年6月網(wǎng)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(wǎng)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(xiàn)。這些作品使三維游戲在畫面效果、質(zhì)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(gòu)成三維模型的多邊形面數(shù)不能太多，三維模型的面數(shù)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(zhì)。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(fā)展和游戲開發(fā)門檻的提高，網(wǎng)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(wǎng)游中。次時代網(wǎng)游把次時代游戲開發(fā)技術融于網(wǎng)絡游戲之中，通過增加模型和貼圖的數(shù)據(jù)量并使用次時代游戲引擎改善網(wǎng)絡游戲的畫面質(zhì)量，使網(wǎng)絡游戲可以達到主機平臺游戲的畫面效果。和傳統(tǒng)的三維網(wǎng)絡游戲相比，次時代網(wǎng)游的畫面更加華麗。

次時代游戲開發(fā)技術采用NM（法線）貼圖表現(xiàn)模型表面細節(jié)的凸凹變化，采用漫反射貼圖表現(xiàn)模型的顏色和紋理，采用高光貼圖表現(xiàn)模型在光線照射條件下體現(xiàn)出的質(zhì)感效果，通過采用以上貼圖可以使網(wǎng)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(xiàn)時代游戲與次時代游戲?，F(xiàn)時代游戲也就是我們現(xiàn)在比較普及的3D網(wǎng)絡游戲，也包括2.5D或者2D的游戲。目前，多數(shù)3D網(wǎng)游的角色模型面數(shù)主要在2 000～4 000之間，貼圖數(shù)量為1～2張，分辨率為512像素，多數(shù)只有一張顏色貼圖。3D網(wǎng)絡游戲?qū)δＰ驮煨徒Y(jié)構(gòu)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(shù)和UV分配合理，UV要充分考慮共用，貼圖效果整體一致，多數(shù)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(shù)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(fā)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(shù)次時代游戲角色模型需要低模結(jié)構(gòu)，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(jié)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(chuàng)建應用

3.1 角色創(chuàng)建分析

次時代游戲創(chuàng)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(guī)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(chuàng)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(chuàng)造。原畫設計師根據(jù)游戲的背景和情節(jié)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(shù)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(xiàn)實世界人物的衣服和盔甲所具有的厚度或者細節(jié)等完整呈現(xiàn)出來，只能依靠貼圖來呈現(xiàn)，多種貼圖的應用能使簡單的模型呈現(xiàn)出復雜的狀態(tài)（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(xiàn)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(shù)，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(xiàn)出立體的效果，即在一個面上展現(xiàn)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(chuàng)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(chuàng)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(jù)細節(jié)的需求差別分為兩種表現(xiàn)形式：高面數(shù)模型和低面數(shù)模型。不同面數(shù)的模型運用于不同的行業(yè)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(shù)的精細模型。高精度模型對模型的精度和細節(jié)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(jīng)細致加工轉(zhuǎn)化為高精度模型的。目前，業(yè)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(chuàng)建流程：首先，在創(chuàng)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(jié)，完成從不確定的草稿到原畫設計及細節(jié)處理的過程。其次，對平面繪制創(chuàng)作出來的作品，需要結(jié)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(zhuǎn)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(chuàng)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(jié)部分以及身上佩飾細節(jié)的雕刻，使該角色的細節(jié)部分更為完善，以呈現(xiàn)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(shù)模型。低面數(shù)模型布線一般需要四邊一面，盡量避免出現(xiàn)三邊形，同時要對低面數(shù)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(chuàng)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(jié)，增強了高精細物體造型的細節(jié)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(shù)過多，不宜應用于計算機游戲中，過多的面數(shù)會導致游戲畫面卡頓、不流暢，從而影響游戲的品質(zhì)。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(chuàng)建技術。

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

首先，ZBrush創(chuàng)建法線（NM）貼圖需要利用到上述已經(jīng)制作完成的高精度模型和已經(jīng)拓撲完成的低面數(shù)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(shù)模型產(chǎn)生細節(jié)效果的關鍵之一。其次，使用ZBrush軟件中的顏色筆刷可以創(chuàng)建出角色模型的漫反射（DM)、高光（specular）貼圖，它們是低面數(shù)模型顏色細節(jié)表現(xiàn)的關鍵。最后，將法線貼圖賦予已經(jīng)拓撲完成的低面數(shù)模型，再將漫反射（DM)貼圖與AO貼圖結(jié)合，使低面數(shù)模型也能具有高精度模型的細節(jié)效果，創(chuàng)造出與影視級別模型同等的藝術效果。運用ZBrush創(chuàng)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(jié)的問題，該技術使次時代游戲呈現(xiàn)影視級別畫面效果成為現(xiàn)實。

圖4 各種貼圖

4 結(jié)語

以ZBrush軟件為例的次時代游戲角色模型創(chuàng)建應用，使創(chuàng)建具有高細節(jié)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(shù)模型也具備了高精細模型的細節(jié)效果，從而呈現(xiàn)影視級別視覺效果的游戲畫面，給玩家?guī)韽娏业囊曈X沖擊。