基于次世代游戏模型美术标准的制作技术研究.docx

2015 年 3 月湖北成人教育学院学报mar, 2015第 21 卷 第 2 期 journal of hubei adult education institute vol.21 no.2基于次世代游戏模型美术标准的制作技术研究然 1,2李(1. 长江职业学院，武汉 430074；2. 湖北技能型人才培养研究中心，武汉 430074)摘要本文针对次世代游戏的画面效果研究了normal贴图的技术特点，作用，制作方法和流程，次世代游戏模型的制作标准以及重要性，如何去实现游戏画面中逼真的视觉效果。 关键词 次世代游戏；高模制作；拓扑简模；烘焙法线贴图；zbrush中图分类号g714文献标识码a 文章编号16733878(2015)02000随着计算机硬件技术软件技术的不断发展，3d游戏已经成为市场绝对主流，除了人们在感受游戏性的同时，同 样对游戏的整体视觉效果也提出了更高的要求。次世代 游戏满足了人们对游戏画面的需求，逐渐达到影视级别的 效果。一、次世代游戏中normal贴图的作用体现和制作方法 及流程在次世代游戏的制作中，在美术设计环节的标志性 制作技术就是normal贴图，游戏开发中会大量地运用到 normal贴图这项技术。对于上一代游戏或网络游戏来 说，通常是使用手绘贴图为主的制作方式来制作模型，而 次世代游戏会使用真实照片素材来进行制作，这样使得 游戏的画面效果更加真实地呈现。在新技术和新软件上 面，使用zbrush软件进行高模的雕刻，normal map的烘焙， 利用zbrush或者topogun等工具软件进行重新拓扑，运用 bodypaint处理接缝，用crazybump进行图片转法线贴图 等，都被广泛地运用到次世代游戏的制作和研发之中。在 当前市面上流行的游戏中，大家熟知的战争机器系列 和孤岛危机系列可以说是次世代游戏的标榜。（一）normal贴图在次世代游戏中的作用体现对于次世代游戏来说，它能够达到一种影视级的效 果。影视级一般来说都属于写实类的物体，而真实的物体 上是有很多细节的，也就是说影视级的模型上会有很多的 细节。但是如果按照影视级的模型来做，将会花费很多的 面数来达到细节的体现。而游戏中的模型不允许出现很 多的面，因为在游戏引擎里面数过多会导致机器带不动。但是随着硬件的发展，次世代游戏中可以出现一万面左右的模型，可是一万左右的面仍然是无法体现出更多的细 节。所以，在次世代游戏中出现了normal map，也就是法 线贴图。法线贴图是bump贴图中一种，属于带有凹凸感的 贴图，其中还有bump map,置换贴图。凹凸贴图的作用就 是通过一张平面的贴图来体现出更多的细节。它是通过 空间坐标xyz三个轴向和rgb三个颜色通道之间的关系而 形成的原理，可以将有几百万面的高模的细节映射到一张 平面的贴图上去，再将这张贴图贴到一个只有几千面的简 模上，就能让这个简模拥有和高模差不多的细节，从而达 到影视级模型的效果。（二）normal贴图的制作方法及流程法线贴图是次世代游戏中最为标志性的内容。然而， 我们要制作出或者烘焙出一张法线贴图是要靠高模和简 模的结合才能完成的，然后，再结合颜色贴图和高光贴图 来完成整个模型的制作。1.高模制作 制作一个次世代模型，首先，我们需要一个高模。贴图是需要高模的型体细节的，而在制作高模之前，我们需 要准备一个大的形体来，这样才能进行后续的雕刻工序， 并通过这样一个型体来雕刻高模。其次，需要注意的是在 开始的布线中可以不用注意模型的拓扑结构并不重要，而 布线的均匀程度十分关键，尽量让所有的面都保持一个四 边形，在细节多的地方面数要稍微多一些，这样就避免了 在后面升级细分的时候出现因面数不足导致最后无法雕 刻的后果。初模制作完成后，将这个模型整个导出obj格收稿日期2015-01-09基金项目湖北省人文社科重点研究基地湖北技能型人才培养研究中心研究成果。 31式，再导进zbrush软件里。zbrush软件是一款数字雕刻软件，能够支持上百万的 面，所以，在软件里可以体会到雕刻的乐趣，并且通过软件 里提供的工具以及插件可以雕刻出很好的数字雕塑作品。 在zbrush软件里雕刻生物是非常方便的，而且效果会非常 的好。我们将之前的模型全部导进zbrush后，在subtool 面板里将整个模型分组打开,运用默认笔刷，move笔刷，粘 土笔刷来刻画细节。通过以上操作，可以将细分级别升高， 面数增多，型体将更加细致具体，包括真实的材质纹理感。2.拓扑简模 在高模制作完成后，第二步是简模制作。在这里，我们将使用zbrush软件进行拓扑，改变模型错误的拓扑结 构，让模型产生正确的拓扑结构。此时的技术要点是一定 要卡好外轮廓型，保证最终拓扑好的简模和高模的剪影是 一样的。比如，在形状起伏大的地方要多布几条线，并将 形状抠出来，起伏小的地方可以直接用平面来拓扑。3.拆分uv 将简模拓扑好以后，就要开始拆分它的uv。在这一步，可以用unfold3d,uvlayout，maya，3ds max等其他软件工 具来进行展uv。展uv要合理利用好空间，不浪费每一块地 方，便于后面更加精细地进行贴图的绘制。4.生成包裹物并烘焙normal贴图以及ao贴图简模包裹住高模，是正确烘焙的关键。由于简模已 经定下来了，形状就不能改变，但拓扑完的简模并没有包 裹住高模，所以需要利用简模和高模生成一个包裹物。但 是，由于三维软件承受不了上百万面数的高模，所以，我们 必须在zbrush里导出一个细分为5级左右的中模，将面数 大大减少，以此来代替高模，从而适应三维软件的承受力。 并且，简模和中模位置要保证一致，不能偏移，然后生成一 个红色的包裹物的模型，将其调整一下形成包裹住中模， 包裹物和中模之间的距离不能太远，以保证烘焙出高质量 的normal贴图。在烘焙的时候还需要注意一个问题，就是 要检查法线是否是反的，如果是反的，不管是简模还是高 模，都会出现normal贴图的错误。ao贴图在过程中起的作 用并不像normal贴图那样有很实质性的作用，而是方便于 后期绘制固有色贴图的时候起到作用。二、次世代游戏模型的制作规范在制作次世代游戏的时候，每个项目都有各自的要 求，会在模型的面数，和贴图的大小上有规定。一般情况 下在面数上要求从几千到上万，因为精度会比网游类游 戏高，而网游类一般在几百到上千不等。贴图的大小在1024*1024到2048*2048不等，一般不会超过2046的尺寸。 其次就是一些材质上的要求，每个游戏项目有自己要求的 材质。同时模型的制作上也有一定的严格性，有时候原画 比较概念，模型制作可以根据基本结构和模型师自己的创 作来制作出漂亮的模型，有时候原画画成什么样，模型就必须做成什么样，而且非常严格，大小，长短，质感，颜色不能有一点出入。次世代游戏的贴图和网游的贴图又不一样，网游的 贴图不需要打灯光，所有的光影都是画出来的，不管是受 光面还是投影都是画出来的效果。虽然网游的效果没有 次世代游戏的好，但在手绘难度上，网游的贴图比次世代 游戏的贴图要高。因为在次世代游戏引擎里是有光源的， 而且有了normal贴图这个能够产生细节的关键步骤，贴图 利用照片素材在ps里处理再加上少量的绘制就可以达到 比较好的效果了。而在模型的制作上，固有色贴图是所有 贴图中最重要的环节之一，如果没有固有色贴图，模型就 只是灰色，既没有丰富的色彩变化，也没有质感的体现，所 以固有色是一切贴图的基础。高光贴图也是所有贴图中 很重要的环节，它同样表现出物体的质感。高光是物体弧 面上的亮点，它会受到光线的影响。高光是针对某一个特 定的位置或者角度范围反光，并不是所有范围都能反射出 亮光。所以仅仅用一张高光贴图就能体现出凹凸的结构， 再配合上法线贴图的凹凸感，使物体的质感和细节更加明 显，更加逼真，更加写实。随着模型品质逐渐提高，贴图技术得到长足发展， 逐渐由纯色衍变发展成为由颜色、材质、高光等组成的 高质量贴图，以进一步表现模型美感，随着新的渲染技 术的应用和普 及，渲染算法的更 新，出现了凹凸贴图 （bump mapping）、法线贴图（normal mapping）、置换贴图 (displacement mapping)等一系列通过对模型计算分析 生成的用来增强模型质感的贴图。贴图中使用的新技术 很好的解决了低质量模型无法体现高质量模型渲染精度 的问题。它使我们可以在一定基础硬件的情况下得到更 好的品质效果。三、次世代游戏模型制作技术的重要性在一款次世代游戏中，环节很多，但是有很多环节属 于后台工作，也就是最终并不能呈现在玩家的眼前，如策 划，原画设定，程序等等，但是这些环节是相当重要的，不 可或缺。既然说策划，原画设定，程序的环节属于后台工 作，展现在玩家面前的就属于前台工作，而关键的几个环 节就是模型，动作，ui等等。游戏的画面完全是靠引擎中 的模型来实现，最终呈现在玩家眼前。它可以很好的表现 出游戏的特点，策划的想法，原画的设计。换句话说，它是 游戏中的主体物。对于一个模型来说，它体现出了所要表现的形态，形 状，这是大方面的，而对于质感的把握就表现在贴图上面， 它并不像影视动画的模型，对于面的要求不是那么多，而 游戏模型的面数是受到限制的，面数多的模型可能会导致 机器带不动的情况，而次世代游戏模型相对于网络游戏的 模型来说，它的面数可以更多，所以更多的面数可以呈现 出模型越多的细节。此外，还有一个重要（下转第45页）32教学改革是高职院校永恒的主题，遵循高职教育教学的规律，根据专业人才培养目标，有计划有目标地展开才 是正确的改革之路。笔者对计算机应用专业网页设计与制作课程教学 的改革已经应用到实际教学中，并取得了较好的效果，当 然，对该课程的改革不会因小小成绩而止步，我们的教学 团队将会根据市场的变化、学生的情况积极主动的探索和 研究，将该课程建设的更好。1刘英晖.探索项目导向法在网页设计与制作中的运用j.制造业自动化，2011 03）.2殷兆燕，崔毓娟.网页设计与制作课程教学改革探索与实践j.常州信息职业技术学院学报，2009 04）.3佘碧蓉.有关高职高专网页设计与制作课程教学的几点改进j.福建电脑，2008 06）.4杨晓明.网页制作课程教学改革的探索与研究j.甘肃联合大学学报，2008 22）.5蔡伯峰.网页设计与制作项目课程教学改革j.泰州职业技术学院学报，2008 08）.参考文献：brief analysis about the teaching reform of web design and production in higher vocational collegetake computer application technology major of changjiang professional college as sampleyu hui1, luo weiping2(1.changjiang prosessional college, wuhan 430074, china; 2.wuhan textile university, wuhan 430074, china)abstract: according to the talents training program of computer application technology of changjiang professional college,this paper analyzes the present teaching situation about course of web design and production, compared with the old teaching model, explores several ways to implement teaching reform, including clarifying the course orientation and aim, rational planning contents, adjusting teaching methods and reforming the model of evaluation, etc.key words: computer application technology major; web design and production; teaching reform（上接第32页）制作环节可以体现出更多的细节，甚至可以达到影视级别，即normal贴图，它只是一张贴图，通过一 张平面的贴图使模型产生凹凸的效果，属于凹凸贴图的一 种。凹凸感就是能够通过光线的变化而产生光影的变化， 形成凹凸的感觉，并且这种感觉必须要通过模型的形体变 化而得到的，而normal贴图就解决了这个问题。在技术上， normal贴图还解决了因游戏中模型的面数的限定，导致无 法用大量布线表现型体细节的难题。然后运用颜色贴图 和高光贴图来体现出物体的表面颜色细节质感。综合以 上要素，次世代游戏模型就能够达到一个非常好的效果， 大量细节的呈现，让整体看起来更加逼真，更像是影视级 作品，对于玩家具有极大的吸引力。由于玩家对画面的要 求越来越高，而次世代游戏模型能够很好的体现出效果， 所以次世代模型虽然在整个游戏美术制作环节上不是最 难的，但是很重要的。总体来说，对于次世代游戏模型来说，随着硬件和技术的不断更新，在制作上会更加智能化，简易化，技术的提 升以及美术修养的提升会制作出更好的项目作品，达到更 好的视觉画面效果。参考文献：1房晓溪.写实风格游戏角色制作教程m.中国水利水电出版社，2011.2陈佳铭，王宇辰.3ds max&zbrush次世代游戏场景高端制作解密m.电子工业出版社，2011.3宋佳儒.笑傲次世代高级游戏角色3d制作宝典m.化学工业出版社，2009.4李浩.世界游戏制作大师m.中国传媒大学出版社，2009.5王伟，姚勇.3ds max&photoshop&zbrush次世代游戏美术制作实例详解m.电子工业出版社，2008.6叶橹.次世代