三维动画片制作流程的熟悉和掌握-以角色模型为例

摘要近些年来，国内的三维动画不断迅速发展，电脑技术和制作软件越来越成熟，动画的角色也越具真实性。在三维动画中，角色是动画中的重要组成部分，是不可缺少的内容，能造就不同的形象和性格特征，而不同的形象和性格特征在形体结构上又有着很大的不同，所以本文主要以角色模型制作流程和角色布线进行讨论。关键词：三维动画；制作流程；角色布线；角色模型AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentof3DanimationinChina,computertechnologyandproductionsoftwarearemoreandmoremature,andthecharactersofanimationaremoreandmoreauthentic.Inthree-dimensionalanimation,theroleisanimportantpartoftheanimation,isanindispensablecontent,cancreatedifferentimageandcharactercharacteristics,anddifferentimageandcharactercharacteristicshavegreatdifferencesinthebodystructure,sothispapermainlydiscussestheproductionprocessoftherolemodelandtherolewiring.KeyWords2-东北大学东软信息学院目录TOC\o"1-3"\h\u第一章绪论 第一章绪论1.1研究背景随着时代发展，计算机图形图像技术和电脑软硬件性能的快速发展，三维动画在影视效果方面大放异彩，如《大圣归来》、《风语咒》、《白蛇缘起》和《哪吒之魔童降世》等系列的三维动画电影，创作者更加注重动画中人物的情感表达，追求人物和场景的真实性，表现风格鲜明独特，视觉效果逼真，给予人强大的视觉冲击和完美的观影体验，进而深受广大消费者的喜爱，也带动了国内的动画市场。除了炫酷的特效，引人入胜的故事情节，最主要还是动画中的三维角色，一部好的动画，由多种因素组成，其中角色设计和制作流程是非常重要的环节之一。1.2研究内容针对动画角色的形体结构，本文主要研究角色模型的制作流程和角色布线。1.3研究目的和意义随着人们需求提高，动画市场也不断扩大，庞大的市场带动了整个动画行业的进步，三维动画也在其推动中蓬勃发展，在各个不同领域中迅速站稳了脚跟。三维动画中不可缺少的重要组成部分是角色模型，在整一部动画中占据着主导作用，角色模型不仅应用于三维动画中，还应用到网络游戏、影视等各个方面，角色模型也越具流程化、商业化。在动画、游戏、影视等方面都呈现出重要的主体地位。一部好的三维动画作品离不开一个好的角色形象，角色是动画中的主体，具有深刻的内涵，需要把握人物的形体结构进行塑造，制作流程繁琐，任务艰巨。从动画发展开始，一直都是以二维平面表现角色，随着技术发展，利用电脑制作软件建造出三维角色模型是当今主流，三维角色模型和二维角色的区别在于三维角色是以虚拟空间来表达的。因此，对其深入研究也有一定的必要性。1.4研究方法本文在制作三维模型中，使用3dsmax、ZBrush等软件进行角色建模。用到基础建模、多边形建模、细分曲面建模以及模型雕刻的方式进行制作，然后根据角色布线的走向和模型面数的分布来选择适合的方法，最后完成角色模型的制作。第二章角色模型的设计内涵2.1角色模型的形象设计在角色模型制作之前，需要一个大致的角色结构作为参考，也就是我们前期的角色形象设计，它是绘画师将自己的想法通过手绘的方式创建出来，根据角色设计的类型，进行角色形象分析和设置，如果是生物角色，则需要表达角色的外形特征、服装和带有角色个性化的特点，如果是场景模型，例如飞船、武器、围栏、石头等硬性物件，则需绘画出模型的结构特征和细节纹理，经过团队成员的反复沟通和交流，确定角色的形象、结构细节以及性格特征，并绘画出最终的角色形象，分别有前视图，左视图，后视图等，以及一些特殊部位的详细平面分解，为三维建模师制作模型做准备。通常情况下，角色形象设计的二维原画师和三维建模师都不是同一个人，他们分别担任不同的工作岗位，这也要求原画师在前期需要绘画出前视图、左视图、后视图和特殊部位的详细平面分解图，便于建模师观察角色的特征和细节，进行制作模型。2.2角色模型的造型设计三维动画中，角色模型的造型设计在动画中尤为重要，是三维动画制作的基础，贯穿着整部三维动画，直接影响动画质量。在动画中的角色造型能够通过添加不同的服饰，营造不同角色的风格和气氛，可分类成可爱型、写实型、拟人化造型以及写意型等。在设计角色模型造型时，要考虑整部动画的风格类型，根据剧本故事情景，塑造角色性格，设计特定的角色造型。第三章角色模型建模的制作流程3.1基础模型制作3.1.1角色模型比例与造型在角色模型制作过程中，构建大致的形体，需要认真观察人体的整体结构和比例。人物在不同年龄的身高比例都不一样，在比例上以头长为单位，成年人的大致身高比例是7个半头长或8个头长，儿童的身高以每5个年龄左右阶段增加1个头长，以1岁为例算起，1岁儿童是4个头长、2岁儿童是5个头长、7岁儿童6个头长、14岁儿童7个头长，随着年龄的增长，头长的比例也逐渐加大。我们观察身高比例时，常会用到一句身高比例的参考语是站8、坐6、蹲4，意思是站着的人有8个头长，坐着的人有6个头长，蹲着的人有4个头长。角色模型的造型制作是根据前期二维原画师给予的角色三视图，在3dsmax软件中进行模型制作，构建出一个立体图形。本次角色模型建模是动画短片《圈》中的男主角（图1），角色的头部是拟人化的纸皮箱，脸部特征没有太大起伏，整体瘦弱偏高，穿着背心、紧身牛仔裤和棕色皮鞋，瘦长的身子像杆子一样。本次角色模型制作分为三个部分，分别是头部、身体、衣服鞋子。首先从头部建模开始，创建一个大致形体的头部（图2），调整周边轮廓线（图3），建立拟人化的皮箱五官，细化整体比例，完成人头的大规模调整，修改眼睛和五官接线，最明显的是眼轮肌，因为它们的肌肉是圆形的。因此，得将螺纹改变成一个圈接一个圈（图4），应该改变路线，改变规模，但是不能对模型进行大规模的修改，移动一个点，更改此线之后，我们必须在其他位置修改它们的连接，例如上唇的提肌和下唇的肌肉（图5）。图1图2图3图4图5对于躯体部分制作，进行分析形体肌肉走向，并构造相应结构。首先创建一个正方体，右键点编辑多边形的命令，选择相应的线在中间连接起来，删除另一半的面，进行镜像实例复制（图6），在其中一边的肩膀和大腿位置加线，选择胳膊、大腿位置的面进行挤出（图7），整个躯体以大字型摊开，连接线做出胳膊和大腿的关节，肘关节的位置加上几条线，往后移一些，整个胳膊向前弯曲一点，膝盖向前移动一点，小腿肉中间位置加线，向后拉伸一些，建好大致的形体躯体（图8）。手的制作从手腕关节位置的面上进行挤出，加线调整出手掌的轮廓，在四指边面上连接三条线，在侧边面上和四个面上同时挤出（图9），分别在五个挤出的长方体上加两条线，作为手指关节，在其基础上多加两条线，让关节结构变得更明显，细化每根手指（图10），调整五根手指的整体比例，结构关系（图11）。图6图7图8图9图10图11对于衣服模型的制作，在人体模型的基础上创建，一般选择人体上面进行面的复制分离（图12），做出主角背心和裤子相应的厚度，调整形状（图13、图14），要注意衣服和人体模型接触间的协调，不能插入或悬空与人体模型，不然后期会有穿帮的情况出现（图15）。图12图13图14图153.1.2角色模型布线角色模型的布线，指的是我们在做模型时表现形体的线条，用于规范模型体积、面数的标准，非常考验建模师对人物结构的理解，角色模型布线要考虑到后期动画上做动作时的变化，要保证每个关节不会出现明显的变形和拉伸。布线主要为四边面，不能有五边以上的面出现，特殊位置上可以有少量的三角面，布线一般依照肌肉结构分布，规划线条间的衔接，在头部，五官的布线会以环形线条去布置，而人体关节、手指、脚趾等这些地方面数会分布密集，其它位置的布线要均衡分布，这样布线在后期调节动画中，能减少破面或模型拉伸的问题。3.2模型UV拆分3.2.1UV布线拆分将要拆分的模型导出为obj格式，打开unfolod3d软件，直接导入OBJ文件。比如对角色模型头部进行UV拆分，一般在模型头部的顶部移出一个T字，然后从颈部的根部开始分割，将身体和头部分开。本次拆分角色模型头部是一个拟人化的纸皮箱，与正常头部UV拆分不一样，将四个大边面拆开，再将眼睛和鼻子相续拆分，拆分完成后，（图16）单击“自动扩展UV”，得到相应的拆分贴图，然后保存。图16图173.2.2UV展开与摆放在UnFold3dNetwork中将拆分好的模型，自动扩展UV，根据网盘棋格规定的尺寸内整齐的摆放。展开UV时，要避免拉伸，UV伸缩时要与其它UV等比例缩小或放大，UV在棋盘格框内要排满UV，以增加模型贴图的精度，模型相邻的UV应按顺序摆放在一起，不能将UV排除UV棋盘格框外。3.3贴图烘培与绘制3.3.1SubstancePainter烘培参数调节SubstancePainter中导入自己要绘画贴图的模型，找到烘培模型贴图并点开，在通用选项中，（图18）调节相应的输出尺寸，一般为“4096”，抗锯齿为“子采样4x4”，（图19）ID中的颜色来源选择“模型ID/多边形”，颜色生成选择“随机”，（图20）Position方位中的坐标为“Y轴”，若是将底模烘培成高模，则需要在（图21）通用选项中的高模参数框中添加高模的OBJ文件，匹配则选为“按照模型名称”即可，其它未提到参数，按照原有的参数去烘培模型贴图。图18图19图20图213.3.2SubstancePainter绘制图层关系将要绘制贴图的模型，以obj的格式导进SubstancePainter中，在图层窗口创建不同命名的组，在每一个组上添加黑色遮罩，分别选择相应部位的UV，如（图22）所示，分别命名不同组层级。以SubstancePainter智能材质库用到Machineru材质球为例，它是由4个图层和材质混合出来的，第一层是黄色喷漆，第二层是灰尘纹理，第三层是遮罩材质，第四层是混合性颜色遮罩材质。以此为基础，我在（图23）绘制裤子材质贴图时，在层组的第一个图层以蓝色为底，第二个图层创建一个纹理，第三层创建一个遮罩，第四层及之后的图层则是我绘画不同颜色的纹理叠加。图22图233.3.3SubstancePainter绘制贴图方法与技巧SubstancePainter自带有强大的材质纹理库，（图24）能导入自己想要的图案，制作材质纹理、笔刷纹理，绘制贴图时能借助其基础材质纹理，赋予模型新的纹理，再用相对应的笔刷进行绘制。SubstancePainter中还有着对称绘画的功能，例如（图25）我在画角色头部的时候，打开对称绘画功能，只需要画一半头部，就能得到完整的头部贴图。因此，在绘制躯体和服饰的时使用对称绘画，可以用最高的效率去完成贴图的绘制。图24图25第四章结论随着三维动画的发展，三维建模以后会涉及多个领域，突破了传统二维的局限，可以从多个角度观察角色模型，提高了设计师的想象空间和制作能力，在三维角色模型建模制作过程，建模的方法操作流程很重要，我们对不同结构的造型上要选择不同的建模方式，不能局限于一种建模方式，要采取多种方法综合进行制作，这样才能找到适合自己的建模方法，提高建模效率和质量，完成角色模型的制作。

参考文献蔡明辉.基于3DMAX的影视动画制作研究[J].现代电子技术,2018,41(13):52-55+60.沈剑波,潘金贵.基于角色的面向对象建模[J].计算机应用与软件,2002(06):19-23+37.伍福军.如何快速掌握人物角色建模技术[J].计算机光盘软件与应用,2013,16(11):92-93.郑会娟.基于3dsMax的游戏角色建模探析[J].科协论坛(下半月),2013(03):70-71.劳秀霞,柯略.基于3Dmax的三维动画角色建模探析[J].科技传播,2011(04):236-237.周碧静.3DMAX应用于动画制作的实际含义和运用思路[J].信息与电脑(理论版),2017(04):155-157.袁冠男.3DsMax三维建模及应用研究[J].山东工业技术,2015(09):235.

致谢在完成这篇论文时，我不得不说，我非常感谢我的导师。他用极大的耐心和鼓励来对我的进行指导，使我最终完成了论文。没有导师宝贵的指导，我是不可能完成这篇论文的。我还要感谢我的好朋友们，他们默默在背后支持我，度过了开心和不开心的日子，度过了黑暗和光明的日子，在我写这篇论文时给予的鼓励和帮助。

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