基于數(shù)字雕刻技術(shù)的次世代游戲角色模型設(shè)計(jì)與制作

郭曉芳 余日季

摘 ?要 ?通過(guò)數(shù)字雕刻技術(shù)進(jìn)行次世代游戲角色模型的設(shè)計(jì)與制作是游戲產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的一種新趨勢(shì)。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，為次世代游戲行業(yè)注入新的活力。文章通過(guò)分析數(shù)字雕刻技術(shù)對(duì)次世代游戲制作的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，引入并闡述了數(shù)字雕刻技術(shù)與次世代游戲的概念、次世代游戲角色的設(shè)計(jì)理念和制作流程，最后通過(guò)實(shí)例的方式論證了數(shù)字雕刻技術(shù)在次世代游戲角色模型設(shè)計(jì)與制作中具有較大的潛力和較強(qiáng)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞 ?數(shù)字雕刻;次世代游戲;角色設(shè)計(jì);Zbrush

中圖分類號(hào) ?G2 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ?A ? ? ?文章編號(hào) ?2096-0360（2019）21-0097-05

在第三次工業(yè)革命影響和推動(dòng)下，數(shù)字化藝術(shù)作為一種新的藝術(shù)門類應(yīng)運(yùn)而生。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及，數(shù)字雕刻技術(shù)初露鋒芒，被廣大藝術(shù)創(chuàng)作愛(ài)好者所接受，開(kāi)始應(yīng)用到工業(yè)設(shè)計(jì)、文化遺產(chǎn)保護(hù)、影視、次世代游戲等領(lǐng)域。近些年來(lái)，次世代游戲開(kāi)始受到人們的廣泛關(guān)注，由眾人皆知的《魔獸世界》到現(xiàn)在風(fēng)靡全球的《英雄聯(lián)盟》和《絕地求生》，游戲行業(yè)迅速發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)游戲模型制作過(guò)程中遇到游戲角色模型面數(shù)過(guò)多、拓?fù)溥^(guò)程復(fù)雜、貼圖繪制不精細(xì)等一系列問(wèn)題，本文通過(guò)選擇合適的建模方式與建模軟件進(jìn)行游戲模型的制作以解決這一系列問(wèn)題。

本文主要介紹基于數(shù)字雕刻技術(shù)的次世代游戲角色模型的設(shè)計(jì)與制作。在深入了解數(shù)字雕刻技術(shù)與次世代游戲的基礎(chǔ)上，對(duì)于次世代游戲角色的設(shè)計(jì)原則以及數(shù)字雕刻技術(shù)對(duì)次世代游戲模型制作的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)模型低模高模的創(chuàng)建與雕刻、模型的拓?fù)洹V展開(kāi)、貼圖的繪制以及優(yōu)化調(diào)整與渲染預(yù)覽等制作流程進(jìn)行分析與研究，最后結(jié)合實(shí)例對(duì)次世代游戲角色模型的制作流程做出了一整套行而有效的制作方法。

1 ?數(shù)字雕刻技術(shù)與次世代游戲

1.1 ?數(shù)字雕刻技術(shù)

數(shù)字雕刻技術(shù)是指利用數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件在計(jì)算機(jī)所創(chuàng)造的虛擬三維空間中進(jìn)行作品創(chuàng)作，是一種數(shù)字化創(chuàng)作的新形式。數(shù)字雕刻技術(shù)主要應(yīng)用于制作超寫實(shí)三維模型，通過(guò)ZBrush，Mudbox等數(shù)字雕刻軟件進(jìn)行制作，藝術(shù)愛(ài)好者可以憑借自己的想象力和創(chuàng)造力創(chuàng)造出高質(zhì)量、高精度的數(shù)字雕刻作品。相較于傳統(tǒng)的雕刻過(guò)程，它顛覆了相對(duì)陳舊、繁瑣的雕刻模式，將雕刻家從手工雕塑中解放出來(lái)，為他們提供了廣闊的發(fā)展空間和全新的技術(shù)手段，為藝術(shù)創(chuàng)新和藝術(shù)形式多樣化提供了更多的可能性。

1.2 ?次世代游戲

“次世代”這個(gè)名詞是日文字面內(nèi)容，指的是“下一代”或者是“即將到來(lái)的時(shí)代”，英文翻譯為“Nxet Genetation”，而“次世代游戲”就被簡(jiǎn)譯為“下一代游戲”?！按问来螒颉边@個(gè)名詞早在2006年伴隨著索尼公司的PS3和微軟公司的XBox 360的發(fā)布開(kāi)始呈現(xiàn)于人們的視野。相比于傳統(tǒng)的PC游戲畫面品質(zhì)，這兩款游戲機(jī)的游戲畫面品質(zhì)有了顯著的提高，真實(shí)的畫面效果、完美的音效展示、全新的游戲操作受到廣大人們的關(guān)注與喜愛(ài)，顛覆了人們對(duì)于傳統(tǒng)電子游戲的認(rèn)知，次世代游戲開(kāi)始在游戲產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。

目前次世代游戲的發(fā)展已經(jīng)不僅僅局限于游戲產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，隨著游戲引擎技術(shù)的不斷提高與發(fā)展，畫面視覺(jué)效果開(kāi)始朝著電影化、國(guó)際化的方向發(fā)展，使得國(guó)與國(guó)之間的文化交流進(jìn)一步加深。隨著人們的生活需求和移動(dòng)終端的迅速發(fā)展，次世代游戲產(chǎn)業(yè)開(kāi)始不僅僅局限在電腦，近幾年開(kāi)始步入手游的發(fā)展行列，與廣大人民的生活緊密相連，有著革新式發(fā)展的中國(guó)游戲產(chǎn)業(yè)勢(shì)必追趕甚至超越國(guó)外游戲產(chǎn)業(yè)。

2 ?基于數(shù)字雕刻技術(shù)的次世代游戲角色模型制作的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

次世代游戲而言，游戲角色模型在次世代游戲中占據(jù)了重要地位，它是整個(gè)次世代游戲的靈魂，而次世代游戲角色模型的制作就顯得尤為重要。相對(duì)于傳統(tǒng)的游戲角色模型，現(xiàn)代的游戲角色模型發(fā)生了重大的轉(zhuǎn)變，就游戲角色模型的制作工具來(lái)說(shuō)，角色模型是通過(guò)三維軟件ZBrush、Mudbox、3Ds Max、Maya等數(shù)字軟件進(jìn)行建模與雕刻，各個(gè)三維軟件可以協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)文件之間的相互轉(zhuǎn)換;從軟件所自帶的功能來(lái)說(shuō)，ZBrush軟件自帶的Decimation Master和幾十種筆刷既可以實(shí)現(xiàn)模型上的優(yōu)化又可以保證降低模型面數(shù)的同時(shí)保持模型的雕刻細(xì)節(jié)，為游戲角色模型的制作節(jié)省大量的時(shí)間，提高工作效率。

2.1 ?次世代游戲角色的交互性

游戲的交互性是讓玩家深入其中，與構(gòu)建的場(chǎng)景產(chǎn)生恰到好處的感情，讓玩家體驗(yàn)到身臨其境的感覺(jué)。而游戲角色的交互性體現(xiàn)在游戲角色本身，游戲角色是否真實(shí)細(xì)膩，與游戲場(chǎng)景是否融洽，是否達(dá)到玩家對(duì)游戲?qū)徝罉?biāo)準(zhǔn)。游戲角色包括兩個(gè)部分：玩家控制角色和NPC（非玩家控制）角色。玩家需要通過(guò)“化身”這一虛擬載體進(jìn)入游戲世界，承擔(dān)游戲任務(wù)與NPC角色進(jìn)行交互溝通，隨著游戲任務(wù)進(jìn)程的發(fā)展，貫穿于整個(gè)游戲，從而逐漸融入游戲世界，與游戲產(chǎn)生共鳴。

2.2 ?次世代游戲角色的真實(shí)性

次世代游戲角色的真實(shí)性來(lái)源于真實(shí)世界的照片素材寫照，通過(guò)數(shù)字雕刻技術(shù)使游戲角色模型達(dá)到現(xiàn)實(shí)世界的逼真效果。游戲公司在追求游戲內(nèi)容的同時(shí)，更加注重如何制作出具有真實(shí)性的游戲角色，隨著數(shù)字雕刻軟件ZBrush的誕生，次世代游戲角色模型發(fā)生了翻天覆地的變化，它所帶的筆刷可以輕松地對(duì)游戲角色模型的皮膚、發(fā)絲、衣服的褶皺、道具上細(xì)小的破碎進(jìn)行細(xì)致的雕刻，通過(guò)法線貼圖、顏色貼圖和高光貼圖來(lái)體現(xiàn)游戲角色模型的凹凸變化、顏色和紋理以及質(zhì)感。

3 ?次世代游戲角色設(shè)計(jì)

3.1 ?次世代游戲角色的時(shí)代背景設(shè)計(jì)

游戲角色的時(shí)代背景分為游戲世界觀和游戲故事背景。哲學(xué)中的世界觀是人們對(duì)世界的基本觀點(diǎn)和看法，而游戲世界觀是游戲策劃師對(duì)所策劃的游戲進(jìn)行系統(tǒng)的、整體的描述。游戲世界觀是由時(shí)間起源、畫面風(fēng)格、宗教文化、政治經(jīng)濟(jì)、人文地理等諸多因素組成，而游戲策劃師就是通過(guò)這些種種因素在游戲中創(chuàng)造一個(gè)世界，讓這個(gè)游戲世界具備合理性并獲得玩家的認(rèn)可。

目前大多數(shù)玩家在面對(duì)次世代游戲里細(xì)膩的游戲模型和極致擬真的畫面效果，人們往往會(huì)忽略游戲的故事背景，優(yōu)秀的故事背景離不開(kāi)社會(huì)關(guān)系，對(duì)于次世代游戲的故事背景來(lái)說(shuō)，游戲策劃師會(huì)通過(guò)以往的歷史對(duì)游戲的故事背景進(jìn)行創(chuàng)新，讓玩家體驗(yàn)到既真實(shí)又富有樂(lè)趣的游戲。

3.2 ?次世代游戲角色的造型設(shè)計(jì)

在游戲角色的設(shè)計(jì)中最具有代表性的就是游戲角色的造型設(shè)計(jì)。游戲角色的造型是游戲角色設(shè)計(jì)的靈魂，游戲角色的造型設(shè)計(jì)決定一款游戲的成敗。針對(duì)不同玩家有不同的性格和喜好，因此一款優(yōu)秀的次世代游戲中會(huì)存在多個(gè)游戲角色來(lái)滿足玩家的需求，例如暴雪游戲公司制作的《魔獸世界》中存在人族、獸族、精靈族、亡靈族等多種種族分類。如何對(duì)游戲角色的造型進(jìn)行設(shè)計(jì)呢？我們可以通過(guò)對(duì)游戲角色的夸張與變形、元素的合成與嫁接以及角色形象的變異來(lái)實(shí)現(xiàn)。夸張與變形可以使游戲角色富有特別的視覺(jué)效果，角色更加生動(dòng)形象，個(gè)性鮮明，給玩家留下深刻的印象，例如《魔獸世界》中的侏儒與矮人;元素的合成與嫁接可以創(chuàng)造出全新的角色形象，給人們帶來(lái)獨(dú)樹(shù)一幟的視覺(jué)盛宴，引發(fā)玩家對(duì)游戲的幻想和好奇心;角色形象的變異是設(shè)計(jì)師通過(guò)發(fā)揮自己的想象力，基于某一種生物基因進(jìn)行變異，設(shè)計(jì)出超越自然的角色形象。

3.3 ?次世代游戲角色的服飾裝飾設(shè)計(jì)

游戲角色的服飾裝飾設(shè)計(jì)是反映游戲角色個(gè)性特點(diǎn)和性格的重要因素。次世代游戲角色的服飾裝飾設(shè)計(jì)包括服飾裝飾的主題、款式、材質(zhì)和功能的設(shè)計(jì)。游戲角色的服裝設(shè)計(jì)是在確定游戲角色風(fēng)格的前提下進(jìn)行的，通過(guò)游戲角色的服裝裝飾來(lái)迎合玩家的審美要求和體現(xiàn)游戲設(shè)計(jì)的構(gòu)思。設(shè)計(jì)師在服裝的設(shè)計(jì)中，既要考慮游戲所處的時(shí)代、性別、年齡、種族等客觀因素，同時(shí)要發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力通過(guò)服飾和裝飾來(lái)體現(xiàn)游戲虛構(gòu)性的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該遵循“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，將現(xiàn)實(shí)時(shí)尚美與虛擬奇幻美相結(jié)合，滿足玩家對(duì)于服飾的審美要求進(jìn)而選擇適合玩家的游戲角色。

3.4 ?次世代游戲角色的色彩設(shè)計(jì)

在次世代游戲角色的色彩設(shè)計(jì)中，色彩配置對(duì)游戲角色性格的塑造、玩家心里的表現(xiàn)、色調(diào)的產(chǎn)生、情感的表達(dá)有著重要的作用。游戲角色的色彩并不是僅僅為了存在而存在，一個(gè)優(yōu)秀的游戲角色在色彩的配置與設(shè)計(jì)方面要求形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，其中包括色彩的對(duì)比度、色彩的亮度與飽和度、情感色調(diào)與整體色調(diào)、色彩的象征意義，將這些因素進(jìn)行完美的融合給玩家?guī)?lái)不同的游戲感受與視覺(jué)效果。人們的情緒隨著顏色的變化而產(chǎn)生變化，例如：紅色代表著活潑、熱情、張揚(yáng);紫色代表著神秘、魔幻;黃色代表著可愛(ài)、清純等。將造型與色彩合理的搭配會(huì)塑造出一個(gè)成功的游戲角色。

4 ? 基于數(shù)字雕刻技術(shù)的次世代游戲角色模型制作新流程

4.1 ?低模與高模

次世代游戲角色模型建模分為低級(jí)模型制作、中級(jí)模型制作和高級(jí)模型制作三個(gè)階段。目前在游戲模型制作方面，大致可以兩類：一類是以人、動(dòng)物、怪物等生物體為主的模型，這類模型會(huì)有明顯的骨骼結(jié)構(gòu)，造型不規(guī)整，我們將采用ZBrush中ZSphere（Z球）建模以創(chuàng)建骨骼鏈結(jié)構(gòu)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)低模的創(chuàng)建階段;另一類是以武器、防具等機(jī)械類為主的硬表面模型，這類模型平整對(duì)稱，棱角分明，有明顯的規(guī)律，我們會(huì)采用Maya或3DsMax軟件來(lái)制作，通常使用polygon編輯模式進(jìn)行編輯制作，同時(shí)在低模創(chuàng)建階段要注意模型的布線分布。

高模制作階段我們通常會(huì)將做好的低模通過(guò)OBJ格式的文件導(dǎo)入到ZBrush中進(jìn)行雕刻，通過(guò)ZBrush所帶的雕刻筆刷進(jìn)行低模的大型調(diào)整，通過(guò)增加模型的細(xì)分級(jí)別，對(duì)模型進(jìn)行細(xì)致的雕刻，在高模雕刻階段要求雕刻者有良好的美術(shù)功底，了解人的身體結(jié)構(gòu)，把握骨骼肌肉分布情況，保持耐心和細(xì)心完成高模的雕刻階段。

4.2 ?模型拓?fù)?/p>

模型的拓?fù)涫谴问来螒蚰Ｐ椭谱鞯闹匾鞒讨弧Ｔ诟吣５窨踢^(guò)程將模型進(jìn)行增加細(xì)分雕刻，從而導(dǎo)致模型面數(shù)高達(dá)數(shù)百萬(wàn)面，布線分布紊亂，無(wú)法進(jìn)行拓?fù)?。我們將高模通過(guò)ZBrush軟件自帶的插件Decimation Master（抽取大師）和幾何體編輯中的ZRemesher工具進(jìn)行高模的減面優(yōu)化和重新布線處理，將所得到的低模以obj格式導(dǎo)入TopoGun軟件中進(jìn)行模型的拓?fù)?。在模型的拓?fù)涔ぷ鲿r(shí)，盡量避免模型之間的穿插與三角面的出現(xiàn)，根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布線，在模型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)折處，盡可能多使用四邊面表現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)折。

4.3 ?UV拆分與烘焙法線

UV拆分是每一款三維軟件都會(huì)自帶的功能，對(duì)于一些簡(jiǎn)單的幾何體造型我們可以使用三維軟件自帶的UV拆分功能。Headus UVLayout是一款廣泛應(yīng)用于游戲和視覺(jué)特效領(lǐng)域UV拆分展平的軟件，它是通過(guò)快捷鍵配合滑鼠進(jìn)行操作的軟件，操作簡(jiǎn)單直接。我們?cè)赨V拆分時(shí)應(yīng)盡量避免拉伸和UV之間的重疊擠壓，UV接縫部分應(yīng)安排在視角觀察不到的地方。xNormal是一款專門用于次世代游戲模型貼圖烘焙的軟件，其最大的特點(diǎn)就是渲染速度快，即使面數(shù)數(shù)量龐大的高模也可以導(dǎo)入到此軟件中進(jìn)行烘焙。在導(dǎo)入低模烘焙過(guò)程中，最重要的一個(gè)點(diǎn)就是要勾選use cage使其封套生效，在烘焙貼圖之前首先設(shè)置xNormal參數(shù)，為了避免上下相反，要將綠通道設(shè)置3ds Max為y+，Maya為y-。

4.4 ?貼圖繪制

次世代游戲貼圖的繪制方法一般分為兩種，一種是在ZBrush軟件中對(duì)高模直接進(jìn)行色彩的繪制，另一種是在Photoshop軟件中通過(guò)UV拆分圖和法線貼圖進(jìn)行貼圖的繪制。第一種貼圖繪制要求創(chuàng)作者有扎實(shí)的美術(shù)功底和對(duì)色彩的感知能力，在ZBrush軟件繪制過(guò)程中打開(kāi)材質(zhì)和上色模式，對(duì)高模進(jìn)行統(tǒng)一鋪色和賦予材質(zhì)，并對(duì)顏色的飽和度和透明度進(jìn)行部分調(diào)節(jié)，通過(guò)ZBrush軟件自帶的筆刷和Alpha對(duì)色彩和紋理進(jìn)行繪制。第二種繪制方法要將所拆分好的UV導(dǎo)入到Photoshop軟件中，同時(shí)將打開(kāi)法線貼圖，將綠色通道中的法線貼圖復(fù)制到UV中，圖層模式改為疊加，對(duì)貼圖進(jìn)行反相命令，最后通過(guò)模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行貼圖的繪制。

4.5 ?優(yōu)化調(diào)整與渲染預(yù)覽

在次世代游戲角色制作中優(yōu)化調(diào)整是必不可少的，它可以為游戲角色錦上添花，在角色模型精神面貌方面增添一些富有內(nèi)涵性的人文元素，使角色更加接近于真實(shí)畫面，讓玩家可以快速投入游戲中。渲染的主要目的就是要把游戲角色盡可能高效真實(shí)地展現(xiàn)出來(lái)，新的Zbrush2019給軟件自帶的預(yù)覽渲染系統(tǒng)加入了大量NPR濾鏡，通過(guò)多達(dá)12個(gè)濾鏡通道的相互疊加和影響，Zbrush可以渲染出極具魅力的NPR圖像，Zbrush的濾鏡范圍是可以精確控制的，實(shí)時(shí)調(diào)整光線和透視，這是之前的軟件做不到的，可以在純黑的暗部邊緣呈現(xiàn)出白色的反光，這種效果正是設(shè)計(jì)師們所夢(mèng)寐以求的。

5 ?次世代游戲角色模型實(shí)例制作流程

5.1 ?《英雄聯(lián)盟》納什男爵模型制作

在制作次世代游戲模型之前，通過(guò)收集素材了解角色的結(jié)構(gòu)，采用合適的建模方式進(jìn)行創(chuàng)建，納什男爵作為生物模型，在這里我們通過(guò)Zbrush中Z球的創(chuàng)建模式進(jìn)行低模的創(chuàng)建，為低模增加細(xì)分級(jí)別，使用Zbrush自帶的雕刻筆刷依據(jù)收集的素材進(jìn)行模型的細(xì)節(jié)雕刻，最終達(dá)到寫實(shí)的高模模型。

5.2 ?《英雄聯(lián)盟》納什男爵模型拓?fù)?/p>

5.2.1 ?拓?fù)涔ぞ呓榻B

5.2.2 ?拓?fù)淞鞒?/p>

將模型低模通過(guò)Zbrush軟件中的Decimation Master（抽取大師）插件進(jìn)行減面優(yōu)化，導(dǎo)出obj格式文件，將文件導(dǎo)入TopoGun軟件進(jìn)行拓?fù)洹Ｔ谕負(fù)溥^(guò)程中，以生物運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行均勻布線，采用四邊面為主，減少三邊面的使用。納什男爵角色模型兩邊對(duì)稱分布，只需拓?fù)湟话肽Ｐ图纯?，通過(guò)添加模型對(duì)稱修改器將模型拓?fù)渫瓿伞?/p>

5.3 ?《英雄聯(lián)盟》納什男爵模型UV拆分與法線烘焙

基于模型UV拆分進(jìn)行制作模型貼圖制作，UV的拆分決定著模型貼圖效果，在拆分UV時(shí)避免UV扭曲和重疊。將展開(kāi)UV的納什男爵導(dǎo)入ZBrush中，降低模型細(xì)分級(jí)別，通過(guò)Tool工具中的CreateNormalMap生成法線貼圖。

5.4 ?《英雄聯(lián)盟》納什男爵模型貼圖繪制

顏色貼圖的繪制需要將UV和法線貼圖導(dǎo)入到Photoshop軟件中，在Photoshop中將法線貼圖處理成黑白效果，通過(guò)Photoshop中的畫筆工具對(duì)貼圖進(jìn)行繪制，在繪制過(guò)程中要注意顏色的飽和度、虛實(shí)變化以及冷暖對(duì)比。

5.5 ?《英雄聯(lián)盟》納什男爵模型渲染預(yù)覽

本作品是在3Ds Max軟件中進(jìn)行渲染，將3Ds Max中安裝V-Ray渲染器插件，調(diào)試燈光渲染出模型最終效果圖。

6 ?結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)字化技術(shù)迅速發(fā)展的大背景下，游戲行業(yè)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到數(shù)字雕刻技術(shù)對(duì)次世代游戲的設(shè)計(jì)與制作的重要性。利用數(shù)字雕刻技術(shù)進(jìn)行次世代游戲模型的設(shè)計(jì)與制作，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)次世代游戲角色模型精細(xì)度不足，貼圖效果不真實(shí)等現(xiàn)象。目前數(shù)字雕刻技術(shù)在次世代游戲制作中剛剛起步，隨著數(shù)字化的不斷發(fā)展，數(shù)字雕刻技術(shù)走向成熟，推動(dòng)游戲產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展，在影視、動(dòng)畫和游戲產(chǎn)業(yè)為人們帶來(lái)視覺(jué)盛宴的同時(shí)，促進(jìn)世界各國(guó)多元文化

交流。

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