三維建模技術在三維游戲中的應用

黃瀟宇

【摘要】三維建模技術是指利用計算機編程以及成像技術，對二維圖形進行立體渲染，從而使二維圖像立體化的一種技術形式。三維建模技術的發(fā)展直接促進了三維游戲動畫在我國的產生，促進了三維游戲的發(fā)展。作為三維游戲的技術基礎，三維建模技術在游戲當中的應用直接決定了游戲的畫質與操作體驗，因此，本文對三維技術的存在的問題進行了探討，以進一步提高三維游戲的游戲體驗，提高其用戶粘性與文化影響力。

【關鍵詞】三維;建模技術 ;游戲;應用

游戲因其精美的畫質與高強的互動性，成為了人們休閑娛樂的首選方式?；ヂ?lián)網(wǎng)與計算機技術的飛速發(fā)展，使得游戲逐漸由單機走向聯(lián)網(wǎng)，由平面走向立體，極大提高了用戶的游戲沉浸式體驗。并且游戲中社區(qū)與組隊連麥溝通功能的加入，使游戲擁有了社交于娛樂的雙重屬性，深受年輕人的喜愛。鑒于游戲龐大的用戶規(guī)模與用戶年輕化的標簽，游戲開始具備了文化傳播與思想教導功能，因此，討論三維建模技術在三維游戲中的應用有利于增強游戲的文化傳播功能，更好地弘揚中國優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化。

1. 三維建模技術發(fā)展歷程

我國的三維建模技術是隨著地址繪測、機械工程與零件設計等學科的實際應用發(fā)展起來的，因此，我國的三維建模技術出現(xiàn)的時間點較晚，大約出現(xiàn)了上世紀六十年代。三維建模技術的出現(xiàn)促進了現(xiàn)代計算機成像技術的發(fā)展，三維建模技術自出現(xiàn)開始經歷了產生發(fā)展與成熟三個階段，這才有了目前現(xiàn)金的三維建模技術。

第一，產生階段（1960s～1980s）。三維建模技術最初的技術原理是以線框為技術支持的，之所以叫線框是因為線框是由點線構成的，因此，三維建模技術最開始的三維圖形是由點線構成的，在圖形構建與直觀性上都略有不足，制作出來的三維動畫也比較粗糙，畫面并不精美，很難吸引用戶的使用興趣，游戲畫面的觀賞度較差。但隨著線框技術的進一步發(fā)展，三維建模漸漸出現(xiàn)了面的概念，面在三維動畫中的應用直接推動了現(xiàn)代建模技術的前進，是建模技術的發(fā)展進入了下一階段。

第二，發(fā)展階段（1980s～1990s）。三維建模技術發(fā)展的另一重要標志便是實體模型的出現(xiàn)，實體模型的出現(xiàn)增強了三維成像的真實性與立體性，使得三維成像的應用范圍更廣，能夠通過實體模型的建立為實驗提供更為準確更貼近實際生活的數(shù)據(jù)支持。

第三，成熟階段（1990s——）。三維建模技術進入成熟階段，得以低成本地大范圍應用的標志便是特征參數(shù)的出現(xiàn)。特征參數(shù)的出現(xiàn)實現(xiàn)了三維建模技術的自動化進程，使得技術人員可以方便地利用現(xiàn)成模板進行三維動畫與成像設計，大大提高了三維建模的效率，并且三維建模的特征參數(shù)是經過多次實驗得出三維建模關鍵點的平均值，因此，特征參數(shù)的值具有普遍性與實際應用價值，技術人員只需要根據(jù)需要，輸入變量，便可以得到相應的立體圖像，再對細節(jié)進行調整便可以得到最終結果。

2. 三維建模技術應用存在的不足

2.1 巨大的人力與資金耗費

雖然三維建模技術在游戲三維動畫的建立中具有重要作用，但三維建模技術的實際運用仍然存在著許多不足，比如三維建模的時間與資金花費十分高昂。游戲建模是一項復雜的技術，游戲中一個人物角色的創(chuàng)建從二維到三維的渲染都需要技術人員花費長達幾個月的時間。游戲人物的一個微小動作修改都涉及到眾多關鍵幀的調整與渲染，因此，一個角色人物從人物設計到動作設計都是極費心力的事情，并且由于游戲制作對設計人員的專業(yè)性要求極好高，其游戲建模耗時周期長，因此，游戲建模資金的投入也是巨大的，巨大的時間與資金耗費成了限制游戲建模發(fā)展的現(xiàn)實因素。

2.2 硬件要求高

游戲建模的過程十分復雜，光是一個動作就涉及到十個以上關鍵幀的制作，如果對畫質與分辨率有更好的要求，則需要對更多的關鍵幀進行制作，因此，游戲建模所需要的存儲空間巨大，只有專門用來存儲數(shù)據(jù)的專門設備才能對建模數(shù)據(jù)進行存儲。并且為了防止建模過程中出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象，建模使用的電子設備配置需要較高，才能保證三維建模工作的流暢進行。因此，設備以及儲存條件的限制也是制約三維建模技術在游戲中應用的重要因素之一。電腦的顯卡、芯片與系統(tǒng)兼容性的好壞都決定著三維建模技術在游戲建模中的應用與最終效果。

3. 三維建模技術在三維游戲中的應用

3.1 場景建模

場景作為游戲中重要的環(huán)境渲染組成部分，其設計風格直接反映了游戲想給玩家?guī)淼那榫w體驗，也反映了游戲的類型。因此，游戲場景的搭建對于玩家的體驗來說具有十分重要的作用。場景空間的搭建應當對場景微小結構的渲染應當注重細節(jié)，但又不可因過分注重細節(jié)，而造成過大的儲存空間，因此，應對場景布置在整個游戲中占用的儲存空間進行合理分配，避免因內存加載過大造成游戲畫面掉幀。除此之外，在場景建模中，如果是對大自然的自然現(xiàn)象如云、霧、雨等進行模型設計，可以采用粒子建模系統(tǒng)，以進行更自然的建模設計，使場景氛圍更貼合現(xiàn)實生活。對于普通建筑物的建模，就可以采用簡單的物理模型。

3.2 后期渲染

后期渲染通過光線與陰影的調整使建模主體更加立體與真實。我們知道，人肉眼對立體圖形的判斷主要是通過其明暗關系的對比得來的。因此，在建模完成之后，我們還需要對建模主體進行明暗關系的調整，并調整其透視結構，使建模主體從多角度的觀察上都符合現(xiàn)實物體的透視情況。因此，后期渲染的重點便是物體全方位的光線調整，目前，市場上主流的后期渲染軟件主要提供了4個方位的攝像機用以對建模對象進行空間方位的調整，以便很好地對其空間透視結構進行調整。

3.3 角色建模與動作

角色形象與動作的建模是游戲人物構造的核心，經過長期的觀察，人對正常人的五官特點、身材比例和動作行為等都有了較為深入詳細的理解，因此，一旦角色外貌與動作與現(xiàn)實人物稍有偏差，玩家都會在第一時間發(fā)現(xiàn)錯誤，影響到玩家的游戲體驗。因此，為使游戲角色的形象更逼真，設計師需要對人體結構與骨骼分布有詳細的了解，并對人體的五官特征與肌肉分布了熟于心，創(chuàng)造出玩家喜愛的角色。除此之外，在對游戲角色的動作進行調整時，可以合理借助先進技術，比如，自動化動作捕捉技術在三維游戲角色動作設計中的使用。用此方法進行動作建模大大避免了手動調節(jié)動作關鍵幀可能造成的誤差，大大提高了動作合成的質量，減少了技術人員進行關鍵幀編輯的時間耗費。但是，值得注意的是自動化捕捉技術一般適用于重復性高，動作建模困難的游戲動作，而不是適用于動作簡單，使用頻率低的游戲動作。

4. 結束語

綜上所述，目前三維建模技術在三維游戲建模中的應用還存在于著人力與資金耗費巨大、相關設備的硬件要求不達標等不足，因此，有必要及時地對上述問題進行解決，以便更好地加強三維建模技術在三維游戲建模中的應用，改善場景建模、后期渲染、角色建模與角色動作等三維游戲建模流程，提升三維游戲建模的質量，促進游戲建模行業(yè)的長足發(fā)展。

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