三維動(dòng)畫建模的創(chuàng)新改進(jìn)探索

摘 要：計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展推動(dòng)了三維動(dòng)畫技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新。同時(shí)三維動(dòng)畫建模目前也在社會(huì)各領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用，其技術(shù)的輻射范圍也在不斷拓展，包括虛擬演播廳、建筑動(dòng)畫設(shè)計(jì)、三維動(dòng)畫電影等，顯示了三維動(dòng)畫建模技術(shù)功能的強(qiáng)大性。此外，三維動(dòng)畫建模的方式同樣是多種多樣的，較具代表性的建模方式包括曲面建模、多邊形建模、雕刻建模、細(xì)分曲面建模及紋理置換建模等方式。不同的建模方式有其不同的特點(diǎn)，較好地整合各類建模方式的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，能夠明顯提升動(dòng)畫創(chuàng)作的效率與整體效率。

關(guān)鍵詞：NURBS；三維動(dòng)畫；建模；創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TP311.52

隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)及電子技術(shù)的不斷發(fā)展，日常設(shè)計(jì)方法也得到了不同程度的提升。目前新型的設(shè)計(jì)方案已基本取代了傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)與操作，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的產(chǎn)生與成熟為人們的生活與生產(chǎn)帶來(lái)了諸多便利。提及三維動(dòng)畫的制作，一般離不開(kāi)三維模型的建造。它是動(dòng)畫制作的基礎(chǔ)，模型建造質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響整個(gè)動(dòng)畫作品的質(zhì)量。因此，必須重視三維動(dòng)畫建模的方法及其應(yīng)用。當(dāng)前在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)領(lǐng)域較受推崇的建模方法包括面片建模、多邊形建模及曲面建模等。以下則主要分析各類三維動(dòng)畫建模方法的特點(diǎn)及其創(chuàng)新改進(jìn)策略。

1 不同三維動(dòng)畫建模方式的主要特點(diǎn)

1.1 多邊形建模。多邊形建模方式屬于早期三維動(dòng)畫制作方式之一，是應(yīng)用最早的建模方法。模型的構(gòu)建主要依賴三角形及四邊形的拼接與組合而成。是以三角形面作為基礎(chǔ)，同時(shí)其綜合構(gòu)成的點(diǎn)、線、面均可自行編輯與整合?？勺杂蓜h除與添加。對(duì)較復(fù)雜的三維動(dòng)畫模型的構(gòu)建來(lái)說(shuō)，若采用多邊形建模方式則相對(duì)來(lái)說(shuō)較為繁瑣，對(duì)較多的點(diǎn)、線、面進(jìn)行編輯。因此，多邊形建模方式一般應(yīng)用于較為簡(jiǎn)單的房屋建筑設(shè)計(jì)。此外，雖其在構(gòu)建生物模型時(shí)有一定的形性優(yōu)勢(shì)，但同樣耗時(shí)較多，十分繁瑣，時(shí)常應(yīng)用于對(duì)精度要求較高的三維模型制作中。

1.2 曲面（NURBS）建模。曲面建模方式是目前應(yīng)用較為廣泛的建模方式之一，主要基于數(shù)字函數(shù)來(lái)定義模型構(gòu)建的曲面及其曲線。它能夠靈活調(diào)節(jié)三維模型表面的精度，同時(shí)能夠在并不影響與改變模型外表的基礎(chǔ)上對(duì)曲面的精細(xì)進(jìn)行調(diào)控，屬于十分實(shí)用的建模方法，它雖然在工業(yè)及生物制造領(lǐng)域的建模方面有其廣泛的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但并非效率最高、最便捷的建模方法。

1.3 細(xì)分曲面建模。細(xì)分曲面建模不同于曲面建模，是新技術(shù)衍生出的新型建模方式，它融合了多邊形建模與曲面建模的優(yōu)勢(shì)，主要通過(guò)對(duì)構(gòu)造的多邊形實(shí)施多次細(xì)分，使其表面變得更為光滑與細(xì)膩。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，即對(duì)多邊形實(shí)行曲面建模的具體操作。它能夠?qū)δＰ偷牟煌瑓^(qū)域進(jìn)行不同層次的細(xì)分與控制，靈活性更強(qiáng)，精確度同時(shí)也有了一定的提升。在完成模型整合后，在渲染階段，同時(shí)也可采取曲面建模的方式，有效處理模型的渲染精度。當(dāng)前細(xì)分曲面建模方式主要應(yīng)用于電腦游戲的制作中，已基本取代傳統(tǒng)的多邊形建模方式。

1.4 雕刻建模。雕刻建模方式在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)儆谝环N獨(dú)創(chuàng)性的建模方式，主要是指對(duì)多邊形及曲面表面實(shí)行雕刻操作的建模方式。建模過(guò)程具體而形象，可比擬真實(shí)雕刻過(guò)程，操作較為簡(jiǎn)易，適合應(yīng)用于類似生物等有機(jī)體的三維模型構(gòu)建中。

1.5 紋理置換建模。紋理置換建模則主要是指利用紋理貼圖的形式，通過(guò)其感光及明暗值的顯示映射于幾何體的表層，進(jìn)而來(lái)改變其表面具體形態(tài)的建模方法。針對(duì)紋理置換建模方法來(lái)說(shuō)，其模型制作的整體質(zhì)量是由紋理貼圖步驟所決定的。一般來(lái)說(shuō)，需在較為專業(yè)化的圖像處理軟件中制作具體的紋理貼圖。此種建模方法通常應(yīng)用于立體圖形及凹凸不平的地形模型構(gòu)建中，并不適用于較為常規(guī)的三維模型中。

2 繪畫技術(shù)與建模技術(shù)的主要聯(lián)系

繪畫技術(shù)同樣是三維動(dòng)畫建模的重要影響方面。在三維動(dòng)畫建模中，繪畫中的素描相當(dāng)于建模的基礎(chǔ)，而色彩則決定三維動(dòng)畫的材質(zhì)與燈光效果。三維模型的效果取決于設(shè)計(jì)者成熟的繪畫技術(shù)及其精準(zhǔn)的繪畫結(jié)構(gòu)分析。通常來(lái)說(shuō)，三維動(dòng)畫建模始于設(shè)計(jì)者的結(jié)構(gòu)分析。對(duì)較為復(fù)雜的對(duì)象時(shí)，首先需將其分解為由不同的簡(jiǎn)單幾何體構(gòu)成的模型，并通過(guò)配合軟件提取不同的幾何體形狀，對(duì)其細(xì)節(jié)部分進(jìn)行分析與加工。在三維模型制造初期，需通過(guò)素描，創(chuàng)造結(jié)構(gòu)線的具體走向，確保以最佳方式與速度切入對(duì)象分析中，準(zhǔn)確處理細(xì)節(jié)，保證網(wǎng)格布局的合理性與完整性。因此，必要的繪畫結(jié)構(gòu)分析是保證三維動(dòng)畫模型建造質(zhì)量的基礎(chǔ)。

3 三維動(dòng)畫建模的創(chuàng)新及優(yōu)化策略

3.1 游戲角色及場(chǎng)景模型的創(chuàng)新與改造。一般在游戲場(chǎng)景及角色的三維建模中，設(shè)計(jì)師需考慮到網(wǎng)絡(luò)速度的制約，并不能一味地追求游戲的畫面效果，同時(shí)需保證其性能的優(yōu)越性。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要從網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)際出發(fā)，結(jié)合對(duì)模型大小的需求與分析，首先定位游戲角色及場(chǎng)景的網(wǎng)格數(shù)量，并嚴(yán)格根據(jù)角色在場(chǎng)景中的活躍度、遠(yuǎn)近關(guān)系、主次聯(lián)系等方面來(lái)制作出不同精度的游戲角色模型。針對(duì)在實(shí)際游戲操作中距玩家較近的游戲角色則需匹配不同的面去渲染場(chǎng)景的動(dòng)畫效果。而對(duì)于距離玩家較遠(yuǎn)的游戲角色，則可使用相對(duì)較為簡(jiǎn)單的建模方法來(lái)完成模型的構(gòu)造。在設(shè)計(jì)時(shí)，主要遵循性能與外觀統(tǒng)一的原則。

通常而言，在游戲三維畫面設(shè)計(jì)中所涉及的游戲模型一般為三角面。然而一般在設(shè)計(jì)軟件中所提到的設(shè)計(jì)界面則為四邊面。在三維設(shè)計(jì)換算中，一個(gè)四邊面相當(dāng)于兩個(gè)三角面。因此，在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中，需首先將游戲三維模型整體轉(zhuǎn)換為三角面結(jié)構(gòu)。雖然從三維動(dòng)畫建模的角度來(lái)說(shuō)，四邊面所表現(xiàn)的角色形象與機(jī)構(gòu)更加生動(dòng)與具體，但具體對(duì)網(wǎng)絡(luò)游戲的實(shí)際操作來(lái)說(shuō)，玩家并不能看到四邊面的渲染效果。而在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)中，邊的數(shù)量繁多將會(huì)對(duì)效果的表達(dá)產(chǎn)生一定的不良影響。另外，若從動(dòng)畫的方向而言，四邊面基礎(chǔ)能夠更好地表達(dá)人體的肌肉情況，反而三角面的表達(dá)則會(huì)對(duì)人物的動(dòng)作產(chǎn)生負(fù)面效果。因此，為保證三維動(dòng)畫的美觀與運(yùn)行效果，需結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的具體情況來(lái)確定邊面的設(shè)計(jì)。

3.2 建筑三維設(shè)計(jì)的建模創(chuàng)新與優(yōu)化方法。建筑漫游動(dòng)畫屬于在國(guó)內(nèi)發(fā)展較為迅猛的動(dòng)畫模型之一。它是指在3D max軟件的協(xié)助下，通過(guò)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的三維動(dòng)畫漫游路徑，來(lái)制作視頻文件的模型設(shè)計(jì)方法。建筑漫游動(dòng)畫能夠十分全面、立體、生動(dòng)且直接地給觀看者展示不同城市的場(chǎng)景，給人創(chuàng)造身臨其境的感受，其真實(shí)性效果顯著，能夠達(dá)到惟妙惟肖的仿真效果。且在模型構(gòu)建中，虛擬的城市場(chǎng)景較容易調(diào)整與修改，僅需對(duì)動(dòng)畫結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整，并輔以圖片、文字等改善與補(bǔ)充，便能生成信息查詢表達(dá)，對(duì)比傳統(tǒng)動(dòng)畫建模方式而言，建筑漫游動(dòng)畫模型有其不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

此外，針對(duì)龐大的建筑場(chǎng)景設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，在三維動(dòng)畫建模領(lǐng)域所研究的重點(diǎn)包括人物的處理、樹(shù)木的設(shè)計(jì)、道路的構(gòu)建、樓房及地面設(shè)施的布置等，需從最大限度優(yōu)化三維模型效果的角度出發(fā)，根據(jù)其在動(dòng)畫中的作用定位來(lái)設(shè)計(jì)不同的效果。首先確定三維動(dòng)畫場(chǎng)景中模型的整體面數(shù)，并使用相對(duì)粗糙與簡(jiǎn)潔的模型；其次，針對(duì)穿行其他建筑物的場(chǎng)景，且需盡可能表現(xiàn)其精確性，構(gòu)造對(duì)應(yīng)的近景模型。同時(shí)需嚴(yán)格控制模型建造比例，以1：1為標(biāo)準(zhǔn)。一般由于不同的建模方式均有其不同的優(yōu)劣特征，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，需綜合運(yùn)用不同的建模方式，從設(shè)計(jì)模型的具體要求出發(fā)，從而保證整體三維動(dòng)畫的制作質(zhì)量與效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前人們已逐漸步入信息時(shí)代，在三維動(dòng)畫建模與設(shè)計(jì)領(lǐng)域，不同的三維軟件與模型建造方法層出不窮，在建立不同模型時(shí)所應(yīng)用的具體方法也不盡相同。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，為優(yōu)化模型效果，保證動(dòng)畫模型的性能，需科學(xué)、合理選擇精度較高的三維設(shè)計(jì)軟件與不同的建模方法，以最大限度、形象地表現(xiàn)三維角色在整個(gè)模型中的生動(dòng)性，提高三維動(dòng)畫模型構(gòu)造的精確性。

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作者簡(jiǎn)介：曲慧麗（1981.02-），女，本科，講師，研究方向：動(dòng)漫。

作者單位：哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150081

基金項(xiàng)目：《三維效果圖實(shí)戰(zhàn)》課程改革實(shí)施方案。