數字化三維構成在游戲動漫設計的應用路徑

紀曉燕

摘要 三維構成主要研究立體形態(tài)如何在三維空間中組合構成。目前數字化已經是設計領域的必備手段，不僅廣泛應用于實體空間的立體構成研究，還實現了虛擬空間的立體構成探索。本文主要對游戲動漫設計領域中三維構成的數字化應用路徑進行總結并對設計的空間、動態(tài)變化等拓展進行了探究。

【關鍵詞】數字化 三維構成 游戲動漫 應用路徑

1 數字化三維構成概念與應用

1.1 數字化三維構成概念

三維構成即立體構成，立體構成是一門研究在三維空間中如何將立體造型要素按照一定的原則組合成賦予個性的美的立體形態(tài)的學科。真實的世界里，任何空間、形體等，都包含著點、線、面的組合，不同的構成組合就會形成不同的立體。三維構成是研究立體造型各元素的構成法則，其任務是揭開立體造型的基本規(guī)律并闡明立體設計的基本原理。任何三維造型除了包含形態(tài)要素，還包含色彩、肌理材質等要素，這些要素也是三維構成所包含的內容。

目前三維構成的思路廣泛應用于設計的各個領域，例如傳統(tǒng)的工業(yè)設計、平面設計、建筑設計、裝潢設計等領域，而電腦輔助設計已經是目前最主要的設計手段。作為三維構成研究，可以充分利用數字化手段，如三維設計類軟件輔助構成三維形體，也能通過3D打印等方式把數字化的三維模型實物化。而目前新興的媒體視覺藝術、動畫游戲設計等，完全就是虛擬的三維世界。在這些數字化互聯網等領域，三維構成就是數字化的。因此，可以這樣說，數字化三維構成主要研究電腦輔助立體構成和數字虛擬立體構成。

1.2 數字化三維構成應用優(yōu)勢

傳統(tǒng)的立體構成設計受制于現實，有一些局限性。首先，立體構成設計先要在二維的紙面上繪制設計草圖，而立體形態(tài)本身是在三維的空間里構成的，但這種草圖繪制是會產生三維到二維再到三維的翻譯過程，部分制約了人的想象力。其次，在進行立體構成設計過程中，常需要對形體進行反復嘗試推演，傳統(tǒng)的手工設計方法會耗費大量時間完成制作，沒有更多精力去設計思考。再次，受制于生產工藝和材料成本的限制，很多工藝復雜的造型和材料昂貴的質感也難于實現。

應用數字化方法來完成三維構成，就能利用計算機強大的運算功能優(yōu)勢，迅捷虛擬實現三維形體，大量演算推理三維結構的不同組合，不受限制的實現各種材質視覺呈現，從而輕松解決上述問題，也拓展了三維構成設計的思路。

2 游戲動漫藝術設計中的數字化三維構成應用路徑

2.1 游戲動漫中的三維構成

游戲動漫主要有二維和三維兩種類型。對于三維游戲動漫，不論是模擬真實還是虛擬幻想的空間，都可以把空間和形體概括為點線面的組合。這些元素按照不同的美學規(guī)律，可以構造出不同節(jié)奏美感的造型。例如寫實風格的動畫電影《功夫熊貓》系列，里面的各種中式建筑所呈現出來的均衡、多樣統(tǒng)一等形式美感，都是三維構成的形式法則在指揮。而虛擬幻想的空間，其三維構成的創(chuàng)新拓展更加廣泛。還有許多簡約風格的游戲動漫，例如最近流行的手機小游戲《跳一跳》里每個基石都是立方體、圓柱體等基本的幾何體，而他們之間的相對關系又構成了一個大的空間，如何呈現正是三維構成研究的領域。

對于二維動漫游戲，雖然不是每個空間每個造型都可以用3D的方法再呈現，但它們很多也是把三維立體的空間和形態(tài)用二維的視角來呈現，例如很多被稱為2.5D的游戲，就是用三維軟件先把場景或者角色做出來，然后選取一個視角用二維的方式渲染呈現，作為游戲的背景，再把帶有三維動畫效果的角色放在場景里活動。2.5D游戲多利用2D的sprite來模擬出3D環(huán)境，免去純3D圖像出來所涉及的大量計算工作，從而使模擬出來的立體圖像得以更快顯現。以游戲《德軍總部3D》為代表，看似立體的畫面全由演算法構成，和多邊形技術沒有任何關系。這是用二維的圖形圖像算法解決三維的形體在固定視角的視覺呈現，也是數字化三維構成不同于傳統(tǒng)立體構成的特點之一，即虛擬的三維構成。并非需要實物真的做出來，只要能讓人視覺觀感是真實的就可以。三維形體就可以用數字化的方法模擬出來，三維造型的各種構成，可以借助數學公式等方式來設計。還特別要指出有一種矛盾空間的研究，即二維畫面上是合理的空間，實際三維空間是無法實現的。例如《紀念碑谷》這款游戲，里面借鑒了著名荷蘭版畫家埃舍爾的視錯空間畫作《觀景樓》、《瀑布》等等，其基本要素是著名的沒有盡頭的“彭羅斯三角形”。這些為數字化三維構成的創(chuàng)新開拓了不同的方向。

游戲動漫的三維造型雖然只是在視覺上呈現，但是也有色彩光感和材質肌理感受，仍舊需要把這些要素用軟件表現出來。尤其材質肌理觸感，是需要用視覺的觀感來模擬真實的觸感。因此，三維構成的結構形態(tài)、色彩光感、材質肌理幾個要素，都在數字化的游戲動漫世界里有數字化呈現。

2.2 數字化三維構成常用軟件方法

數字化三維構成，主要是用電腦輔助設計方法來模擬立體的空間和形體。首先要用到三維建模軟件，有maya、3Dsmax、Rhino、Zbrush等，里面的poly（多邊形）建模，就是由點、線、面來形成體積，完成形態(tài)的構成。而里面的材質、燈光模塊，則是色彩和材質肌理效果的實現。很多時候要把實物用3D掃描儀掃描建?；蛘叻催^來把數字化的三維模型用3D打印機打印出來實物，這里就需要用3D掃描軟件和3D打印機輔助軟件，以及配合數字化三維模型修改的上述三維軟件。當然，對于二維畫面來表現三維形體，還輔助使用Photoshop、AI、等軟件表現色彩肌理，繪制不同視角造型等。

對于動態(tài)的三維構成，還要用到動畫制作軟件、特效軟件如AE等，還有游戲引擎軟件如Unity、Unreal Engine等。這些又增加了時間軸向，三維構成具備了流動節(jié)奏美感。對于二維動畫游戲，可以用二維呈像數字化方法來模擬三維的形體，還能實現矛盾空間的視覺呈現，這些設計要借助數學公式，需要用到腳本語言如MAXScript等。

2.3 游戲動漫藝術設計的數字化三維構成路徑

利用電腦輔助三維構成設計，可以跳過傳統(tǒng)的路徑，不用草圖、和草模，直接用三維構思的空間思維，用三維軟件把所想表達出來。數字化三維形體塑造和空間構架在建模比實物草模制作要快，便于反復修改，而且不受材料限制，可以盡情發(fā)揮。同時，三維軟件可以結合程序腳本語言，對造型的排列、重復、漸變等空間規(guī)律可以用數學的方法解決，創(chuàng)造出數字美感韻律的構成。因此，數字化三維構成方法節(jié)省了設計表達所需時間，也不需要實際使用材料，既提高了設計的速度，也拓寬了設計思路。

游戲動漫本身就是數字化的，在設計制作過程中，已經用數字化的方法來實現三維空間和形體了。因此，在設計各種風格的產品作品時，從開始的原畫腳本設定，到三維場景、三維角色、三維道具等內容的制作完成，整個設計思路都是按照數字化的方法來完成，這樣省去了實物樣品制作的中間過程，可以不受材料費用、物理力學等限制，只要觀眾和玩家認可，就能夠在虛擬的世界里制作出來。三維造型的色彩光感還有肌理質感，通過材質設定繪制和燈光渲染等路徑來實現。在實際設計過程中，動畫和游戲都要有一個簡模測試，即在角色模型等制作過程中，由導演和動畫部門先用簡單的形體代替場景中的房屋、道具、角色等等，然后設定動畫和鏡頭變化，即用三維構成的語言來設定后期完整動畫的空間格局和形體運動，這也涉及到三維構成的動態(tài)變化，使其在時間的維度上得以發(fā)展，區(qū)別于傳統(tǒng)的工業(yè)設計、建筑設計等固定的三維空間形體。

對于二維動畫、游戲，還有模擬三維結構和形態(tài)的另一種設計思路，例如之前提到的2.5D游戲。這可以更加發(fā)揮數字化的優(yōu)勢，創(chuàng)造出不可能實現卻又好似真實的三維形態(tài)結構，如矛盾空間。這是用三維立體思維再借助二維圖形圖像數字規(guī)律這條路徑來創(chuàng)造更多的模擬三維構成。

對于游戲動漫的周邊產品設計，如今3D打印技術已經廣泛應用于樣品制作，將實物展示變得便捷。運用3D打印技術，原畫設計師們的設計可以制作出來，曾經的概念圖現在變?yōu)閷嵨锬Ｐ停绕涫菑碗s造型設計都能實現。還有數控切割、數碼雕刻等方式，可以創(chuàng)作多種材質的周邊產品和藝術品。這些都是數字化三維構成應用于動漫游戲周邊產品設計制作的有效路徑。

3 結語

數字化三維構成已經普遍應用于游戲動漫設計的各個環(huán)節(jié)，設計過程也是三維構成的創(chuàng)新創(chuàng)作過程。數字化方法的三維構成設計也為設計開拓了更多的發(fā)展軸向，例如動畫制作時時間軸向上的形態(tài)變化。

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