計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與數(shù)字圖像技術(shù)設(shè)計(jì)在游戲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

南京信息工程大學(xué)藝術(shù)學(xué)院 張明曉

隨著電子硬件和技術(shù)水平的不斷更新，游戲畫面的品質(zhì)不斷提升，隨之增長的是游戲玩家對(duì)游戲的感官效果要求也更加嚴(yán)格。而這也激勵(lì)著游戲設(shè)計(jì)師通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和更加高水平的數(shù)字媒體技術(shù)，大力提升其效果。文章將對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和數(shù)字圖像藝術(shù)在游戲場景中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，希望能對(duì)游戲行業(yè)的發(fā)展有所助益。

游戲設(shè)計(jì)對(duì)于整體鏡頭畫面的展現(xiàn)有著至關(guān)重要的作用，可以說各處的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)制約著鏡頭畫面。拿場景來講，設(shè)計(jì)場景是依據(jù)場景空間的創(chuàng)意思維來安排鏡頭畫面中場景、視角的變化、鏡頭的運(yùn)動(dòng)軌跡以及場景氣氛效果的營造。不同風(fēng)格、質(zhì)量的場景也會(huì)影響到游戲劇情，比如古風(fēng)游戲中，想要達(dá)到寫實(shí)效果，前期建筑的規(guī)模和建筑的位置都要很嚴(yán)謹(jǐn)，才好匹配相對(duì)應(yīng)設(shè)定的古裝角色，游戲劇情也好依據(jù)前期這些場景設(shè)計(jì)來展開。

縱觀市面上現(xiàn)行的游戲，流行且有大量用戶基礎(chǔ)的游戲有很大的比例為國外輸入，尤其游戲場景以及細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)方面，能體現(xiàn)我國多元化美術(shù)風(fēng)格的作品寥寥無幾，作為一個(gè)有著豐厚歷史底蘊(yùn)，具備多彩藝術(shù)元素的國家，我們有義務(wù)突破思維定勢，利用獨(dú)有的設(shè)計(jì)美學(xué)及視角去推動(dòng)游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，由此，我借創(chuàng)作游戲過程中不可或缺的計(jì)算機(jī)和數(shù)字圖像技術(shù)來研究游戲設(shè)計(jì)[1]。

1 數(shù)字圖像技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)的普及以及技術(shù)的飛速提升，媒介衍生出很多交互途徑:文本、音頻、動(dòng)畫和視頻等，數(shù)字圖像也屬其中之一。早在20世紀(jì)60年代，美國JPL通過此項(xiàng)技術(shù)嘗試對(duì)探測器發(fā)回的月球圖片進(jìn)行一系列去噪、壓縮、圖像增強(qiáng)等圖像處理，并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)繪制出了地形圖，后續(xù)更是依靠此技術(shù)形成彩色圖和鑲嵌圖，為人類探索研究更多領(lǐng)域奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而在游戲設(shè)計(jì)中，數(shù)字圖像技術(shù)因其再現(xiàn)性好、靈活性高、處理精度高、適用面廣等特點(diǎn)，更能給予人們大量信息，并且更為方便直觀易懂，越來越得到更廣泛和大量的應(yīng)用[2]。

2 數(shù)字圖像技術(shù)設(shè)計(jì)在游戲中的應(yīng)用

2.1 數(shù)字圖像技術(shù)之游戲場景

游戲場景作為構(gòu)成元素之一在游戲中是不可或缺的，場景設(shè)計(jì)需要使用構(gòu)成的思維方式將游戲場景各元素巧妙結(jié)合，創(chuàng)造出符合游戲設(shè)定的場景。游戲場景的設(shè)計(jì)一般要先將復(fù)雜的場景組合打散、分解，化繁為簡，為了場景不顯得單調(diào)和雜亂無章，通常還要加以小物件點(diǎn)綴，以創(chuàng)造更加寫實(shí)效果。為了豐富游戲畫面的層次感，增強(qiáng)玩家的代入感、場景的空間感和透視感，設(shè)計(jì)人員一般優(yōu)先選擇將自然場景融入游戲場景中，如雷電、云霧、烈日等天空?qǐng)鼍?；山脈、森林、沙漠等陸地場景；河流、瀑布、海浪等水上場景。除了自然場景，還有人工場景，即人為設(shè)計(jì)建造的場景，其包括室內(nèi)場景，如書房、客廳、棋牌室等；室外場景，如橋梁、房屋、街道、汽車等。Maya是構(gòu)建游戲場景重要工具之一，前期可以建造出不同年代、不同風(fēng)格的建筑物、家具、工具等，后續(xù)按照游戲最初預(yù)想設(shè)定結(jié)合，可直觀地向玩家表達(dá)出游戲的年代背景及風(fēng)格[3]。

2.2 數(shù)字圖像游戲元素設(shè)計(jì)

2.2.1 角色輪廓與畫面節(jié)奏

大多游戲中會(huì)有不同身型、性別等一系列不同特點(diǎn)的角色，所以在輪廓設(shè)計(jì)方面，通常在設(shè)計(jì)單個(gè)游戲角色前期會(huì)突破其老舊固有的輪廓，創(chuàng)意勾畫出很多主體不變形態(tài)千變?nèi)f化的輪廓，加以灰色調(diào)形成剪影，后期利用Maya、Zbrush逐一建模拓?fù)洳⒕弈笤?。畫面的?jié)奏體現(xiàn)在其整體布局的疏密程度，拿道路的設(shè)計(jì)來說，應(yīng)先考慮小路所處的游戲環(huán)境與其被利用重點(diǎn)程度，野外動(dòng)作類的環(huán)境中有裝備可撿的必經(jīng)之路可適當(dāng)降低植被覆蓋率，且一般設(shè)計(jì)的較為平坦；經(jīng)營策略類環(huán)境則不同，大多屬于跑酷類游戲，道路設(shè)置正常障礙，符合現(xiàn)實(shí)即可。

2.2.2 數(shù)字圖像之色彩搭配

市面上受大眾歡迎，銷量頗高的很多游戲，其成功原因之一就是其接近完美的色彩搭配，開發(fā)者們深知玩家如果長時(shí)間專注于單一色彩或是色差變化極小的圖像，會(huì)出現(xiàn)視覺疲勞，甚至對(duì)此款游戲產(chǎn)生厭煩情緒。而想避免或改善這種情況，色彩是有效的治愈方式之一，同樣的場景及構(gòu)圖，運(yùn)用完全不同的色彩搭配營造出截然不同的色彩氛圍，會(huì)給人以不同的心里感受；好的色彩搭配也會(huì)讓場景整體層次在視覺上更清楚，不同關(guān)卡之間改變背景顏色在視覺上也會(huì)更有區(qū)分感，玩家更容易感受到游戲的深度和變化（例如:Smash Hit），導(dǎo)引玩家視點(diǎn)集中在策劃者設(shè)計(jì)好，想要被注意到的重要的點(diǎn)上。所以在游戲場景設(shè)計(jì)中，顏色的選取與搭配，亮度所占比例，在設(shè)計(jì)過程中都要注意[4]。

2.2.3 氣氛烘托之光源作用

同樣的游戲，同樣的色彩搭配，氣氛不同，給予玩家的游戲體驗(yàn)不同，整個(gè)游戲奠定的基調(diào)也不同，而根本影響因素就是光源。光源的類型、光度以及光照范圍的大小都會(huì)影響到游戲氣氛。自然光在游戲光源類型中屬于基礎(chǔ)光源，一般為了更加寫實(shí)，后期會(huì)調(diào)節(jié)飽和度、亮度等來配合游戲烘托氣氛。不同類型、風(fēng)格的游戲需要不同的氣氛，除了自然光始終作用于整個(gè)游戲環(huán)境中，還應(yīng)有大氣、雨滴、火苗等進(jìn)行輔助，使整個(gè)環(huán)境生動(dòng)寫實(shí)。人為環(huán)境中街市需要相對(duì)暖色調(diào)的光源突顯熱鬧繁華氣氛，空巷中忽明忽暗的破舊路燈帶來緊張靜謐，洗衣房這種的房間則需要冷色調(diào)彰顯枯燥氛圍等。

在整個(gè)游戲基本完成的收尾階段，設(shè)置主光源固然重要，但添加大小、類型、光照范圍、強(qiáng)弱不同，具有顏色傾向的輔助光源點(diǎn)綴的重要性也不可忽略，有時(shí)候輔助光源才是一個(gè)好游戲氣氛的細(xì)節(jié)體現(xiàn)，屬游戲的賣點(diǎn)之一。圖1城堡相對(duì)下層的角度中分設(shè)了冷、暖兩種光源，突然的由明轉(zhuǎn)暗，制造出緊張氣氛，指引玩家走指定的路線，拿到線索。這種布光方法可以很好的刺激到玩家感官，激起好奇心，從而提高游戲運(yùn)行效率。

圖1 實(shí)例場景制作成圖Fig.1 The example scene is made into a picture

3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在游戲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以幫助設(shè)計(jì)人員快速完成前期的美工制作以及后期的動(dòng)畫開發(fā)。目前，比較常用的計(jì)算機(jī)游戲三維開發(fā)軟件有3Ds Max、Maya，二維有Photoshop、Painter等。下面只對(duì)Maya在游戲藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析[5]。

Maya軟件是3D標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工具之一，其本身具備角色制作能力，隨著開發(fā)者不停地更新其性能，Maya照比最初代大大提高了電影、電視、游戲等領(lǐng)域開發(fā)、設(shè)計(jì)、創(chuàng)作的工作效率，比如新的運(yùn)算法提高了性能，新的HLSL著色工具和硬件著色API可以很大提升游戲的寫實(shí)效果，在角色創(chuàng)建和骨骼動(dòng)畫方面的制作也更具彈性。目前，Maya軟件在諸多3D領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，如網(wǎng)游、影視動(dòng)畫制作、園林建筑設(shè)計(jì)等。在本文的游戲設(shè)計(jì)中，Maya通常被作用于建造室內(nèi)外精細(xì)模型及人物骨骼綁定、動(dòng)畫制作等方面。而Maya軟件之所以能在很多個(gè)領(lǐng)域如此受歡迎并得到廣泛的應(yīng)用，與其自身所具備的各種強(qiáng)大功能有著密不可分的關(guān)聯(lián)。建造與修改相輔相成，由此設(shè)計(jì)人員能夠快速完成前期模型的建造，如圖2所示。

想做好一個(gè)游戲，前期的模型效果圖至關(guān)重要，是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)構(gòu)思的形象具體化。但單看圖紙是不夠直觀的，如果想要看到精細(xì)模型的材質(zhì)貼圖及最后整體的空間感，就需要借助對(duì)應(yīng)的三維軟件來展現(xiàn)，而Maya軟件的很多功能恰好可以實(shí)現(xiàn)這一想法。可以看到圖3客廳中的所有物體，大到墻體，小到電視按鍵，都是充分利用了Maya軟件的建模功能。前期借助基礎(chǔ)造型中的立方體，按照效果圖對(duì)建筑物中每一面墻體的實(shí)心部分進(jìn)行大致創(chuàng)建，后期設(shè)計(jì)人員通過變形、倒角、軟化邊等工具，再進(jìn)行一些收尾操作，便可在較短的時(shí)間內(nèi)完成大致游戲所需模型的制作。室內(nèi)類型游戲中，墻體部分永遠(yuǎn)是游戲前期建模的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一，因其面數(shù)多，所需數(shù)量大，故多建好一個(gè)以此復(fù)制多個(gè)，通過旋轉(zhuǎn)、擠壓，對(duì)墻面上設(shè)計(jì)好需要凹進(jìn)去的部位進(jìn)行收縮、倒角或添加循環(huán)邊等工具平衡細(xì)節(jié)，如圖3中的沙發(fā)、臺(tái)階、扶手等[6]；游戲一般以大模型為主，所以裝飾物都是比較小的模型，意在完美效果，豐富玩家感官體驗(yàn)。但在具體創(chuàng)建過程中，由于需求較大，數(shù)量較多，所以需要設(shè)計(jì)人員反復(fù)創(chuàng)建和修改，一些相對(duì)簡單的模型，利用Maya軟件基礎(chǔ)修改工具調(diào)整便可完成；而稍顯復(fù)雜的，可以采取外部導(dǎo)入的方法，從模型庫中選取所需的模型，將其下載導(dǎo)入至已初步建好的模型組中，通過Maya進(jìn)行簡單修改整合，基本就可以滿足游戲設(shè)計(jì)要求，這樣既省時(shí)省力，也提高了團(tuán)隊(duì)效率。

圖3 室內(nèi)客廳場景Fig.3 Indoor living room scene

4 結(jié)語

對(duì)于游戲的定義有很多種不同說法，荷蘭學(xué)者胡伊青定義其為在某一固定時(shí)空范圍內(nèi)進(jìn)行的一種消遣活動(dòng)，雖然自由卻也有一定約束力；《高級(jí)漢語大詞典》中有“戲劇”“結(jié)交”等解釋；而黃進(jìn)則在《論兒童游戲中游戲精神的衰落》中將其定義為“享樂和發(fā)展”。不同的定義承載了游戲的多元性，增添其神秘感，而日益強(qiáng)大的數(shù)字圖像技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)可將娛樂性、競技性、互動(dòng)性、仿真性融為一體，逐漸為世人揭開其神秘面紗。