數(shù)字雕刻在“次世代”游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

熊琨 郗彩蓮

摘要：文章旨在研究數(shù)字雕刻技術(shù)應(yīng)用于角色扮演游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)方法，解決目前大部分次時(shí)代游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)風(fēng)格單一化、平面化、缺少視覺(jué)特色等問(wèn)題。文章先介紹了數(shù)字雕刻技術(shù)應(yīng)用于“次世代”游戲的優(yōu)勢(shì)，而后提出清晰的設(shè)計(jì)思路與制作流程，再通過(guò)游戲?qū)嵗龑⒂螒驁?chǎng)景建模、雕刻、搭建、渲染等設(shè)計(jì)與制作方法一一闡述。數(shù)字雕刻技術(shù)可提高“次世代”游戲的體驗(yàn)感、視覺(jué)美感、文化傳播效果，也為以后的次時(shí)代游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)的多樣化呈現(xiàn)，提供了新的思路與方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)字雕刻;次世代游戲;場(chǎng)景設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP37? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）11-0102-03

受到了第三次工業(yè)革命的影響，數(shù)字化藝術(shù)作為一門新興的藝術(shù)形式，正處于蓬勃發(fā)展階段。其不斷發(fā)展、延伸了如今的娛樂(lè)方式。諸如游戲、影視、繪畫(huà)等，都有數(shù)字藝術(shù)的身影。尤其近年來(lái)的數(shù)字游戲，將大量數(shù)字藝術(shù)應(yīng)用到了其中，并且逐漸演化出了“次世代”概念[1]。再如《黑暗之魂》《使命召喚》《刺客信條》等國(guó)外現(xiàn)象級(jí)游戲橫空出世，“次世代”概念逐漸深入人心，并且引起世界范圍內(nèi)的游戲玩家以及游戲行業(yè)者的關(guān)注。

文章主要介紹數(shù)字雕刻技術(shù)在次世代角色扮演游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在深入調(diào)查次世代游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)市場(chǎng)普遍存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)主要存在場(chǎng)景設(shè)計(jì)單一化、場(chǎng)景設(shè)計(jì)平面化、缺少視覺(jué)特色等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，筆者分析了數(shù)字雕刻技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)的思路，結(jié)合實(shí)例介紹了詳細(xì)的制作方法。

1 次世代游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀

“次世代”這個(gè)詞翻譯自“Next Genetation”，這是在2006年伴隨著索尼公司的PS3及微軟公司的XBox 360推出之后誕生的詞匯?！按问来边@個(gè)詞語(yǔ)是日文字面的意思，指的是“下一代的”或者“即將到來(lái)的”[2]。“次世代”概念的出現(xiàn)是顛覆性的，將傳統(tǒng)上游戲畫(huà)面全部顛覆。同時(shí)也暴露了如今游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)存在的若干問(wèn)題。

1.1 場(chǎng)景設(shè)計(jì)單一化

場(chǎng)景設(shè)計(jì)的主要目的在于豐富游戲內(nèi)容、統(tǒng)一游戲視覺(jué)設(shè)計(jì)語(yǔ)言、增添可玩性[3]。當(dāng)前游戲市場(chǎng)中，大量的游戲在設(shè)計(jì)過(guò)程中，并未加深對(duì)游戲的場(chǎng)景設(shè)計(jì)。游戲體量不大的網(wǎng)游尚可以使用單一化場(chǎng)景減輕游戲運(yùn)營(yíng)的工作量，當(dāng)游戲體量增加時(shí)，場(chǎng)景設(shè)計(jì)不足的缺點(diǎn)格外突出。單一場(chǎng)景帶來(lái)的視覺(jué)與審美疲勞、可玩性降低、探索內(nèi)容結(jié)束等都會(huì)快速消磨玩家熱情，這個(gè)問(wèn)題在獨(dú)立游戲中尤其顯著。

1.2 場(chǎng)景設(shè)計(jì)平面化

場(chǎng)景設(shè)計(jì)平面化多見(jiàn)于橫版游戲，使用單一化的圖片充當(dāng)背景。“次世代”流程下的游戲場(chǎng)景制作，多用于拓展游戲內(nèi)容，增加玩家的游戲時(shí)長(zhǎng)，并使得玩家具有較好的游戲體驗(yàn)。平面化的游戲場(chǎng)景，難以提供內(nèi)容讓玩家挖掘、同時(shí)拓展性也較小，容易擾亂玩家讀取游戲內(nèi)容。當(dāng)增加游戲內(nèi)容時(shí)，平面化的場(chǎng)景會(huì)導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)多個(gè)不同風(fēng)格的場(chǎng)景來(lái)回切換。視覺(jué)上的紊亂，會(huì)使玩家在游戲體驗(yàn)過(guò)程中失去游戲指引，增加無(wú)效游戲時(shí)長(zhǎng)，導(dǎo)致交互體驗(yàn)“疲勞化”的結(jié)果。

1.3 缺少視覺(jué)特色

國(guó)內(nèi)有大量游戲在場(chǎng)景設(shè)計(jì)視覺(jué)方面特征丟失，導(dǎo)致玩家對(duì)游戲地圖快速建立印象的能力丟失、地圖同化嚴(yán)重，辨識(shí)度低、與游戲主要基調(diào)不匹配。特別是對(duì)鮮為人知的文化傳承，眾多游戲難以做到準(zhǔn)確傳遞與呈現(xiàn)，導(dǎo)致只有“著名”的文化才能被完美呈現(xiàn)，而我國(guó)大量的其他傳統(tǒng)文化難以在游戲中看到。缺少視覺(jué)特色的游戲場(chǎng)景，正在漸漸地消耗玩家的耐心，帶來(lái)不佳的游戲體驗(yàn)。

2 數(shù)字雕刻在“次世代”游戲中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

“次世代”游戲以3A作為自身的賣點(diǎn)，3A可以是“A lot of money（大量的金錢） 、A lot of resources（大量的資源） 、A lot of time（大量的時(shí)間） ”也可以是“高體量、高成本、高質(zhì)量”。無(wú)論哪一個(gè)，都意味著游戲開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)精度、設(shè)計(jì)、視覺(jué)語(yǔ)言的高要求?！按问来碧岣哂螒虻馁|(zhì)量，場(chǎng)景占據(jù)極高的權(quán)重。如正在開(kāi)發(fā)中的游戲《黑神話：悟空》于2021年8月20日發(fā)布的UE5實(shí)機(jī)演示中，開(kāi)幕的場(chǎng)景就是還原重慶寶頂山大足石刻，實(shí)機(jī)演示中的連續(xù)場(chǎng)景變換，能看到很多的風(fēng)格統(tǒng)一，精彩異常的游戲場(chǎng)景。這些場(chǎng)景便是基于數(shù)字雕刻技術(shù)與掃描技術(shù)進(jìn)行制作的。在這個(gè)實(shí)機(jī)演示短片中能看到的不僅是對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的還原，還有基于現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的再設(shè)計(jì)，將西游記的宏大背景，諸天神佛與游戲設(shè)計(jì)的背景故事結(jié)合，以星宿塑像、石刻、壁畫(huà)，建筑外觀等作為隱藏信息，還原原著橋段的同時(shí)又創(chuàng)造出獨(dú)立的游戲背景。

不難看出，數(shù)字雕刻在“次世代”的應(yīng)用上有兩大鮮明的特點(diǎn)：高精度的還原與自由發(fā)散的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，配合游戲的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，與視覺(jué)引導(dǎo)，將游戲的場(chǎng)景設(shè)計(jì)進(jìn)行整體提升。

3 基于數(shù)字雕刻的“次世代”游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)的思路

隨著國(guó)內(nèi)游戲市場(chǎng)快速膨脹，“次世代”流程迅速普及，游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)的需求大幅增加。隨著各類游戲的美術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)步，對(duì)高精度場(chǎng)景的需求量逐年增大。數(shù)字雕刻的應(yīng)用是發(fā)展趨勢(shì)，將數(shù)字雕刻技術(shù)引入“次世代”流程，可兼顧面數(shù)與精度的問(wèn)題，這一思路在未來(lái)數(shù)年內(nèi)，將會(huì)在游戲市場(chǎng)快速發(fā)展，成為主流游戲場(chǎng)景制作技術(shù)。

3.1 依據(jù)游戲主題搭建場(chǎng)景

依據(jù)游戲的美術(shù)設(shè)定進(jìn)行主題設(shè)計(jì)，是游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)的第一步。根據(jù)游戲故事與歷史大背景，在設(shè)計(jì)場(chǎng)景之初確定的主題。比如：游戲《湘西異聞錄》中，湘西本地少數(shù)民族多居住在高山密林間，建筑以聚族而居，因地制宜為主要特點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)之初，需要尋找大量調(diào)研與資料收集，并結(jié)合古代建筑的書(shū)籍，以確定建筑的風(fēng)格。再通過(guò)研究古代湘西紋飾等相關(guān)書(shū)籍，對(duì)建筑上的細(xì)節(jié)、圖案與紋理等進(jìn)行推敲與再設(shè)計(jì)。將當(dāng)?shù)匚幕械囊恍┰亟Y(jié)合到場(chǎng)景設(shè)計(jì)中，如花卉、蝴蝶、紋飾等具有代表性的元素融入，豐富場(chǎng)景細(xì)節(jié)，確定場(chǎng)景主題。

3.2 場(chǎng)景造型細(xì)節(jié)雕刻

場(chǎng)景的造型細(xì)節(jié)雕刻，是對(duì)游戲場(chǎng)景中包括建筑、自然環(huán)境、工具道具等的造型與細(xì)節(jié)雕刻。這些場(chǎng)景造型中，考究的紋理、寫實(shí)的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)，搭配光線與特效，將游戲中劇情化的內(nèi)容告知玩家，為游戲與玩家之間建立起了紐帶。運(yùn)用MAYA等多邊形軟件構(gòu)造基本造型，通過(guò)ZBrush等雕刻軟件在基本造型的基礎(chǔ)上添加細(xì)節(jié)，把紋飾、紋理、自然磨損等細(xì)節(jié)通過(guò)筆刷，Alpha通道制作。

3.3 次世代流程的銜接

得到高精度模型后，在保證布線的合理性下，對(duì)高模進(jìn)行概括，多邊形概括性體結(jié)構(gòu)后，便可以得到低模，這也就是在游戲中真正運(yùn)作的模型資產(chǎn)。但想要將模型資產(chǎn)真正地應(yīng)用到游戲引擎中，還需要對(duì)模型進(jìn)行分UV拆分，沿著模型的線進(jìn)行裁切，將三維的信息記錄到二維平面中。把光照信息、曲率、法線等烘焙到低模上，使其具有高模的細(xì)節(jié)。最后是PBR材質(zhì)貼圖，基于真實(shí)物理光照信息的材質(zhì)貼圖，使資產(chǎn)的視覺(jué)效果更上一個(gè)臺(tái)階。經(jīng)過(guò)上述步驟后，模型才能作為真正的游戲資產(chǎn)，在游戲開(kāi)發(fā)過(guò)程中被靈活應(yīng)用起來(lái)。

3.4 引擎中的布置與渲染

通過(guò)前文中提到的場(chǎng)景排布，安插模型的位置，隨后根據(jù)游戲引導(dǎo)機(jī)制的設(shè)計(jì)，將場(chǎng)景中的可活動(dòng)范圍，通過(guò)其他的道具資產(chǎn)進(jìn)行分割。將視覺(jué)設(shè)計(jì)模塊與游戲設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行整合，添加道具、豐富細(xì)節(jié)。然后是渲染，例如知名游戲《行尸走肉》采用的是歐美風(fēng)格化的建模與渲染方式，通過(guò)添加大量的暗調(diào)顏色讓整個(gè)游戲的視覺(jué)效果呈現(xiàn)出壓抑的氛圍。國(guó)產(chǎn)游戲《崩壞3》《原神》等采用的是日式風(fēng)格的三渲二效果，采用了大量的發(fā)光效果與亮調(diào)來(lái)強(qiáng)調(diào)游戲中各式主題的美麗場(chǎng)景。采用數(shù)字雕刻得到的資產(chǎn)在搭建場(chǎng)景過(guò)程中，結(jié)合主題、視覺(jué)效果等，確定渲染風(fēng)格、光照，并通過(guò)游戲引擎添加后期效果，以此完成整個(gè)游戲的場(chǎng)景渲染。

4 “次世代”游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)實(shí)踐

三維游戲作為新型的藝術(shù)形式快速崛起，并逐漸充斥大眾生活的閑暇時(shí)間，而傳統(tǒng)游戲中的游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)思路逐漸無(wú)法滿足廣大玩家的需求，時(shí)常會(huì)導(dǎo)致游戲玩家體驗(yàn)不佳[4]。筆者會(huì)通過(guò)游戲《湘西異聞錄》為實(shí)例，介紹數(shù)字雕刻在“次世代”游戲場(chǎng)景視覺(jué)展現(xiàn)上的優(yōu)勢(shì)。

4.1《湘西異聞錄》場(chǎng)景設(shè)計(jì)風(fēng)格設(shè)定

《湘西異聞錄》的游戲主題湘西嘗新節(jié)，此節(jié)日在湘西本地的文化中象征豐收與喜悅的節(jié)日，又有著神話傳說(shuō)作為背景，節(jié)日本身具有一定的神話色彩。因此，場(chǎng)景設(shè)計(jì)的基調(diào)是一個(gè)充滿生機(jī)的、具有神秘感的、桃花源般的開(kāi)放場(chǎng)景。開(kāi)發(fā)過(guò)程中，圖案與造型的設(shè)計(jì)思路取自湘西的本地建筑以及一些神話志怪的插畫(huà)集，如《山海經(jīng)》等書(shū)籍。將古代湘西地區(qū)少數(shù)民族的聚居村落設(shè)定為桃花源，通過(guò)添加志怪的雕塑、本地民俗中美好的象征花卉、蝴蝶等道具，整個(gè)游戲的主題設(shè)計(jì)風(fēng)格自然、神秘。

4.2 場(chǎng)景建筑與環(huán)境的布置與造型設(shè)計(jì)

場(chǎng)景的排布，參考了網(wǎng)絡(luò)上與湘西聚落相關(guān)的圖像與照片，并結(jié)合現(xiàn)代村落的房屋排布模式，來(lái)構(gòu)建場(chǎng)景大型的排列[5]。調(diào)試出符合游戲引導(dǎo)、視覺(jué)語(yǔ)言設(shè)計(jì)的場(chǎng)景，之后便是造型。場(chǎng)景的大型排列只是確定了游戲的活動(dòng)范圍，真正的美術(shù)表現(xiàn)，還是需要靠模型的造型支撐。通過(guò)在建筑上賦予不同的屬性，為整個(gè)場(chǎng)景添加情緒。把具有含義的特色裝飾加在建筑上，如象征平靜的蓮池、象征長(zhǎng)久的樹(shù)、象征祥瑞的云紋等。為了豐富場(chǎng)景，使整個(gè)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)與主題統(tǒng)一，可以在雕刻的過(guò)程中添加上瓦當(dāng)?shù)幕y、門框的裝飾板、房梁的刻紋以及房頂?shù)娜皤F雕塑等物，不破壞場(chǎng)景的整體美術(shù)風(fēng)格。

4.3 場(chǎng)景模型UV拆分與法線烘焙

雕刻完成的高模資產(chǎn)，通過(guò)多邊形建模軟件完成拓?fù)?，合理調(diào)整布線后得到低模。隨后在Rizom UV中拆分UV（如圖1所示） ，筆者的項(xiàng)目中為了使整體的效率提高，采用的是UIDM（多象限UV） 方案，隨后便是在八猴中烘焙AO、曲率、高度以及ID把高模細(xì)節(jié)烘焙到低模上（如圖2所示） ，利用ID對(duì)低模進(jìn)行圖層區(qū)分。完成烘焙后，將低模導(dǎo)入Substance Painter中，對(duì)模型進(jìn)行貼圖繪制。參考湘西地區(qū)傳統(tǒng)的紋理紋飾，根據(jù)ID貼圖與UV，將相應(yīng)材質(zhì)繪制在建筑模型的不同位置上，并對(duì)貼圖上的細(xì)節(jié)紋理進(jìn)行混合調(diào)整，制作湘西地區(qū)獨(dú)特的花紋、建筑用材、建筑配色等，使整體紋理更具有真實(shí)性。同時(shí)為了強(qiáng)化模型中被賦予的情感，可以在配色中融入一些色彩的語(yǔ)言，提升場(chǎng)景的表達(dá)能力，最后導(dǎo)出PBR流程下基于specular-gloss計(jì)算的貼圖。

4.4 整體布局與引擎渲染

得到制作完成的低模資產(chǎn)后，導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中，替換Block時(shí)使用的方塊，隨后參考湘西當(dāng)?shù)丨h(huán)境，對(duì)自然環(huán)境、地理地貌等做出調(diào)整，調(diào)試出合理的游戲場(chǎng)景外的背景環(huán)境。最后是渲染與后期的內(nèi)容，游戲場(chǎng)景的視覺(jué)效果都會(huì)在這一步進(jìn)行結(jié)合，添加場(chǎng)景的后期效果，如空氣中的灰塵、飛舞的蝴蝶粒子特效、場(chǎng)景整體的濾鏡等。再通過(guò)Unity 3D進(jìn)行場(chǎng)景的整體渲染，烘焙光線信息，添加場(chǎng)景中的貼花，并利用shader編寫對(duì)最后的視覺(jué)效果進(jìn)行調(diào)試。因?yàn)橛螒蛘w的基調(diào)是寫實(shí)的，在渲染的過(guò)程中，將畫(huà)面盡可能地朝著寫實(shí)的方向調(diào)整，以此契合游戲整體的美術(shù)風(fēng)格（如圖3所示） 。

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字雕刻技術(shù)在“次世代”三維游戲的場(chǎng)景設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以提高“次世代”游戲的體驗(yàn)感、視覺(jué)美感、藝術(shù)文化表達(dá)效果，可以很好地解決游戲市場(chǎng)中存在的游戲場(chǎng)景單一化、平面化的問(wèn)題。當(dāng)前游戲的市場(chǎng)中，使用數(shù)字雕刻的“次世代”流程場(chǎng)景設(shè)計(jì)依然是較少的，但是在玩家審美上升、游戲?qū)ξ幕瘋鞑サ木薮笞饔?、游戲設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的進(jìn)步，以及游戲內(nèi)容設(shè)計(jì)尋求新方向的趨勢(shì)下，更高精度的“次時(shí)代”游戲場(chǎng)景是受青睞的。數(shù)字雕刻技術(shù)為“次時(shí)代”游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)、角色設(shè)計(jì)在內(nèi)的游戲內(nèi)容帶來(lái)更多的可能性。

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收稿日期：2021-12-20

基金項(xiàng)目：2021年廣東省大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項(xiàng)資金“攀登計(jì)劃”項(xiàng)目（科技發(fā)明制作類） ：基于Unity3D的湘西傳統(tǒng)節(jié)日文化三維游戲設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)（項(xiàng)目編號(hào)：pdjh2021b0554） ;2021年廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目：基于 Unity3D 的湘西傳統(tǒng)節(jié)日文化三維游戲設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)（項(xiàng)目編號(hào)：2021041）? ;2020年度廣東省普通高校青年創(chuàng)新人才項(xiàng)目：敦煌莫高窟壁畫(huà)藝術(shù)在沉浸式虛擬3D游戲中的應(yīng)用設(shè)計(jì)研究（2020WQNCX073）

作者簡(jiǎn)介：熊琨（2000—） ，男，廣東廣州人，本科，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體技術(shù)、數(shù)字游戲設(shè)計(jì);通信作者：郗彩蓮（1987—） ，女，廣東廣州人，碩士，講師，高級(jí)商業(yè)美術(shù)設(shè)計(jì)師，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體技術(shù)、視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)。