三維模型拓?fù)渑c布線

摘 要布線與拓?fù)洌撬茉?D模型的結(jié)構(gòu)線和輔助線，它是一個(gè)模型存在的根本，對(duì)于初學(xué)者在建模中經(jīng)常重要于考慮造型的準(zhǔn)確性，而忽略了布線的意義。本文通過(guò)分析各類模型布線要求及模型布線常見錯(cuò)誤，結(jié)合目前技術(shù)提出模型布線方法及技巧。

【關(guān)鍵詞】3D 建模 拓?fù)?布線

在 3D 建模里，拓?fù)洌═opology）概念，指的是多邊形網(wǎng)格模型的點(diǎn)線面布局、結(jié)構(gòu)、連接情況。拓?fù)鋵?duì)于多邊型建模模型是一個(gè)比較重要的進(jìn)階概念。如果 3D 模型只有型，雖能渲染出好的結(jié)果，但是如果沒(méi)有一個(gè)好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依然不能稱得上是一個(gè)好的模型。

如圖1可以看到，雖然兩個(gè)平面的外觀、大小是一樣的，但是內(nèi)部的頂點(diǎn)、邊線、面的排布方式卻不盡相同。右邊的平面內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅僅是平直的網(wǎng)格，左邊的卻復(fù)雜一些，平面、邊線圍繞中心部分，形成了一個(gè)環(huán)狀的結(jié)構(gòu)。創(chuàng)建一個(gè)模型，如果擁有良好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不僅模型布線外觀看起來(lái)比較干凈規(guī)整，還在很大程度上，改善了建模的工作效率，可以更快、更精確地進(jìn)行修改、操作模型的整體和細(xì)節(jié)，從而更好的反映這個(gè)物體的結(jié)構(gòu)特征。

1 各類模型布線要求

目前在3D角色建模中，一個(gè)角色完整的工作流程經(jīng)常先在ZBrush軟件中雕刻模型、然后拓?fù)洹⒄筓V、制作貼圖。但是ZBrush軟件雕刻好的模型常常不能直接使用要重新拓?fù)洌負(fù)鋾r(shí)又要考慮布線問(wèn)題。主要原因是首先，在ZBrush軟件中創(chuàng)建出來(lái)的模型由于面數(shù)過(guò)高而且網(wǎng)格布線混亂這樣對(duì)往下的工作造成很大影響，因此不能使用，那么就要進(jìn)行拓?fù)?，重新?chuàng)建一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)布線并且保持模型原貌。正確的結(jié)構(gòu)布線能幫助我們更好地完成往下的工作，特別是在制作貼圖和動(dòng)畫時(shí)所起的關(guān)鍵作用。

模型一般分為影視用模型（高模）和游戲用模型（低模）兩大類。低模又可分為網(wǎng)絡(luò)游戲模型和次時(shí)代游戲模型，兩者只存在精度和面數(shù)上的差別。

1.1 影視用模型（高模）

一般先是在三維軟件中建立一個(gè)虛擬場(chǎng)景，按照所要表達(dá)的要求建立好模型、燈光、動(dòng)畫等操作，完成后讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)算，渲染生成最終畫面。這樣就不需要顯卡及內(nèi)存進(jìn)行大量的即使演算，也不用考慮后臺(tái)服務(wù)器能承載多少玩家運(yùn)行此游戲，因此我們?cè)趧?chuàng)建模型時(shí)，布線要符合動(dòng)畫原理，以達(dá)到視覺(jué)效果為主，面數(shù)精度要高，細(xì)節(jié)要豐富，盡量避免三角面出現(xiàn)。

1.2 網(wǎng)絡(luò)游戲模型

網(wǎng)絡(luò)游戲要保證玩家的電腦運(yùn)行流暢，因此會(huì)對(duì)模型面數(shù)有著嚴(yán)格控制要求，面數(shù)一般會(huì)控制在400-2000之間。制作時(shí)只要遵循建?；驹瓌t，能表現(xiàn)出模型的輪廓，便可對(duì)模型任意拓?fù)?，可以大量使用三角面進(jìn)行低模制作，有效控制節(jié)省資源。

1.3 次時(shí)代游戲模型

次時(shí)代游戲模型的細(xì)節(jié)可以用法線貼圖表現(xiàn)，而在建模時(shí)要考慮的是需要進(jìn)行模型、貼圖、材質(zhì)等即時(shí)演算，因此把面放在最有用的地方，在不影響結(jié)構(gòu)、精度、比例情況下節(jié)省面數(shù)隨著PC硬件日新月異的更新?lián)Q代，游戲機(jī)的推陳出新，次世代游戲?qū)δＰ偷囊笠苍絹?lái)越高，單個(gè)角色面數(shù)過(guò)萬(wàn)也有。

2 模型布線常見錯(cuò)誤

在建模或重新布線時(shí)，往往因?yàn)榇笠馐韬鲈斐梢恍┬〉腻e(cuò)誤，這些小錯(cuò)誤足以影響模型的整體效果，如果不及時(shí)處理，后果不堪設(shè)想。下面根據(jù)雕刻時(shí)總結(jié)出的常見錯(cuò)誤，介紹幾種模型布線常見錯(cuò)誤。

2.1 不完整幾何體

不完整的幾何體指的是沒(méi)有完全閉合，模型上有開口的多邊形。

2.2 模型避免穿插

模型之間盡量避免穿插，意思是盡量不要讓一個(gè)模型插入另一模型，最好的做法是把重疊的部分刪除，把多個(gè)零件盡量做成一個(gè)模型，節(jié)省面數(shù)之余又能提升加載速度。

2.3 移除孤立頂點(diǎn)

孤立頂點(diǎn)指的是不構(gòu)成面的頂點(diǎn)，是多余出來(lái)的點(diǎn)，通常是制作時(shí)無(wú)意間復(fù)制了某個(gè)點(diǎn)從而造成錯(cuò)誤，孤立頂點(diǎn)也會(huì)對(duì)模型的最終效果產(chǎn)生影響，所以必須移除孤立頂點(diǎn)。

2.4 刪除重合面

兩個(gè)面重合，這個(gè)情況都是在制作過(guò)程中不小心復(fù)制了某個(gè)面而造成的，雖然問(wèn)不算嚴(yán)重，但為了避免影響最終效果，制作完成后一定要仔細(xì)檢查模型，確保沒(méi)有出錯(cuò)。

3 模型布線方法及技巧

3.1 影視用模型（高模）

3.1.1 布線的疏密依據(jù)

無(wú)論是游戲級(jí)角色還是電影級(jí)角色，布線的方法基本上都沒(méi)有太大區(qū)別，只是在疏密程度上有所不同，基本上可以遵循這樣的規(guī)律：運(yùn)動(dòng)幅度大的地方線條密集，這主要是為了能在做動(dòng)畫時(shí)，促使模型更自由的伸展運(yùn)動(dòng)，相反運(yùn)動(dòng)幅度小的區(qū)域用稀疏的線，包括頭蓋骨，部分關(guān)節(jié)較少運(yùn)動(dòng)的地方。

3.1.2 均等四邊形法

顧名思義，均等四邊形法要求線條垂直或平行骨骼走，線的排列規(guī)則、平均組成元素均是四邊形，由于面與面的大小均等，排列有續(xù)，因此在進(jìn)行后續(xù)的制作時(shí)，包括展開拓?fù)鋱D、給角色蒙皮以及添加肌肉變形等方面提供了很大的便利。

3.1.3 5星、3星、多邊面和三角面

由于模型需要圓滑的關(guān)系，高模在布線方面忌諱的東西要比低模多很多。高模在圓滑后，那些塑造形體時(shí)創(chuàng)建的三星，三角面，多星，多角面會(huì)嚴(yán)重影響模型的平滑度和伸展能力以及肌肉正常變形。因此在無(wú)法避免的情況下，將5星和3角面盡量藏置在肌肉運(yùn)動(dòng)幅度較小的地方或在主視線以外的地方。

人臉作為整個(gè)模型的核心部位，要求比其他部位更嚴(yán)格，要更加細(xì)致地對(duì)其進(jìn)行布線。眼眶和嘴部周圍的線圈越多，越利于肌肉的伸展和表情動(dòng)畫的制作。

3.1.4 一分三法

“一分三”主要用于由簡(jiǎn)單向復(fù)雜的過(guò)渡處理（漸增細(xì)節(jié)），勾勒處的布線如果不按照一分三的方法將線分下來(lái)，鼻翼的外形就很難被塑造出來(lái)。大腿處如不用此方法， 臀部線就不能進(jìn)行自由的動(dòng)畫變形。

說(shuō)完“一分三”法，這里要提一下“一分二”法。它們是有本質(zhì)上的區(qū)別的?！耙环侄狈ㄒ话阌糜诟淖兙€路的走向。臉部紅色勾勒的5星黃色勾勒的5星，它是由不同肌肉在交界時(shí)產(chǎn)生出來(lái)的，起到了分流造型的作用。無(wú)論是“一分二法”還是“一分三法”都是會(huì)產(chǎn)生5星。

3.2 網(wǎng)絡(luò)游戲模型（低模）

3.2.1 三角面的運(yùn)用

游戲低模與影視高模恰恰相反，高模一般會(huì)盡量避免出現(xiàn)三角面，三角面一般情況下會(huì)出現(xiàn)在較為平整的面上，而轉(zhuǎn)折較大的地方運(yùn)用三角面，會(huì)對(duì)模型平滑后的效果產(chǎn)生一定影響。相反，對(duì)低模來(lái)說(shuō)高模忌諱的東西卻是精簡(jiǎn)面和塑造形體的重要組成元素。低模布線的原則是：在盡可能少的面數(shù)下表現(xiàn)出盡可能豐富的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，仔細(xì)觀察模型的面數(shù)變化。

3.2.2 合理節(jié)省線段

游戲低模只要能夠滿足視覺(jué)、結(jié)構(gòu)造型要求，那么怎樣使用三角面都無(wú)限制，可以針對(duì)造型用的面，把所有對(duì)模型結(jié)構(gòu)造型不產(chǎn)生影響的點(diǎn)全部塌陷，達(dá)到面的精簡(jiǎn) 。

3.3 次時(shí)代游戲模型（低模）

3.3.1 布線規(guī)則

在準(zhǔn)備拓?fù)淠Ｐ颓埃紫攘私馇宄瞿Ｐ退拇笮?、結(jié)構(gòu)、細(xì)節(jié)，先根據(jù)大型去定出模型的比例，概括大形，根據(jù)走向清晰布線。

3.3.2 精簡(jiǎn)線段，點(diǎn)線共存

在能夠準(zhǔn)確表達(dá)結(jié)構(gòu)、形體的情況下以最少的面進(jìn)行表現(xiàn)，讓模型中的每條線都發(fā)揮出實(shí)質(zhì)性的作用。布線過(guò)密會(huì)給我們的貼圖控制造成一定的難度，尤其是游戲和動(dòng)畫模型。

3.3.3 正確處理三邊面、五邊面

在游戲建模中，三角面可以很好的表達(dá)轉(zhuǎn)折位置，只要不出現(xiàn)破面即可。但在制作需要運(yùn)動(dòng)的模型時(shí)就要多加考慮三邊面、五邊面的出現(xiàn)是否會(huì)影響往下的動(dòng)作環(huán)節(jié)。

3.3.4 養(yǎng)成良好的布線習(xí)慣

在不斷實(shí)踐過(guò)程中，要養(yǎng)成良好的布線習(xí)慣，首先把握好整體的大形、比例，從多個(gè)角度切換觀察、調(diào)整，隨時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題，做好游戲模型標(biāo)準(zhǔn)細(xì)致的表現(xiàn)設(shè)計(jì)，任何一個(gè)細(xì)小的地方也不要放過(guò)，哪怕是一個(gè)不顯眼的小零件。

4 拓?fù)浼记?/p>

塑造角色模型完成后開始進(jìn)行拓?fù)洌負(fù)鋾r(shí)注意以下技巧：

（1）拓?fù)淝跋壤砬逅悸?，分析好模型結(jié)構(gòu)布線的具體走向。

（2）減面后的低模另存一份，防止覆蓋最初的高模文件。

（3）拓?fù)鋾r(shí)候，由于兩邊的模型對(duì)稱，可以先將一半刪除，完成拓?fù)浜笤谔砑訉?duì)稱修改器即可，這樣有便于拓?fù)涔ぷ鳌?/p>

（4）給低模一個(gè)顯眼的顏色，便于識(shí)別高低模。

5 總結(jié)

模型布線原則：動(dòng)則均勻，靜則結(jié)構(gòu)。游戲模型布線時(shí)要注意的事項(xiàng)總結(jié)：

（1）由于低模不需要進(jìn)行網(wǎng)格平滑，所以不忌諱三角面、多星以及多面塑形。

（2）以最少的面來(lái)表現(xiàn)更多的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)折，并保證在相應(yīng)面數(shù)下邊緣盡可能的圓滑。

（3）平坦部分盡量減少面數(shù)，而為了減少鋸齒，表現(xiàn)圓潤(rùn)的效果，有起伏有弧度的部分則需要一定的面數(shù)。

（4）重疊部分的面完全沒(méi)必要?jiǎng)?chuàng)建出來(lái)。

（5）可動(dòng)畫的關(guān)節(jié)處要保證骨點(diǎn)處有足夠的伸展線，而受擠壓的地方（垂直骨骼的線）伸展線相對(duì)較少，這樣在彎曲時(shí)才不會(huì)破壞結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘日輝，趙偉明.ZBrush & 3ds Max游戲角色創(chuàng)作實(shí)戰(zhàn)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[2]張凡.3ds Max游戲角色動(dòng)畫設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[3]朱華西.基于Zbrush技術(shù)的次時(shí)代人物角色設(shè)計(jì)與制作研究[D].湖南大學(xué)，2015.

[4]孫源.探析三維游戲角色造型的布線技術(shù)[J].學(xué)園：學(xué)者的精神家園，2014.

作者簡(jiǎn)介

趙偉明（1979-），男，廣東省汕頭市澄海區(qū)人。工程碩士?，F(xiàn)為私立華聯(lián)學(xué)院講師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。

作者單位

私立華聯(lián)學(xué)院 廣東省廣州市 510663