3D建模在魚(yú)類(lèi)圖鑒制作中的實(shí)際運(yùn)用

沈禹羲

地鮮莫過(guò)于筍，河鮮莫過(guò)于魚(yú)，魚(yú)早已擺上尋常百姓家的餐桌。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不再簡(jiǎn)單地把魚(yú)作為一種食物去看待，而是探索出更多的魚(yú)文化，開(kāi)發(fā)出更多的觀(guān)賞魚(yú)和魚(yú)類(lèi)衍生品。

目前國(guó)內(nèi)水生生物的相關(guān)資料大多以照片和手繪為主，三維的圖鑒卻比較少見(jiàn)。這套魚(yú)類(lèi)3D圖鑒系列的特色就是通過(guò)三維建模和后期渲染，帶給大家一種全新的視覺(jué)體驗(yàn)，主要涵蓋了8個(gè)大類(lèi)104個(gè)種（亞種、品種），共116組圖片，包括大宗淡水魚(yú)及其近似種、選育種，共16種（品種）16組圖片，如青魚(yú)、草魚(yú)、鰱魚(yú)、鳙魚(yú)等；常見(jiàn)本土特色養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)，共6種7組圖片，如鱖、黃顙魚(yú)、烏鱧等；外來(lái)養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)，共17種18組圖片；外來(lái)觀(guān)賞魚(yú)類(lèi)，共14種17組圖片，如豹紋翼甲鲇、須唇角魚(yú)、血鸚鵡等；一些典型的珍稀和瀕危魚(yú)類(lèi)，共6種6組圖片，既有現(xiàn)存的鳤、巖原鯉、長(zhǎng)吻鮠等，也有大家熟知但是已經(jīng)很難見(jiàn)到的白鱘、鯮；土著經(jīng)濟(jì)物種，共20種21組圖片；我國(guó)的小型原生魚(yú)類(lèi)，共15種21組圖片，如各種鳑鲏、大鰭鳋、棒花魚(yú)、黑鰭鳈、華鳈等常見(jiàn)的具有觀(guān)賞價(jià)值的小型魚(yú)類(lèi)；河口和海洋魚(yú)類(lèi)，共10種10組圖片，如鯔、鯪、中國(guó)花鱸等常見(jiàn)魚(yú)類(lèi)。

本次制作全部使用瑪雅手工建模，沒(méi)有ZBrush雕刻和烘焙高低模流程，所有模型均為低模，并非高面數(shù)掃描的模型。絕大多數(shù)布線(xiàn)都比較合理，為橫平豎直的“井”字形四邊面，魚(yú)鰭部分含有一定的三角面。整體的建模面數(shù)大約每件兩三千面，多的有四五千面，很少突破一萬(wàn)面。在UV的分配上，盡量實(shí)現(xiàn)最大化，每條魚(yú)都擁有一套單獨(dú)的貼圖。整體設(shè)計(jì)科學(xué)規(guī)律，貼圖接縫隱蔽，UV拉伸較少，重點(diǎn)部位能做到清晰表現(xiàn)。在魚(yú)類(lèi)細(xì)節(jié)上，本次建模也基本有所展示，像魚(yú)眼和胸、腹鰭都是單獨(dú)制作的。在無(wú)光條件下，輪廓比較清晰，重要的立體特征都有所表現(xiàn)。全程建模沒(méi)有插片，可支持單面顯示而不穿幫，后期可以用于博物館線(xiàn)上科普展示、動(dòng)畫(huà)片等文化產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)。

本次建模的步驟比較煩瑣，經(jīng)過(guò)5年多的摸索，現(xiàn)已形成一套較為成熟的制作流程。我使用的是多邊形建模，早些年各部件主要都是從box開(kāi)始拉起，現(xiàn)在隨著技術(shù)的提升，多采用攝像機(jī)方向映射法進(jìn)行勾線(xiàn)建模，通過(guò)不斷布線(xiàn)來(lái)增加對(duì)模型框架的支撐，使整個(gè)魚(yú)體逐漸膨脹起來(lái)，豐富了魚(yú)體的細(xì)節(jié)和飽滿(mǎn)程度。加線(xiàn)時(shí)，保證線(xiàn)與線(xiàn)之間的距離大致平均，橫豎四條線(xiàn)形成的四邊形盡量方正，布線(xiàn)時(shí)沒(méi)有過(guò)多扭曲，最大限度地順著魚(yú)的外形結(jié)構(gòu)去排布。

排線(xiàn)時(shí)將自動(dòng)加環(huán)線(xiàn)和手工加線(xiàn)相結(jié)合，靈活變化，通過(guò)前后左右上下及自由七個(gè)視角進(jìn)行多角度觀(guān)察，確保魚(yú)身圓潤(rùn)自然，在操作過(guò)程中反復(fù)打開(kāi)平滑模型功能進(jìn)行對(duì)比觀(guān)察，調(diào)整點(diǎn)線(xiàn)面。在建模過(guò)程中還要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理多余的廢點(diǎn)、廢線(xiàn)，這樣可以有效避免多邊面的出現(xiàn)。關(guān)閉雙面顯示功能，查看法線(xiàn)方向是否正確，若顯示為黑色或透明則將法線(xiàn)反轉(zhuǎn)，再檢查有無(wú)模型破洞，如有發(fā)現(xiàn)就立即補(bǔ)上。

魚(yú)身部分布線(xiàn)相對(duì)較為容易，僅需要按照魚(yú)體的流線(xiàn)型結(jié)構(gòu)從左往右進(jìn)行排線(xiàn)即可。魚(yú)鰭部分的制作比較煩瑣，加之很多標(biāo)本樣品的鰭普遍缺損，建模就更加困難重重。關(guān)鍵問(wèn)題是所做魚(yú)鰭（特別是尾鰭）能否適合將來(lái)制作動(dòng)畫(huà)，這就要求我在建模的過(guò)程中盡量讓布線(xiàn)的走向順著鰭條的結(jié)構(gòu)有序排列，可以說(shuō)魚(yú)尾動(dòng)畫(huà)擺動(dòng)得是否自然完全取決于建模師全程的把控，因此建模師在建模前須提前了解不同種類(lèi)的魚(yú)是如何游泳的，這樣才能建出更加逼真的模型來(lái)。

《垂釣》雜志《魚(yú)類(lèi)3D圖鑒》欄目中魚(yú)類(lèi)的魚(yú)眼均為單獨(dú)制作，和人物頭像的眼睛建模不同，為了節(jié)省面數(shù)，所有魚(yú)類(lèi)的眼球均為半球形，待鏈接貼圖后，再調(diào)整擺放位置。本次制作的魚(yú)體眼眶周?chē)](méi)有環(huán)形布線(xiàn)，而是直接省略為“井”字形排布。通過(guò)對(duì)各種魚(yú)類(lèi)進(jìn)行觀(guān)察研究不難發(fā)現(xiàn)，它們鰓蓋部位的肌肉組織活動(dòng)量不大，故此處并不需要考慮將來(lái)在動(dòng)畫(huà)上“做文章”，從而簡(jiǎn)化排線(xiàn)，在不影響結(jié)構(gòu)的前提下節(jié)省面數(shù)。

為了豐富魚(yú)體結(jié)構(gòu)，我還打開(kāi)了魚(yú)類(lèi)的鰓蓋，針對(duì)一些有須子的魚(yú)類(lèi)專(zhuān)門(mén)為其做出了細(xì)微的結(jié)構(gòu)。所謂“三分模型，七分貼圖”，外觀(guān)所展示出來(lái)的效果往往比模型本身更加具有視覺(jué)沖擊力。在鏈接貼圖前，我們還需要對(duì)UV進(jìn)行合理分配，由于絕大部分魚(yú)類(lèi)左右兩側(cè)都是對(duì)稱(chēng)的，所以只需要分配一側(cè)的UV，這大大減少了展開(kāi)UV的工作量，待一側(cè)UV全部合理展開(kāi)后，再將左右兩邊的UV重疊在一起，從而公用了同一張貼圖。為了盡可能提升貼圖的像素值，我在實(shí)際的UV分配中全部做到了一魚(yú)一圖一象限，確保未來(lái)可以最大限度地還原魚(yú)類(lèi)顏色特征的真實(shí)性。

建模完成，UV分配結(jié)束后就進(jìn)入了貼圖環(huán)節(jié)。由于3D魚(yú)類(lèi)模型不需要表現(xiàn)出魚(yú)身波光粼粼的反光感，所以《魚(yú)類(lèi)3D圖鑒》所示的模型均為低面數(shù)模型，并未卡線(xiàn)、平滑、雕刻制作高模，因此也不需要烘焙法線(xiàn)貼圖及打開(kāi)高級(jí)顯示進(jìn)行觀(guān)察，未添加黑白光影貼圖模型，整體效果干凈清爽，所有材質(zhì)均為啞光蘭伯特。經(jīng)過(guò)對(duì)比，蘭伯特材質(zhì)比布林材質(zhì)更加自然，盡管布林材質(zhì)在打光時(shí)顯得金屬感十足，但這并不符合魚(yú)類(lèi)的真實(shí)形象。

與傳統(tǒng)照片圖鑒的表現(xiàn)手法不同，除建模外，制作3D圖鑒最大的難點(diǎn)在于以下三部分，一是標(biāo)本樣品的收集，二是取樣照片的拍攝，三是模型貼圖的制作。在制作本系列圖鑒的過(guò)程中，我先從淡水魚(yú)類(lèi)著手，逐漸向海洋魚(yú)類(lèi)延伸，不斷探索，開(kāi)拓創(chuàng)新，通過(guò)對(duì)魚(yú)進(jìn)行直接觀(guān)察、觸摸并記錄，掌握其大致外觀(guān)形態(tài)特征，再進(jìn)一步規(guī)劃建模步驟。

首先是標(biāo)本樣品的收集。所有建模魚(yú)種（除滅絕魚(yú)類(lèi)復(fù)原圖外）均需要實(shí)物拍攝以確保后期效果之真實(shí)準(zhǔn)確。在實(shí)際操作過(guò)程中，魚(yú)在暫養(yǎng)或運(yùn)輸途中的損耗率很高，有的魚(yú)在死亡后幾分鐘內(nèi)就會(huì)失色，給后期制作造成極大的困難，盡管我們利用人工補(bǔ)色的手段進(jìn)行了最大限度的補(bǔ)救，失敗率仍居高不下。

再說(shuō)取樣照片的拍攝，它與日常高清攝影作品的區(qū)別在于，其所有攝影作品都是打光之后，在水中拍攝的活體魚(yú)，受環(huán)境色影響特別大，因此為了防止建模時(shí)顏色偏淡、光線(xiàn)穿透和摳圖時(shí)各魚(yú)鰭顏色不均勻等情況發(fā)生，我們就要將部分受上述因素干擾較大的，特別是體型偏大的魚(yú)類(lèi)個(gè)體移出水體進(jìn)行拍攝，從而達(dá)到“魚(yú)之本色”、照片素材有效，所謂“有效”即做到魚(yú)體水靈靈但不反光。為此，我們克服了諸多常人難以想象的困難。由于本批次魚(yú)類(lèi)多為紡錘形，并非平面，所以正視圖方向獲取的一張照片往往會(huì)因?yàn)橥敢曉矶@得頭重腳輕，這就需要我們準(zhǔn)備頭、身、尾三張高清照片進(jìn)行后期拼接，此外，早、中、晚光線(xiàn)變化很快，很可能拍攝百余張照片才能出一套有效的貼圖素材，加之魚(yú)頭、尾、眼睛、下頜等關(guān)鍵部位要單獨(dú)進(jìn)行細(xì)節(jié)補(bǔ)拍，魚(yú)在拍照的過(guò)程中不斷地跳躍掙扎，因此得到的模糊和曝光的照片往往偏多，整個(gè)操作過(guò)程就變得十分煩瑣，不盡如人意。

從大量照片中精選出有效照片之后才能在Photoshop中進(jìn)行合成，該拼接的拼接，該調(diào)色的調(diào)色，爭(zhēng)取達(dá)到最佳效果。本次建模的貼圖多為一張color，部分魚(yú)種還額外使用了一張透貼，全程沒(méi)有法線(xiàn)貼圖。因鏈接圖少、效果佳、占用空間有限，將來(lái)衍生開(kāi)發(fā)利用范圍廣，潛力巨大。

本套圖鑒為主圖一張，游動(dòng)形態(tài)圖若干，所有魚(yú)鰭全部展開(kāi)，視角獨(dú)特，為廣大魚(yú)類(lèi)愛(ài)好者和相關(guān)人士提供了更多參考素材。后續(xù)的模型制作還需要更多的魚(yú)元素（照片、活體），目前正在有序收集當(dāng)中，但并非每次制作都能獲得成功，有些魚(yú)元素搜集后發(fā)現(xiàn)效果不佳或缺少細(xì)節(jié)，無(wú)法繼續(xù)推進(jìn)建模流程，則判定為制作失敗，這也許更需要一絲運(yùn)氣相助。

我相信在不久的將來(lái)，會(huì)有更多更好的魚(yú)類(lèi)3D圖鑒作品能夠在《垂釣》雜志刊登，為廣大釣友和魚(yú)類(lèi)愛(ài)好者開(kāi)闊眼界，為中國(guó)垂釣事業(yè)添磚加瓦。