次时代游戏角色模型创建应用研究——以ZBrush软件为例

罗运毛

（阜阳师范学院，安徽阜阳236041）

1 ZBrush软件与次时代游戏角色模型相关概述

ZBrush是一款数字雕刻和绘画软件，它以强大的功能和直观的工作流程彻底改变了整个三维模型制作行业。ZBrush为当今数字艺术家提供了最先进的三维虚拟雕刻工具，是一种非常简洁流畅的操作平台，能够极大地激发艺术家的创作灵感。ZBrush软件能够雕刻出高精细的角色模型，非常适合三维高精细模型的制作，它为次时代游戏中角色模型制作提供了很好的创建工具[1]。

次时代游戏是指和同类游戏相比拥有更先进技术的游戏，又被定义为“下一代游戏”，由微软公司与索尼公司发布，标志着游戏的品质进入新时代。这种游戏的品质比传统的电脑游戏画质上了一个新台阶。其名称的由来是日语中原字“次时代”。具有代表性的作品有反恐精英系列、孤岛危机系列、使命召唤系列等，游戏中的三维角色模型达到相当精细的程度，模型在高精细条件下具有低面数的特征。次时代角色模型因其独特的精细画面效果，受到越来越多的游戏玩家的好评。

2 游戏发展的历程与次时代游戏角色模型特征

2.1 游戏发展的历程

20世纪90年代初《传奇世界》《万王之王》《石器时代》的发布标志着真正意义上的网游的出现。当时的游戏画面尚无法旋转视角，是纯2D画面效果的游戏。二维游戏最基本的特征是所有画面都是以平面图的形式绘制而成的，游戏画面无论是拼接的图还是整体绘制的图，其场景都由单张绘制的画面构成，动画则是通过K帧的形式预先制作从而实现游戏世界丰富动画效果的。

国内出现的首款三维游戏是2002年6月网易从韩国引进的《精灵》，但实际上被广泛应用的三维游戏是新浪代理的《天堂2》及随后开始运营的《魔兽世界》，这些游戏开启了中国3D网络游戏的新局面，随后诸多三维游戏制作者纷纷效仿，三维游戏作品大量涌现。这些作品使三维游戏在画面效果、质量和真实度方面都跨跃了一大步。

三维技术把游戏世界的每个元素都看作是由若干个多边形模型组成的立体对象。游戏玩家可以在计算机显示器上通过操作从不同角度查看三维模型。当然，构成三维模型的多边形面数不能太多，三维模型的面数越多在计算机合成时的计算量就越大。贴图是一种所占空间很小的图形文件，也被称为材质。如果说多边形模型是骨架，那么贴图就是模型的皮肤（如图1）。

图1 《魔兽世界》画面

随着计算机技术的发展和游戏开发门槛的提高，网络游戏的升级速度加快，“次时代”的概念正被越来越多的玩家所接受，从而被广泛应用于网游中。次时代网游把次时代游戏开发技术融于网络游戏之中，通过增加模型和贴图的数据量并使用次时代游戏引擎改善网络游戏的画面质量，使网络游戏可以达到主机平台游戏的画面效果。和传统的三维网络游戏相比，次时代网游的画面更加华丽。

次时代游戏开发技术采用NM（法线）贴图表现模型表面细节的凸凹变化，采用漫反射贴图表现模型的颜色和纹理，采用高光贴图表现模型在光线照射条件下体现出的质感效果，通过采用以上贴图可以使网络游戏达到更加精美的画面效果（如图2）。

图2 《荒野行动》画面

2.2 次时代游戏中角色模型的特征

一般而言，游戏可分为现时代游戏与次时代游戏。现时代游戏也就是我们现在比较普及的3D网络游戏，也包括2.5D或者2D的游戏。目前，多数3D网游的角色模型面数主要在2 000～4 000之间，贴图数量为1～2张，分辨率为512像素，多数只有一张颜色贴图。3D网络游戏对模型造型结构的要求是准确生动贴近原设定，布线均匀并符合动画原则，面数和UV分配合理，UV要充分考虑共用，贴图效果整体一致，多数模型要和原画高度近似，符合项目的风格要求。而次时代游戏角色模型低模面数多在5 000～9 000之间，贴图一般都保持在2 048像素的分辨率这个级别上，除了基本的颜色贴图外还需要制作高光和法线贴图，有些还要作自发光贴图等；法线贴图需要制作高模烘焙出来，高模则需要通过zbrush软件进行雕刻。同时，多数次时代游戏角色模型需要低模结构，做到准确生动、边缘完整平滑、布线均匀合理、便于动画K帧，UV模型要基本平展，法线贴图细节要充分和生动，颜色贴图要清晰自然，高光贴图要合理、生动。

3 次时代游戏中角色模型的创建应用

3.1 角色创建分析

次时代游戏创作中主要制作三维人物模型，而人物模型不可能凭空想象出来，无论多么有想象力的设计师也不可能直接在模型制作软件中直接制作出符合人体规律且切合想象的人物模型来。因此，前期的设计制作——游戏原画的设计显得尤为重要。原画设计在游戏的创作过程中起着承上启下的作用，这要归功于原画设计师的观察、想象和创造。原画设计师根据游戏的背景和情节设定，再通过想象绘制出符合角色特征的人物原画。不仅建模时需要参考这个原画，而且之后的贴图制作也需要这个人物原画的参与。

在普通三维游戏模型制作中，面数一般不得超出可控范围，因为一旦超出可控范围，可能会造成三维引擎的堵塞并造成游戏运行不畅甚至卡顿。普通三维游戏模型无法将现实世界人物的衣服和盔甲所具有的厚度或者细节等完整呈现出来，只能依靠贴图来呈现，多种贴图的应用能使简单的模型呈现出复杂的状态（如图3）。

图3 高低模例图

下面以某角色手上护腕为例说明模型师是如何表现逼真效果的。模型师在制作模型的初始，为了尽可能减少模型面数，一般会制作成圆柱体的形状，综合使用位图贴图、凹凸贴图和透明贴图的手法，使这个圆柱体展现出立体的效果，即在一个面上展现出厚度和梯度。多种手法的运用给了模型师较多的设计空间，这不仅有助于美感的传达，而且所创造的立体效果也让模型有了更多的意蕴，使玩家获得更多的参与感和代入感。

3.2 次时代游戏角色模型的创建应用

三维模型的制作分为两类：角色模型制作和非角色模型制作。不管是角色模型还是非角色模型都能根据细节的需求差别分为两种表现形式：高面数模型和低面数模型。不同面数的模型运用于不同的行业领域，如在许多单机次时代游戏和影视作品中用到了高面数的精细模型。高精度模型对模型的精度和细节要求非常高，它是在使用交互软件制作低精度模型的基础上，将低精度模型经细致加工转化为高精度模型的。目前，业界主要使用ZBrush软件来完成高精度模型的制作。

以下是一个高精度模型的创建流程：首先，在创建高精细模型前需要利用一些平面软件（photo⁃shop或其他平面软件）细化作品的细节，完成从不确定的草稿到原画设计及细节处理的过程。其次，对平面绘制创作出来的作品，需要结合maya或是3dmax软件进行初级三维模型制作。制作过程中要注意合理布线，便于后期的处理。然后将建好的模型转化为OBJ格式导出，利用软件之间的交互功能，将导出的模型导入ZBrush软件中进行细致加工创作。接着利用ZBrush强大的笔刷功能，对模型进行细致加工，如深化角色头部、躯干、四肢的细节部分以及身上佩饰细节的雕刻，使该角色的细节部分更为完善，以呈现强烈的视觉冲击效果。最后，还需要使用ZBrush软件进行模型拓扑，拓扑出符合次时代游戏要求的低面数模型。低面数模型布线一般需要四边一面，尽量避免出现三边形，同时要对低面数模型进行UV拆分展平等（如图3）。

3.3 次时代游戏角色模型贴图的创建应用

次时代游戏之所以能够达到影视级别的视觉效果，是因为其角色模型本身达到了精细化的写实程度。次时代游戏利用自身强大的雕刻功能可以雕刻出三维模型的高精细细节，增强了高精细物体造型的细节效果。然而，次时代游戏角色模型的制作，不能完全效仿影视模型那样的制作流程，原因有二：一是影视模型的制作需要耗费大量的时间和成本；二是影视模型面数过多，不宜应用于计算机游戏中，过多的面数会导致游戏画面卡顿、不流畅，从而影响游戏的品质。既不能照搬影视角色模型的制作流程，又要使游戏具有影视级别的视觉效果，这就需要借助ZBrush软件强大的贴图创建技术。

ZBrush创建次时代游戏角色模型中的漫反射（DM）、法线（NM）、环境光（AO）、高光（specular）等贴图流程如图4。

首先，ZBrush创建法线（NM）贴图需要利用到上述已经制作完成的高精度模型和已经拓扑完成的低面数模型，即把二者放在一起烘焙出法线贴图、AO贴图。需要指出的是，次时代游戏角色模型的法线贴图、AO贴图是使低面数模型产生细节效果的关键之一。其次，使用ZBrush软件中的颜色笔刷可以创建出角色模型的漫反射（DM)、高光（specular）贴图，它们是低面数模型颜色细节表现的关键。最后，将法线贴图赋予已经拓扑完成的低面数模型，再将漫反射（DM)贴图与AO贴图结合，使低面数模型也能具有高精度模型的细节效果，创造出与影视级别模型同等的艺术效果。运用ZBrush创建次时代角色模型贴图很好地解决了低精度模型在高精度模型上渲染细节的问题，该技术使次时代游戏呈现影视级别画面效果成为现实。

图4 各种贴图

4 结语

以ZBrush软件为例的次时代游戏角色模型创建应用，使创建具有高细节的三维角色模型有了新的突破，三维模型法线贴图与高模拓扑功能的应用使低面数模型也具备了高精细模型的细节效果，从而呈现影视级别视觉效果的游戏画面，给玩家带来强烈的视觉冲击。