基于数字雕刻技术的次世代游戏角色模型设计与制作

郭晓芳 余日季

摘  要  通过数字雕刻技术进行次世代游戏角色模型的设计与制作是游戏产业开发的一种新趋势。这项技术的发展，为次世代游戏行业注入新的活力。文章通过分析数字雕刻技术对次世代游戏制作的优势与特点，引入并阐述了数字雕刻技术与次世代游戏的概念、次世代游戏角色的设计理念和制作流程，最后通过实例的方式论证了数字雕刻技术在次世代游戏角色模型设计与制作中具有较大的潜力和较强的发展优势。

关键词  数字雕刻;次世代游戏;角色设计;Zbrush

中图分类号  G2      文献标识码  A      文章编号  2096-0360（2019）21-0097-05

在第三次工业革命影响和推动下，数字化艺术作为一种新的艺术门类应运而生。随着数字化技术的不断发展和互联网的普及，数字雕刻技术初露锋芒，被广大艺术创作爱好者所接受，开始应用到工业设计、文化遗产保护、影视、次世代游戏等领域。近些年来，次世代游戏开始受到人们的广泛关注，由众人皆知的《魔兽世界》到现在风靡全球的《英雄联盟》和《绝地求生》，游戏行业迅速发展。目前国内游戏模型制作过程中遇到游戏角色模型面数过多、拓扑过程复杂、贴图绘制不精细等一系列问题，本文通过选择合适的建模方式与建模软件进行游戏模型的制作以解决这一系列问题。

本文主要介绍基于数字雕刻技术的次世代游戏角色模型的设计与制作。在深入了解数字雕刻技术与次世代游戏的基础上，对于次世代游戏角色的设计原则以及数字雕刻技术对次世代游戏模型制作的优势与特点进行归纳总结，对模型低模高模的创建与雕刻、模型的拓扑、UV展开、贴图的绘制以及优化调整与渲染预览等制作流程进行分析与研究，最后结合实例对次世代游戏角色模型的制作流程做出了一整套行而有效的制作方法。

1  数字雕刻技术与次世代游戏

1.1  数字雕刻技术

数字雕刻技术是指利用数字化设计软件在计算机所创造的虚拟三维空间中进行作品创作，是一种数字化创作的新形式。数字雕刻技术主要应用于制作超写实三维模型，通过ZBrush，Mudbox等数字雕刻软件进行制作，艺术爱好者可以凭借自己的想象力和创造力创造出高质量、高精度的数字雕刻作品。相较于传统的雕刻过程，它颠覆了相对陈旧、繁琐的雕刻模式，将雕刻家从手工雕塑中解放出来，为他们提供了广阔的发展空间和全新的技术手段，为艺术创新和艺术形式多样化提供了更多的可能性。

1.2  次世代游戲

“次世代”这个名词是日文字面内容，指的是“下一代”或者是“即将到来的时代”，英文翻译为“Nxet Genetation”，而“次世代游戏”就被简译为“下一代游戏”。“次世代游戏”这个名词早在2006年伴随着索尼公司的PS3和微软公司的XBox 360的发布开始呈现于人们的视野。相比于传统的PC游戏画面品质，这两款游戏机的游戏画面品质有了显著的提高，真实的画面效果、完美的音效展示、全新的游戏操作受到广大人们的关注与喜爱，颠覆了人们对于传统电子游戏的认知，次世代游戏开始在游戏产业迅速发展。

目前次世代游戏的发展已经不仅仅局限于游戏产业领域，随着游戏引擎技术的不断提高与发展，画面视觉效果开始朝着电影化、国际化的方向发展，使得国与国之间的文化交流进一步加深。随着人们的生活需求和移动终端的迅速发展，次世代游戏产业开始不仅仅局限在电脑，近几年开始步入手游的发展行列，与广大人民的生活紧密相连，有着革新式发展的中国游戏产业势必追赶甚至超越国外游戏产业。

2  基于数字雕刻技术的次世代游戏角色模型制作的优势与特点

次世代游戏而言，游戏角色模型在次世代游戏中占据了重要地位，它是整个次世代游戏的灵魂，而次世代游戏角色模型的制作就显得尤为重要。相对于传统的游戏角色模型，现代的游戏角色模型发生了重大的转变，就游戏角色模型的制作工具来说，角色模型是通过三维软件ZBrush、Mudbox、3Ds Max、Maya等数字软件进行建模与雕刻，各个三维软件可以协同工作，实现文件之间的相互转换;从软件所自带的功能来说，ZBrush软件自带的Decimation Master和几十种笔刷既可以实现模型上的优化又可以保证降低模型面数的同时保持模型的雕刻细节，为游戏角色模型的制作节省大量的时间，提高工作效率。

2.1  次世代游戏角色的交互性

游戏的交互性是让玩家深入其中，与构建的场景产生恰到好处的感情，让玩家体验到身临其境的感觉。而游戏角色的交互性体现在游戏角色本身，游戏角色是否真实细腻，与游戏场景是否融洽，是否达到玩家对游戏审美标准。游戏角色包括两个部分：玩家控制角色和NPC（非玩家控制）角色。玩家需要通过“化身”这一虚拟载体进入游戏世界，承担游戏任务与NPC角色进行交互沟通，随着游戏任务进程的发展，贯穿于整个游戏，从而逐渐融入游戏世界，与游戏产生共鸣。

2.2  次世代游戏角色的真实性

次世代游戏角色的真实性来源于真实世界的照片素材写照，通过数字雕刻技术使游戏角色模型达到现实世界的逼真效果。游戏公司在追求游戏内容的同时，更加注重如何制作出具有真实性的游戏角色，随着数字雕刻软件ZBrush的诞生，次世代游戏角色模型发生了翻天覆地的变化，它所带的笔刷可以轻松地对游戏角色模型的皮肤、发丝、衣服的褶皱、道具上细小的破碎进行细致的雕刻，通过法线贴图、颜色贴图和高光贴图来体现游戏角色模型的凹凸变化、颜色和纹理以及质感。

3  次世代游戏角色设计

3.1  次世代游戏角色的时代背景设计

游戏角色的时代背景分为游戏世界观和游戏故事背景。哲学中的世界观是人们对世界的基本观点和看法，而游戏世界观是游戏策划师对所策划的游戏进行系统的、整体的描述。游戏世界观是由时间起源、画面风格、宗教文化、政治经济、人文地理等诸多因素组成，而游戏策划师就是通过这些种种因素在游戏中创造一个世界，让这个游戏世界具备合理性并获得玩家的认可。

目前大多数玩家在面对次世代游戏里细腻的游戏模型和极致拟真的画面效果，人们往往会忽略游戏的故事背景，优秀的故事背景离不开社会关系，对于次世代游戏的故事背景来说，游戏策划师会通过以往的历史对游戏的故事背景进行创新，让玩家体验到既真实又富有乐趣的游戏。

3.2  次世代游戏角色的造型设计

在游戏角色的设计中最具有代表性的就是游戏角色的造型设计。游戏角色的造型是游戏角色设计的灵魂，游戏角色的造型设计决定一款游戏的成败。针对不同玩家有不同的性格和喜好，因此一款优秀的次世代游戏中会存在多个游戏角色来满足玩家的需求，例如暴雪游戏公司制作的《魔兽世界》中存在人族、兽族、精灵族、亡灵族等多种种族分类。如何对游戏角色的造型进行设计呢？我们可以通过对游戏角色的夸张与变形、元素的合成与嫁接以及角色形象的变异来实现。夸张与变形可以使游戏角色富有特别的视觉效果，角色更加生动形象，个性鲜明，给玩家留下深刻的印象，例如《魔兽世界》中的侏儒与矮人;元素的合成与嫁接可以创造出全新的角色形象，给人们带来独树一帜的视觉盛宴，引发玩家对游戏的幻想和好奇心;角色形象的变异是设计师通过发挥自己的想象力，基于某一种生物基因进行变异，设计出超越自然的角色形象。

3.3  次世代游戏角色的服饰装饰设计

游戏角色的服饰装饰设计是反映游戏角色个性特点和性格的重要因素。次世代游戏角色的服饰装饰设计包括服饰装饰的主题、款式、材质和功能的设计。游戏角色的服装设计是在确定游戏角色风格的前提下进行的，通过游戏角色的服装装饰来迎合玩家的审美要求和体现游戏设计的构思。设计师在服装的设计中，既要考虑游戏所处的时代、性别、年龄、种族等客观因素，同时要发挥想象力和创造力通过服饰和装饰来体现游戏虚构性的特点。设计师在设计过程中应该遵循“以人为本”的设计理念，将现实时尚美与虚拟奇幻美相结合，满足玩家对于服饰的审美要求进而选择适合玩家的游戏角色。

3.4  次世代游戏角色的色彩设计

在次世代游戏角色的色彩设计中，色彩配置对游戏角色性格的塑造、玩家心里的表现、色调的产生、情感的表达有着重要的作用。游戏角色的色彩并不是仅仅为了存在而存在，一个优秀的游戏角色在色彩的配置与设计方面要求形成一个统一的整体，其中包括色彩的对比度、色彩的亮度与饱和度、情感色调与整体色调、色彩的象征意义，将这些因素进行完美的融合给玩家带来不同的游戏感受与视觉效果。人们的情绪随着颜色的变化而产生变化，例如：红色代表着活泼、热情、张扬;紫色代表著神秘、魔幻;黄色代表着可爱、清纯等。将造型与色彩合理的搭配会塑造出一个成功的游戏角色。

4   基于数字雕刻技术的次世代游戏角色模型制作新流程

4.1  低模与高模

次世代游戏角色模型建模分为低级模型制作、中级模型制作和高级模型制作三个阶段。目前在游戏模型制作方面，大致可以两类：一类是以人、动物、怪物等生物体为主的模型，这类模型会有明显的骨骼结构，造型不规整，我们将采用ZBrush中ZSphere（Z球）建模以创建骨骼链结构的方式来实现低模的创建阶段;另一类是以武器、防具等机械类为主的硬表面模型，这类模型平整对称，棱角分明，有明显的规律，我们会采用Maya或3DsMax软件来制作，通常使用polygon编辑模式进行编辑制作，同时在低模创建阶段要注意模型的布线分布。

高模制作阶段我们通常会将做好的低模通过OBJ格式的文件导入到ZBrush中进行雕刻，通过ZBrush所带的雕刻笔刷进行低模的大型调整，通过增加模型的细分级别，对模型进行细致的雕刻，在高模雕刻阶段要求雕刻者有良好的美术功底，了解人的身体结构，把握骨骼肌肉分布情况，保持耐心和细心完成高模的雕刻阶段。

4.2  模型拓扑

模型的拓扑是次世代游戏模型制作的重要流程之一。在高模雕刻过程将模型进行增加细分雕刻，从而导致模型面数高达数百万面，布线分布紊乱，无法进行拓扑。我们将高模通过ZBrush软件自带的插件Decimation Master（抽取大师）和几何体编辑中的ZRemesher工具进行高模的减面优化和重新布线处理，将所得到的低模以obj格式导入TopoGun软件中进行模型的拓扑。在模型的拓扑工作时，尽量避免模型之间的穿插与三角面的出现，根据模型的结构进行布线，在模型结构转折处，尽可能多使用四边面表现结构转折。

4.3  UV拆分与烘焙法线

UV拆分是每一款三维软件都会自带的功能，对于一些简单的几何体造型我们可以使用三维软件自带的UV拆分功能。Headus UVLayout是一款广泛应用于游戏和视觉特效领域UV拆分展平的软件，它是通过快捷键配合滑鼠进行操作的软件，操作简单直接。我们在UV拆分时应尽量避免拉伸和UV之间的重叠挤压，UV接缝部分应安排在视角观察不到的地方。xNormal是一款专门用于次世代游戏模型贴图烘焙的软件，其最大的特点就是渲染速度快，即使面数数量庞大的高模也可以导入到此软件中进行烘焙。在导入低模烘焙过程中，最重要的一个点就是要勾选use cage使其封套生效，在烘焙贴图之前首先设置xNormal参数，为了避免上下相反，要将绿通道设置3ds Max为y+，Maya为y-。

4.4  贴图绘制

次世代游戏贴图的绘制方法一般分为两种，一种是在ZBrush软件中对高模直接进行色彩的绘制，另一种是在Photoshop软件中通过UV拆分图和法线贴图进行贴图的绘制。第一种贴图绘制要求创作者有扎实的美术功底和对色彩的感知能力，在ZBrush软件绘制过程中打开材质和上色模式，对高模进行统一铺色和赋予材质，并对颜色的饱和度和透明度进行部分调节，通过ZBrush软件自带的笔刷和Alpha对色彩和纹理进行绘制。第二种绘制方法要将所拆分好的UV导入到Photoshop软件中，同时将打开法线贴图，将绿色通道中的法线贴图复制到UV中，图层模式改为叠加，对贴图进行反相命令，最后通过模型的结构进行贴图的绘制。

4.5  优化调整与渲染预览

在次世代游戏角色制作中优化调整是必不可少的，它可以为游戏角色锦上添花，在角色模型精神面貌方面增添一些富有内涵性的人文元素，使角色更加接近于真实画面，让玩家可以快速投入游戏中。渲染的主要目的就是要把游戏角色尽可能高效真实地展现出来，新的Zbrush2019给软件自带的预览渲染系统加入了大量NPR滤镜，通过多达12个滤镜通道的相互叠加和影响，Zbrush可以渲染出极具魅力的NPR图像，Zbrush的滤镜范围是可以精确控制的，实时调整光线和透视，这是之前的软件做不到的，可以在纯黑的暗部边缘呈现出白色的反光，这种效果正是设计师们所梦寐以求的。

5  次世代游戏角色模型实例制作流程

5.1  《英雄联盟》纳什男爵模型制作

在制作次世代游戏模型之前，通过收集素材了解角色的结构，采用合适的建模方式进行创建，纳什男爵作为生物模型，在这里我们通过Zbrush中Z球的创建模式进行低模的创建，为低模增加细分级别，使用Zbrush自带的雕刻笔刷依据收集的素材进行模型的细节雕刻，最终达到写实的高模模型。

5.2  《英雄联盟》纳什男爵模型拓扑

5.2.1  拓扑工具介绍

5.2.2  拓扑流程

将模型低模通过Zbrush软件中的Decimation Master（抽取大师）插件进行减面优化，导出obj格式文件，将文件导入TopoGun软件进行拓扑。在拓扑过程中，以生物运动规律进行均匀布线，采用四边面为主，减少三边面的使用。纳什男爵角色模型两边对称分布，只需拓扑一半模型即可，通过添加模型对称修改器将模型拓扑完成。

5.3  《英雄联盟》纳什男爵模型UV拆分与法线烘焙

基于模型UV拆分进行制作模型贴图制作，UV的拆分决定着模型贴图效果，在拆分UV时避免UV扭曲和重叠。将展开UV的纳什男爵导入ZBrush中，降低模型细分级别，通过Tool工具中的CreateNormalMap生成法线贴图。

5.4  《英雄联盟》纳什男爵模型贴图绘制

颜色贴图的绘制需要将UV和法线贴图导入到Photoshop软件中，在Photoshop中将法线贴图处理成黑白效果，通过Photoshop中的画笔工具对贴图进行绘制，在绘制过程中要注意颜色的饱和度、虚实变化以及冷暖对比。

5.5  《英雄联盟》纳什男爵模型渲染预览

本作品是在3Ds Max软件中进行渲染，将3Ds Max中安装V-Ray渲染器插件，调试灯光渲染出模型最终效果图。

6  结束语

在数字化技术迅速发展的大背景下，游戏行业越来越认识到数字雕刻技术对次世代游戏的设计与制作的重要性。利用数字雕刻技术进行次世代游戏模型的设计与制作，可以弥补传统次世代游戏角色模型精细度不足，贴图效果不真实等现象。目前数字雕刻技术在次世代游戏制作中刚刚起步，随着数字化的不断发展，数字雕刻技术走向成熟，推动游戏产业多元化发展，在影视、动画和游戏产业为人们带来视觉盛宴的同时，促进世界各国多元文化

交流。

参考文献

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