3D建模在鱼类图鉴制作中的实际运用

沈禹羲

地鲜莫过于笋，河鲜莫过于鱼，鱼早已摆上寻常百姓家的餐桌。随着时代的不断发展，人们已经不再简单地把鱼作为一种食物去看待，而是探索出更多的鱼文化，开发出更多的观赏鱼和鱼类衍生品。

目前国内水生生物的相关资料大多以照片和手绘为主，三维的图鉴却比较少见。这套鱼类3D图鉴系列的特色就是通过三维建模和后期渲染，带给大家一种全新的视觉体验，主要涵盖了8个大类104个种（亚种、品种），共116组图片，包括大宗淡水鱼及其近似种、选育种，共16种（品种）16组图片，如青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼等；常见本土特色养殖鱼类，共6种7组图片，如鳜、黄颡鱼、乌鳢等；外来养殖鱼类，共17种18组图片；外来观赏鱼类，共14种17组图片，如豹纹翼甲鲇、须唇角鱼、血鹦鹉等；一些典型的珍稀和濒危鱼类，共6种6组图片，既有现存的鳤、岩原鲤、长吻鮠等，也有大家熟知但是已经很难见到的白鲟、鯮；土著经济物种，共20种21组图片；我国的小型原生鱼类，共15种21组图片，如各种鳑鲏、大鳍鳋、棒花鱼、黑鳍鳈、华鳈等常见的具有观赏价值的小型鱼类；河口和海洋鱼类，共10种10组图片，如鲻、鲮、中国花鲈等常见鱼类。

本次制作全部使用玛雅手工建模，没有ZBrush雕刻和烘焙高低模流程，所有模型均为低模，并非高面数扫描的模型。绝大多数布线都比较合理，为横平竖直的“井”字形四边面，鱼鳍部分含有一定的三角面。整体的建模面数大约每件两三千面，多的有四五千面，很少突破一万面。在UV的分配上，尽量实现最大化，每条鱼都拥有一套单独的贴图。整体设计科学规律，贴图接缝隐蔽，UV拉伸较少，重点部位能做到清晰表现。在鱼类细节上，本次建模也基本有所展示，像鱼眼和胸、腹鳍都是单独制作的。在无光条件下，轮廓比较清晰，重要的立体特征都有所表现。全程建模没有插片，可支持单面显示而不穿帮，后期可以用于博物馆线上科普展示、动画片等文化产品的二次开发。

本次建模的步骤比较烦琐，经过5年多的摸索，现已形成一套较为成熟的制作流程。我使用的是多边形建模，早些年各部件主要都是从box开始拉起，现在随着技术的提升，多采用摄像机方向映射法进行勾线建模，通过不断布线来增加对模型框架的支撑，使整个鱼体逐渐膨胀起来，丰富了鱼体的细节和饱满程度。加线时，保证线与线之間的距离大致平均，横竖四条线形成的四边形尽量方正，布线时没有过多扭曲，最大限度地顺着鱼的外形结构去排布。

排线时将自动加环线和手工加线相结合，灵活变化，通过前后左右上下及自由七个视角进行多角度观察，确保鱼身圆润自然，在操作过程中反复打开平滑模型功能进行对比观察，调整点线面。在建模过程中还要及时发现并处理多余的废点、废线，这样可以有效避免多边面的出现。关闭双面显示功能，查看法线方向是否正确，若显示为黑色或透明则将法线反转，再检查有无模型破洞，如有发现就立即补上。

鱼身部分布线相对较为容易，仅需要按照鱼体的流线型结构从左往右进行排线即可。鱼鳍部分的制作比较烦琐，加之很多标本样品的鳍普遍缺损，建模就更加困难重重。关键问题是所做鱼鳍（特别是尾鳍）能否适合将来制作动画，这就要求我在建模的过程中尽量让布线的走向顺着鳍条的结构有序排列，可以说鱼尾动画摆动得是否自然完全取决于建模师全程的把控，因此建模师在建模前须提前了解不同种类的鱼是如何游泳的，这样才能建出更加逼真的模型来。

《垂钓》杂志《鱼类3D图鉴》栏目中鱼类的鱼眼均为单独制作，和人物头像的眼睛建模不同，为了节省面数，所有鱼类的眼球均为半球形，待链接贴图后，再调整摆放位置。本次制作的鱼体眼眶周围并没有环形布线，而是直接省略为“井”字形排布。通过对各种鱼类进行观察研究不难发现，它们鳃盖部位的肌肉组织活动量不大，故此处并不需要考虑将来在动画上“做文章”，从而简化排线，在不影响结构的前提下节省面数。

为了丰富鱼体结构，我还打开了鱼类的鳃盖，针对一些有须子的鱼类专门为其做出了细微的结构。所谓“三分模型，七分贴图”，外观所展示出来的效果往往比模型本身更加具有视觉冲击力。在链接贴图前，我们还需要对UV进行合理分配，由于绝大部分鱼类左右两侧都是对称的，所以只需要分配一侧的UV，这大大减少了展开UV的工作量，待一侧UV全部合理展开后，再将左右两边的UV重叠在一起，从而公用了同一张贴图。为了尽可能提升贴图的像素值，我在实际的UV分配中全部做到了一鱼一图一象限，确保未来可以最大限度地还原鱼类颜色特征的真实性。

建模完成，UV分配结束后就进入了贴图环节。由于3D鱼类模型不需要表现出鱼身波光粼粼的反光感，所以《鱼类3D图鉴》所示的模型均为低面数模型，并未卡线、平滑、雕刻制作高模，因此也不需要烘焙法线贴图及打开高级显示进行观察，未添加黑白光影贴图模型，整体效果干净清爽，所有材质均为哑光兰伯特。经过对比，兰伯特材质比布林材质更加自然，尽管布林材质在打光时显得金属感十足，但这并不符合鱼类的真实形象。

与传统照片图鉴的表现手法不同，除建模外，制作3D图鉴最大的难点在于以下三部分，一是标本样品的收集，二是取样照片的拍摄，三是模型贴图的制作。在制作本系列图鉴的过程中，我先从淡水鱼类着手，逐渐向海洋鱼类延伸，不断探索，开拓创新，通过对鱼进行直接观察、触摸并记录，掌握其大致外观形态特征，再进一步规划建模步骤。

首先是标本样品的收集。所有建模鱼种（除灭绝鱼类复原图外）均需要实物拍摄以确保后期效果之真实准确。在实际操作过程中，鱼在暂养或运输途中的损耗率很高，有的鱼在死亡后几分钟内就会失色，给后期制作造成极大的困难，尽管我们利用人工补色的手段进行了最大限度的补救，失败率仍居高不下。

再说取样照片的拍摄，它与日常高清摄影作品的区别在于，其所有摄影作品都是打光之后，在水中拍摄的活体鱼，受环境色影响特别大，因此为了防止建模时颜色偏淡、光线穿透和抠图时各鱼鳍颜色不均匀等情况发生，我们就要将部分受上述因素干扰较大的，特别是体型偏大的鱼类个体移出水体进行拍摄，从而达到“鱼之本色”、照片素材有效，所谓“有效”即做到鱼体水灵灵但不反光。为此，我们克服了诸多常人难以想象的困难。由于本批次鱼类多为纺锤形，并非平面，所以正视图方向获取的一张照片往往会因为透视原理而显得头重脚轻，这就需要我们准备头、身、尾三张高清照片进行后期拼接，此外，早、中、晚光线变化很快，很可能拍摄百余张照片才能出一套有效的贴图素材，加之鱼头、尾、眼睛、下颌等关键部位要单独进行细节补拍，鱼在拍照的过程中不断地跳跃挣扎，因此得到的模糊和曝光的照片往往偏多，整个操作过程就变得十分烦琐，不尽如人意。

从大量照片中精选出有效照片之后才能在Photoshop中进行合成，该拼接的拼接，该调色的调色，争取达到最佳效果。本次建模的贴图多为一张color，部分鱼种还额外使用了一张透贴，全程没有法线贴图。因链接图少、效果佳、占用空间有限，将来衍生开发利用范围广，潜力巨大。

本套图鉴为主图一张，游动形态图若干，所有鱼鳍全部展开，视角独特，为广大鱼类爱好者和相关人士提供了更多参考素材。后续的模型制作还需要更多的鱼元素（照片、活体），目前正在有序收集当中，但并非每次制作都能获得成功，有些鱼元素搜集后发现效果不佳或缺少细节，无法继续推进建模流程，则判定为制作失败，这也许更需要一丝运气相助。

我相信在不久的将来，会有更多更好的鱼类3D图鉴作品能够在《垂钓》杂志刊登，为广大钓友和鱼类爱好者开阔眼界，为中国垂钓事业添砖加瓦。