浅析次世代游戏模型技术特征和制作流程

第３２卷第３期　２０１７年６月　景德镇学院学报　

Ｊｏｕｒｎａ１　ｏｆ　ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．３　

Ｊｕｎ．２０１７　

浅析次世代游戏模型技术特征和制作流程　濮　毅①，吕明明　（马鞍山职业技术学院，安徽马鞍山　２４３０３Ｉ）　

摘　要：次世代游戏模型和传统游戏模型相比，更加真实和精美，不论是模型面数和贴图精度都上升到　了一个新的高度，游戏画面达到非常逼真的效果。本文通过对次世代游戏模型制作技术的深入了解和　研究，总结了目前行业通用的制作流程，阐述了一套行之有效的制作方法。　关键词：次世代游戏；模型；贴图；流程　中图分类号：ＴＰ　３９１．４　文献标志码：Ａ　文章编号：２０９５—９６９９（２０１７）０３－－００４５－－０４　

１　次世代游戏模型制作技术分析　１．１　特征　次世代游戏模型制作中关键技术就是法线贴图　的制作。法线贴图现在已被大规模运用于各类游戏　开发中，该技术改变了以往电子游戏中大量以手绘　纹理贴图为主的情况，法线贴图的广泛应用，使低面　数模型达到高面数模型的表面细节效果，并且在贴　图绘制中大量使用高清晰度真实的照片来进行辅助　贴图的绘制，使游戏画面可以达到甚至超越真实世　界的景象　］。　１．２　关键技术　次世代游戏运用了一系列更为先进的制作技　术，让玩家在游戏中体验到更加真实的３Ｄ视觉效　果。次世代游戏和以往游戏相比在模型面数上有了　很大程度的增加，使其能够承载比其他游戏模型更　多的细节和结构，使游戏模型看起来更加真实可　信［】］。具体也可以分为以下几个方面：　（１）创新使用了法线贴图这一新型技术。以前游　戏模型大多使用凹凸贴图或置换贴图来表现模型的　表面细节结构，但是这两种贴图的数据量都很大，而　且并不支持实时光源变化。法线贴图是重新解构了　凹凸和置换贴图的技术，最终使用了新的通道来表　

现物体表面的深度和高度，效果更胜从前，但数据量　反而没有增大。　（２）大量使用真实高清照片作为绘制素材［２］。　（３）采用新的游戏引擎，如Ｕｎｒｅａｌ　Ｅｎｇｉｎｅ４（虚幻　４引擎），引擎更稳定，效果更真实。　１．３贴图技术　次世代游戏模型的贴图主要有颜色贴图、法线　贴图、高光贴图、ＡＯ贴图、透明贴图、凹凸贴图、置　换贴图等，但是单个游戏模型上一般只使用三至四　种即可，其他贴图是根据具体项目情况而定，在最基　本的情况下必须使用颜色、法线、高光贴图才能够真　正地表现出次世代游戏模型的视觉效果。　１．３．１颜色贴图（ｃｏｌｏｒ　ｍａｐ）　颜色贴图即漫反射贴图，它记录了材质本身的　颜色信息，一般来说，颜色贴图都是物体固有色的体　现，不能带有光影信息，因为次世代游戏引擎里面都　是自带光源，光影信息是可以通过引擎实时产生，如　果模型贴图自身就带有光影信息的话，那么最终产　生的视觉效果就重叠了，会使整个游戏画面效果大　打折扣。　１．３．２法线贴图（Ｎｏｒｍａｌ　ｍａｐ）　法线贴图就是法线本身的意思，在三维软件中，　是指物体表面可视、显示方向的意思，不同的三维软　

①　收稿日期：２Ｏ１７—０２—２２　基金项目：安徽省教育厅２０１６质量工程项目“广告设计与制作专业综合改革试点”（２０１６ｚｙ０４６）　作者简介：濮　毅（１９８３一），男，安徽马鞍山人。讲师，硕士，从事教学与游戏美术设计研究。　・　４６　・　景德填学院学报　２０１７年第３期　件法线的显示方式和编辑方式有些不同，但放在三　维贴图里面的法线贴图记录了贴图里的像素方向，　这种贴图跟普通的贴图不同，它表现了物体表面每　一个像素点的方向数据。法线也好、法线贴图也好，　关键是其表面结构的高度和方向信息，这决定了物　体表面的纹理和质感。法线贴图作为凹凸贴图的升　级版，它囊括了每一个像素点的高度值，并蕴含很多　物体表面细节的信息，能够使毫无细节的低面数模　型物体表面上，显示出很多十分巧妙的形状构造，能　够把法线贴图联想成与原表面垂直的点，全部点组　成另一个有差别的表面Ｉ２］。从显示效果来看，它的　效果比凹凸贴图要高，若是位置上应用了光影，还可　以生成光影和反射，光影可以在模型表面实时发生　变化。　１．３．３　高光贴图（Ｓｐｅｃｕｌａｒ　ｍａｐ）　高光贴图记载了贴图细节的高光及受光情况，　这个贴图跟法线贴图是互相配合行事的，模型物体　表面上立体的呈现结果其实是靠高光表现出来的。　高光贴图可以展现物体的质感，高光的强度和光照　大小范围，可以用来区分物体的材质信息，让物体更　加写实。　２次世代游戏模型制作流程　次世代游戏模型从制作角度上来看，大致可以　分为两类：一类是硬表面模型，就是以机械为主，如　坦克、战舰、汽车、飞机等，这类模型的造型很平整，　有的还很对称，而且模型制作也有一定的规律性。　第二类是生物体模型，就是以人、动物、怪兽等ｔ为主，　这类模型造型很柔软，而且基本不是对称的，物体表　面一般没有什么规律。　２．１硬表面模型制作流程　２．１．１　制作前准备工作　在艺术与技术相结合的今天，任何艺技工作的　开始都要准备好素材。制作硬表面模型需要大量的　参考图，一般机械模型的参考图会比较容易找到，如　汽车拖拉机或者坦克什么的，都可以在互联网上找　到很详尽的参考图。但是有时候，比如战地２中的　一些模型是根据真实模型改编的，这类项目制作时，　既要依靠真实机械类参考图，也要依靠原画师的概　念设计。因为这个模型的零件和布局有很多人为设　计因素在里面，所以你需要仔细观察和及时地沟通，　才能体会到原画师的设计思路，最终完成制作。　２．１．２制作低模　建模的方法很多，一般都会使用Ｍａｘ或Ｍａｙａ　软件来制作，并通常会使用ｐｏｌｙｇｏｎ编辑模式编辑。　硬表面模型不同于其他，对于硬表面低模来说有两　点一定要注意，一是模型可以是像搭积木一样地搭　建上去不需要整体做，二是有时候硬表面模型是不　需要制作高模的，所以硬表面模型的低模布线是要　非常合理、紧凑和规范，竭力节省资源，每个点、每条　边都要有其必须存在的具体意义［３］。建立完成后还　要给模型加上光滑组。　２．１．３为低模分ＵＶ　次世代游戏模型的贴图是需要分ＵＶ的，那么　什么是ｕＶ？简单地说，ＵＶ就是模型物体表面颜　色纹理信息的坐标点，所有模型物体最终呈现在我　们面前所带的颜色和纹理信息都是通过ＵＶ坐标　信息来呈现的。如果坐标信息发生扭曲和变形，那　么颜色和纹理也就发生扭曲和变形了，所以ＵＶ信　息是决定模型表面颜色纹理信息的关键。　ＵＶ的分法有很多，但是目的都是要在ＵＶ不　拉伸的情况下以最大的像素来显示贴图。ＵＶ在　ＵＶ编辑窗口上的安排一定要满画面，由于它体现　了之后贴图的像素和显示质量，所以硬表面类模型　的ＵＶ要尽可能把边沿拉平，为以后贴图的细节绘　制打好基础。整理摆放ｕＶ的方式是先放大块面　积的，后放小块面积的，然后有的时候我们可以把小　块面积的ＵＶ在其基础上放大来撑满，颜色像素是　第一要考虑的，棋盘格的大小不是差别很大就够了。　２．１．４制作高模　上面说了有的时候硬表面模型是不需要高模的　可以使用一种叫Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ—Ｐｌｕｇｉｎｓ的插件在Ｐｈｏ—　ｔｏｓｈｏｐ中制作，效果相同。这个插件可以直接生成　法线贴图，而且所有的信息都是可以编辑和控制的，　如生成的大小、深度、形状等。当然一般有的项目我　们也会使用三维软件Ｍａｘ、Ｍａｙａ、Ｚｂｒｕｓｈ等来制作　高模，这时的高模不需要注意布线的合理性，但是要　注意细节的刻画和边缘的坚硬程度，以及是否有圆　滑的结构。　２．１．５制作法线贴图　以高模表面细节信息为基础，把这些信息通过　软件烘焙到低面数模型上，使得低模反映出高模一　样的信息。　２．１．６　制作其他贴图　硬表面模型在这个环节主要是制作固有色贴图　和高光贴图，但是要注意的是，一般次世代游戏项目　２０１７年第３期　濮　毅，吕明明：浅析次世代游戏模型技术特征和制作流程　’４７。　的硬表面模型都是破旧的残缺的一些模型，或者有　一些独特颜色信息在上面。所以绘制的时候要格外　的仔细，要把该表达的信息都要表达出来，这方面现　在一般是用Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ，也有的会用ＢｏｄｙＰａｉｎｔ或　者Ｍｕｄｂｏｘ来制作。　２．１．７完成测试　

一般硬表面模型制作完成后都要进行检查，有　时候还要将模型放到游戏引擎里去查看最终的效　果，因为在引擎里金属等质感效果会成倍增加。　２．２生物体模型制作流程　２．２．１制作前准备工作　首先你需要有详尽的参考，一般在公司都会由　原画师提供概念设计图或画好的三视图等。这时你　要做的是，仔细观察，多与原画师沟通，一般项目都　要求制作的跟原画一模一样，所以你现在要做的就　是多观察把所有的造型信息都想好。　２．２．２低模制作　目前市场上主流都是使用Ｍａｘ或Ｍａｙａ制作　低模，这一步流程是为制作高模做的预备工作。如　果模型比较简单，比如皮包、树干、花葶等等这类模　型不用制作低模，可以直接使用制作高模或者使用　雕刻类软件制作。如果模型比较复杂，比如人物模　型，就需要先做一个低模，但是这个模型到最后是丢　弃的，所以不用在布线过于纠结，做好后都必须导出　为ｏＢＪ格式。　２．２．３高模制作　生物体模型的高模大多使用ＺＢｒｕｓｈ软件进行　雕刻高模的，但是不论使用何种软件雕刻，正常情况　下模型面数在雕刻软件中要达到数百万面才能够开　始雕刻，否则的话是很难雕刻出细节、质感和纹理　的。　２．２．４低模拓扑　将高模拓扑为低模，上面一步使用雕刻软件制　作出了高模，但是高模面数可能达到数百万面、甚至　更高，这样的模型是无法导人游戏引擎的，所以必须　将其拓扑为一个低模，以用于导人游戏引擎。这时　我们需要使用一些拓扑软件，例如Ｔｏｐｏ　Ｇｕｎ这样　的专门拓扑的软件，或者使用其他软件自带的自动　拓扑功能，但最终结果都是相同的是，为了制作低　模。　２．２．５　为低模分ＵＶ　低模要表现高模所带有的信息，就必须展开模　型ＵＶ，这样才能通过烘焙法线贴图等方式来制作　贴图。对于ＵＶ的展开可以使用３ｄｓ　Ｍａｘ或Ｍａ—　ｙａ，也可使用一些专门的ＵＶ展开软件来展ＵＶ。　２．２．６制作法线贴图　烘焙法线贴图，这一个环节硬表面和生物体模　型制作法线是差不多的，比较常见的是使用ｘＮｏｒ—　ｍａｌ，或者Ｍａｘ和Ｍａｙａ自带的烘焙程序。制作生　物体模型的时候一般也会直接在Ｚｂｒｕｓｈ这类雕刻　软件中直接生成法线。　２．２．７　制作颜色贴图和高光贴图　有了法线贴图还不够，还需要颜色贴图和高光　贴图，一般情况下次世代游戏模型必须要具备这三　张贴图图。在制作颜色贴图前，还可以渲染一张　Ａ０贴图，ＡＯ贴图是环境颜色贴图，使用全局光照　明生成，它是反映物体明暗结构的贴图，但是不会直　接作用在模型上，将它放在Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ软件中作为　其他贴图底色，这样在绘制颜色贴图的时候就不会　出现结构不准确的问题，也为物体制定了一个明暗　参考。颜色和高光贴图都是在ＡＯ贴图基础上制作　而成的。　２．２．８完成测试和修改　模型和贴图都做完以后，还需要在三维软件中　仔细观察修改一下，这里要注意模型有没有破损、少　面和异形的问题，贴图有没有拉伸变形和正常显示，　以及最重要的是贴图有没有接缝和穿帮。