三维动画建模技术的应用研究探析

摘要 建模是三维动画设计制作的第一步,是三维世界的核心和基础,没有一个好的模型,其他什么好的效果都难以表现,3DMAX具有多种建模手段。除了内置的几何体模型和对图形的挤压、车削、放样建模以及复合物体等基础建模外,目前最流行的3D建模方法主要有多边形建模、非均匀有理B样条曲线建模(NURBS)、细分曲面技术建模。本文结合三维动画中物体的分类,具体探讨了当前三维动画中3D建模技术的应用研究。

关键词 三维动画;建模技术多边形(POLYGON)建模;NURB建模;细分曲面技术

中图分类号TP391.4 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)25-0238-02

Abstract Modeling is the first step in three-dimensional animation design is the core and foundation of three-dimensional world, not a good model, what other good results are difficult to demonstrate, 3DMAX with a variety of modeling tools. In addition to the built-in model geometry and graphics compression, turning, setting out the basis of modeling and modeling of complex objects, etc., there are 3D modeling methods are polygon modeling, non-uniform rational B-spline curve modeling, fine Subdivision surface modeling techniques. This author, based on the classification of objects in 3D, the specific three-dimensional animation of the current 3D modeling.

Keywords 3D animation;modeling polygon (POLYGON);modeling NURB; subdivision modeling

1 三维动画中的物体分类

三维动画中的物体可以笼统的分为两种:规则物体和不规则物体。在三维动画软件中在外观上有明显特征并能够精确再现的物体属于规则物体。这些物体在规格上有明确的指标,因此可以批量生产,在三维动画中称之为克隆复制。规则的物体可以按照标准制作。不规则物体在细节上甚至大形上都具有任意性,山峦地貌、植物动物以及天象的变化,没有绝对一样的可能,在作为三维对象制作的时候,通过人为的修改使其有如自然天成的原则是不可能的。不规则的物体没有唯一的标准,如何做到生动自然依赖于作者对三维物体的理解,依赖制作者的经验和悟性。所以这个类型的模型的制作特别考验人的能力。

2 目前流行的三维动画建模方法

三维动画中的3D建模方法主要有多边形(POLYGON)建模、非均匀有理B样条曲线建模(NURBS),细分曲面技术建模(SubdivisionSurface)。一个模型的建立可以分别通过几种方法得到,但是这些方法各有各的优缺点,由于三维动画的制作追求的是精确性、真实性和无限的可操作性,我们在三维动画制作时要综合考虑,选择比较适合的建模方法。

2.1 多边形(POLYGON)建模

多边形(POLYGON)建模适于创建形状规则、无曲面的对象。使用多边形建模,可先创建基本的几何体,再根据要求使用编辑修改器调整物体形状,或通过布尔运算、放样、曲面片造型组合物体来构建对象,多边形建模主要优点是简单、方便快捷,但难以生成光滑的曲面。对于用POLYGON创建好的模型,还可通过调整建模参数以获得不同分辩率的模型,以适应虚拟场景实时显示的需要。用这种方法创建的物体表面由直线组成。在建筑方面用的多,例如室内设计,环境艺术设计。

2.2NURBS建模

由曲线组成曲面,再有曲面组成立体模型,曲线有控制点可以控制曲线曲率、方向、长短。NURBS是Non-Uniform RationalB-Splines(非均匀有理B样条曲线)的缩写,它从根本上可以说是计算机图形学的一个数学概念。NURBS建模技术在最近几年来三维动画的制作中经常被采用。尤其在创建光滑的、复杂的模型的时候最为常用,可以说它在应用的广泛性和模型的细节逼真性方面具有其它技术无可比拟的优势。但由于NURBS建模必须使用曲面片作为其基本的建模单元,也就造成了有以下局限性:1)NURBS曲面只有有限的几种拓扑结构,导致它很难制作拓扑结构很复杂的物体(例如带空洞的物体);2)NURBS曲面片的基本结构是网格状的,若模型比较复杂,会导致控制点急剧增加而难于控制,NURBS很难构造“带有分枝的”物体。但从模型建造的真实平滑性方面,它是无与伦比的,比如现代的一些汽车设计都是基于NURBS来创建平滑和流线型的表面。

2.3 细分曲面技术(细分)建模是最新流行的一种建模方法

细分曲面技术(改进了整体细分的弊病,其技术可以在同一表面上进行不同级数的细分;片面建模是指基于patch片面的建模方法,它是一种独立的模型类型,由polygon(多边形)建模基础上发展而来。它解决了多边形表面不易进行弹性编辑的难题,可以使用类似于编辑bezier曲线的方法来编辑曲面。细分曲面技术是1998年才引入的三维建模方法,它解决了NURBS技术在建立曲面时面临的困难,它使用任意多面体作为控制网格。然后自动根据控制网格来生成平滑的曲面。细分曲面技术的网格可以是任意形状。因而可以很容易地构造出各种拓扑结构,并始终保持整个曲面的光滑性,细分曲面技术的另一个重要特点是“细分”,就是只在物体的局部增加细节,而不必增加整个物体的复杂程度,同时还能维持增加了细节物体的光滑性。细分曲面建模在任务部分躯体建模中经常被采用。

3 结论

随着计算机技术的不断发展,在市场上流行与使用的三维软件很多,在建立几何模型时所用的方法也各不相同。因此,针对如此众多的三维软体和建模核心技术,如何科学的选择三维软件及建模技术来表现角色建模中的形态各异的对象,如何高效、准确、合理的运用建模技术是值得研究的内容,有待于从事动画产业的技术人才进一步探索新型的建模方法。

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