基于3Dmax的三维动画角色建模探析

摘要 角色建模是三维动画设计制作的核心和基础。没有一个好的模型，其它附加效果难以体现。本文结合三维动画中物体的分类，探讨了当前三维动画中角色建模技术的具体应用思路，并基于3Dmax探讨了规则物体，不规则物体的具体建模流程。

关键词 三维动画；建模；流程；堆砌建模；细分建模

中图分类号TP391 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）37-0236-02

0 引言

角色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。它是材质的载体，也是灯光和渲染的对象，一切效果都必须依附模型而存在[1]。一部三维动画作品中往往有大量形态各异、形象鲜明的角色，如何科学地运用3D的建模工具，高效、准确、合理地完成三维动画角色建模成为三维动画角色设计者所苦恼的重要问题。

目前流行的三维动画建模方式主要有两种，一种是以maya为代表的非均匀有理B样条曲线建模（NURBS）方式[2]，它是一种以数学方程式来定义曲线的方式，由曲线组成曲面，再由曲面组成立体模型，曲线上有控制点可以控制曲线曲率、方向、长短。另一种是以3Dmax为代表的多边形建模方式，它是将三维空间中的点（称为顶点）由线段连接在一起形成多边形网格。目前三维动画角色模型绝大多数是以纹理多边形模型建立的，主要是因为它们更加灵活，而且计算机的渲染速度更快。因此，本文主要探讨在3Dmax中快速创建三维动画角色模型的有效模式。

1 角色建模的思路

1.1 分析结构特征

要建立物体的三维模型，首先需要分析物体的结构特征。三维动画中的物体可以笼统分为两种：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。如房屋、汽车、轮船等等。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。不规则物体则比较麻烦，它们在细节上甚至大形上都具有任意性，例如山峦地貌、植物动物以及天象的变化，千变万化，规律难以捉摸，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话，难度极高。不规则的物体没有唯一的标准，如何做到生动自然主要依赖于作者对物体的理解，依赖制作者的经验和悟性[3]，因此这种类型的模型制作特别考验人的能力。

1.2 确定建模方法

三维角色动画的主要建模方法主要有两种：堆砌建模法和细分建模法[4]，堆砌建模法是从细节到整体创建角色的方法，而细分建模法则是首先创建一个物体的整体形状，然后进行细节的雕刻。

规则物体因其规则外形，比较适合堆砌建模法。它的建模流程是将复杂的物体进行拆分，拆分为一些基础的零部件，再用基础的成型命令将这些小零件制作出来，最后将它们堆砌在一起。它要求动画设计者对模型的大小比例关系、空间位置有很好的把握。常用的工具包括：插入、挤出、车削、倒角、FFD变形工具等。

不规则物体则比较适合细分建模法，即用基本几何体先完成物体的大形，然后通过编辑多边形或编辑网格工具对模型细节进行细分，这种建模方式和素描的绘制或雕塑的建造过程非常类似，一般我们使用细分建模来完成三维人物、卡通角色或曲面物体主体的建模。常用的工具包括：编辑网格、编辑多边形、对称、网格平滑等。

1.3 制作三维动画模型

分析模型结构，并选择适当的建模方法是制作一个良好而有效模型的前提。在最后一个阶段，我们主要根据前面的分析结果，选择合适的建模方法来完成物体的模型构建。

2 规则物体的角色建模

以制作一个机器人（图2a）为例，我们使用3Dmax来进行物体的角色建模过程，首先我们来分析机器人的结构特征，机器人属于有规则外形的物体，可以分解为具有简单几何形状的规则部件，因此我们选择堆砌建模法进行建模。我们将机器人分解成简单的几何形体，如（图2b至图2g），以机器人头部为例（图2b）是由（box）挤出，FFD收缩底部，选中所有边线选择倒角工具，调整具体的参数，机器人的头型基本成型。机器人的手指关节（图2c）利用基本的圆柱形编辑多边形、插入、挤出等命令制作。手指、胳膊、腿、五官等应用同样的表现手法如（图2d至2f）。当我们完成了这些简单的几何形体后，可将这些几何形体堆砌成一个完整的机器人，图2h即是堆砌后的机器人效果图。整个流程如图1：

图1 规则物体的角色建模流程

对于规则物体，都可以采用以上方式进行角色建模，通过将规则物体分解为简单的几何形体再堆砌的方法，可实现多人协同创作并可有效保证最终成品的效果，提升创作效率。

图2 以机器人为例演示规则物体的堆砌建模流程

3 不规则物体的角色建模

以制作绿巨人角色（图4a）为例，我们使用3Dmax来进行角色建模，因为绿巨人不能分解成简单几何形体，因此我们使用细分建模法来完成角色建模。图4b至4e显示了绿巨人身体部分的整体结构和细分的过程。绿巨人整个身体的建立过程如图4b，由简单的几何图形（box）砌成人体的整体比例，然后把全身各个部分编辑多边形、附加并焊接成一体，那么就有了初步的人体雏形，最后使用工具中的涡轮平滑，人体结构的基本造型已经成型。头部的演变过程如图4c、4e所示，应用对称、细分、深入雕刻、平滑等命令。手和腿的模型分别使用相同的方法建立（如图4d）。绿巨人模型的最后渲染效果如图4f所示。 整个流程如图3：

图3 不规则物体的角色建模流程

图4 以绿巨人为例演示不规则物体的细分建模流程

对于不规则物体，都可以采用以上方式进行角色建模，事实证明，细分建模法对于不规则物体是一种可行、简化的建模方法。

堆砌建模法与细分建模法并不是截然分开的。生活中大部分物体既具有规则的外形，但在细节上又有不规则的地方，对此，我们需要将两种方法结合起来使用，在局部上使用细分建模，体现事物的特色一面，整体上使用堆砌建模法，提升建模效率。

4 结论

角色建模技术研究的目的是获得一种三维动画制作可行、高效的途径。通过将所有的三维物体分为两类，即规则物体和不规则物体，分别采用堆砌建模法和细分建模法来构筑模型，可以有效提高建模效率，简化建模步骤。通过采用科学的、有序的流程，便于在多人协作的集体创作环境中，提高创作效率，最终保证动画成品质量。

参考文献

[1]陈大纲.神工鬼斧――3D模型的最优化建立[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]徐厚华.三维动画建模技术的理论探讨[J].计算机教学信息化，2010.

[3]蒋燕萍，黄心渊，夏旺盛.3ds max建模方法分析[R].第一届全国几何设计与计算学术会议论文集，2002.

[4]彭国华.基于3ds Max的动画角色建模技术的研究[D].西安：陕西科技大学，硕士学位论文，2007.