实时游戏角色的建模
实时游戏角色的建模

作者：Antony Ward

首先希望大家能够从我的这篇文章中等到有益的信息的一些帮助。

文章中涉及到的一些关键点：

l       建模工作总是要从好的参考资料开始，尽可能地充分利用它们。

l       在三维软件中将参考图像设置为图像平面。然后使用若干基本的圆柱体构建出整个模型的大致形状。

l       在制作模型的细节时，一定要严格地遵循角色肌肉的轮廓。

l       最终的模型一定要清洁（没有多余的多边形），需要时可使用镜像复制（对于那些有对称结构的模型）。

l       建模过程中，使尽量尝试或保持与原来的坐标系统协相协调。这样可使建模工作条例清晰并有利于将来模型的变形动画设置。

l       仔细检查最终模型上的多边形网格线和边界，保证它们都有正确的结构和走向。避免模型上的面片相互挤压在一起而影响模型的动画设置。

l       最后要将角色模型调整为绑定姿势。

目录：

l       参考资料

l       起始的准备工作

l       大致形状的的构建

l       头部和胫部

l       添加细节

l       肌肉组织的结构

l       肩部

l       腋窝

l       二头肌的拧转

l       经常弯曲的区域

l       面部的细节

l       手

l       最终的姿势



参考资料



在建模工作开始之前，最最重要的一件工作就是准备参考资料和参考图像，这些资料可以来自于扫描的照片，手绘的图形、视频或者DVD上的截图等，而且越多越好。比较理想的参考图像应该包括角色旋转一整圈时的各个角度，如果没有现成的，最好用你所收集到的参考图像来制作出符合要求的各种角度的图像。



比较理想的参考图像应该包括角色的前视图、侧视图（左视图和右视图）背视图和3/4角度的视图。既要有整个身体的全景图还要有头部的特写图像。此外最好还要有表现面部细节特征的各种表情参考图，尽可能多地展示出面部的各种表情，这不仅可用于建模的参考，还可为动画师们将来制作面部表情的融合变形（Blen Shape）提供很好的依据

[此贴子已经被作者于2007-3-19 23:26:33编辑过]

各种角度的参考图像                                                     面部表情参考图像
参考图像最好是彩色图像，这可为将来的贴图工作带来有益的帮助。

总之，参考图像是建模工作中非常重要的一步，否则就会陷入非常盲目的境地，以至于没完没了地调整、修改。所以无论如何都要想办法制作，搜集一些参考图像，至少也应该有一个大致的轮廓图，这可保证你制作的模型合乎比例。



起始的准备工作



开始建模之前，准备好的参考图像，把前视图和侧视图输入到Maya的图像平面（Image Plane）上作为建模时的指导。



对于所设计的角色，应该清楚以下几点：

l       此角色是用于视频游戏还是用于最终的场景渲染。

l       对于模型上所允许的多边形面片数量要有一个粗略的预计。

l       手脚上的指头是否需要全部创建出来；还是只需要象连指手套那样，无需创建单独的手指。

l       是否需要面部的细节，角色的面部是否需要进行表情和唇型动画。



还需要思考的是需要几种细分级别的模型。例如我要创建一个角色，而且需要四种细分级别的模型，我最经常使用的方法是先创建最高细分级别的模型，然后简化这个最高级别的模型得到另外几种低细分级别的模型，因为删除或者减少多边形面片要比添加面片容易得多。此外，以这个顺序进行工作还可以保证各种版本的模型能够完全地匹配。



下面以一个实例来说明我的建模过程。我首先绘制了一些参考图，并以此为依据定义我的角色的比例和形状。




  角色参考图像，包括前视图、侧视图和背视图

大致形状的的构建

现在开始建模，不要着急一次就完成所有部分和细节，应该一步步的构建这个模型。首先要创建出一个整体的形状，这会帮助你掌握整体的比例。

1：四肢和躯干

首先创建3个多边形圆柱体，高度上的分段数为10，径向分段数为8，这个数值只是一个参考，应该根据自己的角色对多边形面片的限制进行适当的调整。此阶段要使多边形尽可能的简单，因为在以后添加多边形面片总会比删除多边形面片要麻烦一些。

旋转、缩放、移动这些圆柱体，将它们放置在正确的位置，使它们分别置于左腿、左臂和躯干部位。须注意要让圆柱体上中间的一排控制点恰好能够位于肘关节和膝关节处。在此阶段，我们只需要构建出一半的模型，随后我们可以使用镜像复制功能得到模型的另一半。如图：




继续操作这几个多边形性圆柱体，保持它们都为四边形多边形面片构成，在侧视图上，水平地移动、缩放上面的控制点，使圆柱体大致符合图像平面上腿的形状，如下图。



切换到前视图，进行同样的调整工作，使其符合前视图图像平面的形状，如下图。



手臂部分的制作过程是一样的，调整圆柱体上的控制点使其符合前视图图像平面的形状，如下图。

在侧视图上进行同样的操作，如果参考图像在侧视图上不能完全显示出手臂的形状（比如那些手臂打开侧举的缺省姿势），就需要用到顶视图或者其它参考图像来构建手臂的形状，如下图。



接下来先将用于制作躯干的圆柱体分割成左右两部分，将右侧的一半删除，只使用左面一半创建躯干模型；然后向构建腿和手臂一样，水平地缩放、调整控制点使模型的大致形状符合前视图和侧视图图像平面上的参考图像，如下图。







至此，就得到了一个较为简洁、基本上与坐标网格相一致的模型网格，它正好是角色的左半边，但是现在还没有头部、手和脚。



现在，整个身体实际上还是由3个部分组成，我需要将它们结合到一起。将手臂的位置上下地调整一下，使得手臂上端的两排控制点与身体侧面的控制点近两对齐，这也正好是手臂进行弯曲的位置。对腿部进行同样的调整工作。

在进行这些调整时，可能需要添加一些额外的控制点，或者是删除一些多边形面片使得四肢与躯干能够正确地结合到一起。因此，会用到Split Polygon Tool来添加控制点，或者删除一些面片等操作，在进行这些操作时，一定要保证各部分上的控制点在相互结合处相互对齐，最后将控制点焊接起来，使几个部分最终成为一个整体。如下图。



至此，就得到了一个基本的身体模型，当然，此时还可以进行一些形状上的调整，以使整体形状更符合参考图像。在此阶段，还可以往模型上添加一些其它部件，比如胸部的乳房等，最后将它们与基本模型结合到一起，形成一个整体，如下图。




2：手
说实在的，处于现在这个阶段，根本没有必要过于操心手的制作，如果实在需要的话，创建几个简单的长方形几何体，表示出手的大致比例就可以了。
3：脚
将腿部最下方的多边形边向下挤压（Extrude），然后在刚刚形成的多边形面片上向前挤压两次，然后调整上面的控制点，直至形成脚的大致形状，如下图。



头部和胫部
使用一个简单的多边形圆柱体作为基础，径向分段数为8，高度方向上的分段数为3，象制作躯干部分一样，用前视图和侧视图作参考，调整控制点形成脖胫部位的大致形状，如下图。



为了制作头部，先创建一个多边形立方体，分别在X、Y、Z方向上给它一定的分段数，然后调整控制点使它的整体形状符合参考图像平面上头部的形状。在当前阶段，暂时不用为头部、面部添加任何额外的细节。头部的大致形状完成以后，将头部与脖胫焊接起来，然后再将脖胫与整个身体焊接起来，使用的方法与焊接四肢与躯干时使用的方法是相同的。



添加细节
至此，就得到了以上这个基本的角色模型，它包括有四肢、躯干头部，脚或者手等组件。
接下来有两件事情可以做：

第一件事情是，可以清理一下上面制作完成的模型，为游戏进行一些优化，去掉上面一些比较狭长的多边形面片，对其形状做一些最后的调整，从而得到低细分级别的模型版本。
第二件事情是，继续深入地细化模型，添加足够的细节，使模型与参考图像完全匹配，从而得到高细分级别的模型版本。大家可参考下图进行细节的调整和优化。

应该知道的是，很多时候，特别是对于这种游戏类的模型，尽可能地使用贴图的方法来获得模型上的细节，而不要靠增加模型的复杂程度（更多的多边形面片）来获得细节。只要是能够用贴图方法表现的细节，就不要试图用建模的方法来实现。

肌肉组织的结构
到此阶段，仔细审视模型，特别要注意模型上的一些关键的肌肉组织结构，尽量让模型上的多边形网格线符合真实的肌肉组织轮廓的走向，这样做的目的是为将来模型的动画与变形打下良好的基础，这可使模型上的肌肉变形得更加合理自然，同时也能使你的模型看上去更加准确。



              人体肌肉结构图
注意，要舍得花费时间在这一步骤上下功夫，将肌肉组织结构的轮廓线尽量映射到模型之上（如下图所示）。为此，可调整模型上的网格线，让它们围绕着肌肉结构的轮廓，必要的时候还须用到Split Polygon Tool切割模型上的多边形，使用多边形的硬边显示模式，可清楚地观察到我所进行的工作。在此阶段，不要害怕往模型上添加一些多边形面片，因为这是必须的。



肩部
模型的肩部是很多人感觉难于处理的部分，从下图中大家可以发现，当手臂上抬时，肩部的肌肉（deltoid）向外凸起，其位置高于锁骨部位的肌肉（trapezius）。同时还要注意背部上的大肌肉群（latissimus dorsi）的运动，当手臂上抬时，此肌肉群向外扩张，当手臂松弛时，此肌肉群内收。



腋窝

关于这个部分，只需要记住一个事实，腋窝部分是稍微向身体内侧内陷的。



二头肌的拧转
这个部位如果建模不准确的话，会引起很大麻烦，特别是当手臂拧转时，其变形运动看上去会很别扭，甚至产生塌陷。要避免这种现象的发生，就要使这个部位的多边形呈条带状环绕上臂区域，如下图。



经常弯曲的区域
在模型上非常重要的区域就是那些经常需要弯曲的区域，象肘部和膝盖部位。 所以要在这些地方进行一些处理，比如在这些区域添加一些多边形以保证它们能够正确地变形。由于肘部的旋转是围绕着模型的肘部关节进行的，所以在这个区域的背面（手臂背面）添加一些多边形，使其能够满足变形的需要，如下图。


面部的细节
大家知道，在制作头部模型时，面部的拓扑结构是非常重要的。构建面部的拓扑结构时，应该根据实际情况进行考虑，比如要考虑到制作这个模型的最终目的等等。象制作身体时一样，要严格地根据面部上的肌肉轮廓的走向布置多边形面片和边界的走向，要特别注意面部肌肉上的皱纹，只有根据这些特面部征构建整个面部的细节，才能得到比较自然的外观，并且为将来面部的动画，比如融合变形动画等提供良好的基础。






面部的肌肉结构和皱纹
将一张比较详细的面部参考图像输入进来坐作为建模指导，调整图像平面的尺寸使其与场景中的模型相匹配，如下图。



细分前面的面，并移动顶点直到形成正确的造型，你也可以在前视图中进行这些操作，并用另外一张图片作为参考



用Split Polygon Tool分割头部的多边形，逐渐添加细节，直到满意为止，切记在分割多边形添加细节的时候，一定要沿着肌肉轮廓的走向。同时要清楚将来面部肌肉该如何变形，只有清楚了这些问题，才能够根据具体情况确定是否为头部模型添加眼睛、眼帘和口腔内部等细节。

手
关于手的制作，我建议首先去寻找一下是否有现成可用的模型，因为实在没有必要进行重复的劳动，即便是这些手的模型与你的角色不完全匹配，也可以通过一些调整和删减来让它为你所用。
如果想要制作手的模型，首先要知道它的用处，如果是为视频游戏制作模型，可能它就不需要哪些分开的手指，只需要制作一个分开的大拇指就可满足绝大多数的需要。如果是为了最终渲染出完全的场景制作模型，就需要将所有的手指制作出来。
在制作手指的时候，我一般总是从手指做起，首先制作出一根手指，然后复制几份分别用于其它几个手指，各具每个手指的形状作一下调整。还是要强调一下，如果需要为最终渲染场景或者是比较高端的游戏制作模型，才需要制作这些手指。
手指部分用一个多边形立方体，宽度为6、细分段数为6、高度上细分段数为2。

同样使用Split Polygon Tool为手指上添加细节，在此阶段，只需要为手指关节添加一些细节。如下图。



最好是用参考图像作为建模指导。



将制作好的手指复制几份，分别根据每个手指的形状进行调节。



同样复制原来制作好的手指模型，进行形状上的调整，制作出拇指。最后参考图形平面为手掌添加一些细节，最终模型如下。

以上这个手掌模型是参考男性的手制作的，可将它作为基础的模型进行调整，最后得到女性的手掌模型。
制作手时的几个注意事项：
l       将手掌模型制作成平摊开的，这样有利于将来的贴图工作，最后再将它调整为所需的姿势。
l       手指和手掌的结合部位，应该有一些鼓起，不完全是平的。
l       手指并不是直的，应该有一点弯曲。
l       女性的手上，食指和无名指差不多是相同长度的；而男性的手上，食指略短于无名指。



最终模型

最终的姿势

在模型最终定型并开始进行贴图等工作之前，最好进行简单的骨骼绑定，这样可以检查出模型的各个部位是否能够进行正确的变形。如果发现某些部位变形的不合理，可以进行一些调整，然后再进行贴图工作。以避免重新调整UV坐标的布置。

最终模型的姿势应该尽可能地处于放松状态，这样在进行骨骼装配和动画时，模型才会显得更加自然。要让肘部关节处和膝关节处有一些自然的弯曲，这可帮助动画师对骨骼进行精确的定位和调整。

在摆放最终姿势之前，将原始模型存盘，在一个新的复制模型上进行姿势的摆放调整是一个好的习惯。

最终姿势摆放的要点：
l       手臂向两侧伸开并且稍微向下（大约35度）
l       肘关节略微向内侧弯曲（大约40度）
l       手掌和手指撑放松状态，略微有些弯曲，手掌要面向前方
l       腿部也应该稍微有一些弯曲，就好像整个模型有些下蹲的样子
l       整个头部呈放松状态，嘴是关闭的，眼睛张开

顶了``

LZ辛苦了！！！

非常喜欢！很好的教材！

正点~~顶顶顶[em03]