3D建模技术在三维影视动画制作中的探讨

杨素芳

（晋城职业技术学院，山西 晋城 048000）

1 3D建模技术的应用背景

分析三维影视动画制作所运用的技术与3D建模技术，首先需要研究一下3D建模技术的应用背景。随着计算机科学技术的发展，人们在日常生活中接触到的数字化网络信息烦杂，例如，杂志、影视剧、手机广告、网络互动信息、电竞或是随处可见的LED屏等，人们日常接触到的图像信息都是通过计算机数字化技术制作而来的图像。

回想人们日常生活中能够接触到三维空间视角，其实也就是2010年之后的事。由于数字化技术的不断发展，3D在日常生活中的应用越发普遍，影视剧方面也随处可见3D踪影。例如，电影院的3D眼镜与影厅，纯粹的三维电影《莫比斯环》等。在三维影视动画制作方面，更多的影视作品都采用了三维特效技术进行了动画制作。例如，魔幻电影《指环王》、科幻电影《星球大战》、动画电影《玩具总动员》、《怪物史莱克》等，其中也有较多的纯三维电影。近几年，3D影厅遍地开花，成为拉动电影票房的又一增长利器。而构建模型是3D技术的重心，模型作为三维影视世界的主要角色，承载了大量的信息点与意义，因此，3D建模技术对于影视作品的特效制作具有相当重要的意义。当人们留心观察影视作品中的3D特效时，如果找不到模型的痕迹，不是说没有模型，而是恰好说明3D建模技术取得了成功，因为任何特效都是建立在模型之上的[1]。

2 三维影视动画制作中物体的相关分类

在进行三维影视动画制作时，建模师首先需要明确建模思路，在对想达到的最终模型效果进行分析后，在脑海中规划出建模的过程，以便为后续的制作打下基础。当从业人员对于3D技术与三维动画角色建模操作熟练掌握之后，凭借自身经验可以将角色建模的思维过程流程化。例如，操作人员在针对制定的动画角色进行建模时，在对角色的结构进行分析之后，再依据建模经验得出结论，选取适合的建模方法，然后再确定每一部分网格的拓扑结构，最终完成对三维影视动画角色模型的构建。

在三维影视动画制作中，一般可以将物体的相关分类分成规则物体、非规则物体两种类型，两者的划分依据较为明显。当从业人员使用3D制作软件时，通过呈现出物体的鲜明特征来表现物体的类型，就是对规则物体的制作。例如，对建筑物、桥、船的呈现等，这些物体都有较为明显的特征和明确的规格指标，形状较为固定，能够“量产”，在行业内可以被称为复制克隆。即便是两个不同种类但同是规则物体的模型放在同一画面中，视觉上也并不会觉得突兀。而非规则物体则是指随意性较强的物体。这些物体并非一成不变，无论是从整体看还是观察细节都有任意变化的情况存在。例如，小动物、树木、湖泊、山峰等，在对于这类物体进行制作时，不能进行人为的修改。当同一画面内呈现出以上两类物体时，对于视觉的冲击存在较为明显的差异。规则的物体可以依照常规的标准进行制作，而非规则物体则受到诸多因素的影响，如制作者对这类物体的主观印象与理解、制作经验、操作水平等，因此会出现不同人员制做出的效果存在较大差异的情况。在制作非规则物体时较考验操作人员的能力，这也就导致了衡量操作人员的技能标准之一是制作非规则物体[2]。

3 3D建模技术与绘画结构分析的相关性

在3D的构建模型软件中，通过对物体形态进行数字化描述能够还原物体在现实中的形象。所以，制作人员在进行3D建模时，要先将建模对象进行数据及结构化分析，再以图像的形式表现出来。在建模之前，制作者要先根据物体的平面图像进行大胆的猜想与分析，在判断平面图像的立体构成形式之后，再通过3D软件对图画中的物体进行立体模型构建，最后对物体的相关细节进行处理与加工，这就像绘画之前先打稿一样。因此，在3D建模的初始阶段，操作人员需要关注物体的结构与细节，不同的操作人员具有不同的绘制习惯，但都会依照先整体后局部的步骤，逐步实现对细节的把握。这样的方法在后续的网格整合中可能会出现与画面不符的情况，甚至会返工进行再次处理。这时对于某些不熟悉的物体，操作人员可能需要再次对其进行结构分析，并注重对建模过程的还原。制作人员对模型数据进行记录与分析，以掌握更加科学合理的数据，增强建模操作的严谨性与科学性。优秀的建模师建模技术过硬，空间想象能力较强，分析能力与复盘能力强且细心认真。建模师在绘画结构分析的过程中，需留心观察物体及图像的细节才能更精准地完成建模，构建成的模型才能更加自然、生动、逼真[3]。

4 制作三维影视动画的3D建模的方法

3D建模同时也是三维影视动画的制作前提。3D建模技术随着计算机技术的不断发展，功能更加丰富，在制作三维动画时能够更加贴合不同角色与物体的建模要求。大千世界，无奇不有，人物角色和物体种类丰富、特点各不相同，因此在建模方法的选择上也存在较大差异。在3D建模之前，建模师首先要分析建模对象的特点与期望达到的效果，在综合考虑多种因素之后，选取合适的方法进行建模。

三维模型的建模方法大致可以分为细分建模法、堆砌建模法两种。

细分建模法是依照先整体后局部的原则构成的建模方法。它首先需要创建物体的整体部分，之后再依据各类信息对物体的局部及细节上做出分析和调整。而堆砌建模法与之恰恰相反。它主张从局部出发，最后将多个局部堆砌为一个整体。建模师在采用这种方法时，需先从细节处刻画物体，最后由多个细节构成物体的整体形状。

两种建模方法适用的情况及物体不同。当构建非规则物体的模型时，更适合采用细分建模法进行建模。建模师会先勾勒出物体的基本轮廓，之后再根据相关信息采用多边形与网络建模方法对物体进行细节描绘。而在构建规则物体时，制作者常用方法是堆砌建模法。建模师会先将物体的整体外观划分为几个部分，每个部分都是由最基本的图形构成。在构建模型的过程中，建模师将基础构成的零件与细节部分进行构建之后，再将各个部分堆砌在一起构成一个特定的规则物体。而堆砌建模法的使用注意事项有：必须在建模之前充分掌握建模对象的整体比例与其所处的三维空间中的具体定点。即便是构建规则物体，如果操作人员不能够充分掌握规则物体的特征与内部结构或是无法用基本几何进行构建，则不适用堆砌建筑法。

5 建模方式的选择

为了保证制作完成的三维影视动画的真实性和准确性，还要预留出充分的操作空间，在制作三维影视动画时，建模师应从多方思考，谨慎选择具体的建模方式。

（1）多边形建模。多边形（POLYGON）建模一般用于构建规则物体。外观规则且不包含曲面的物体建模时常用该方式。建模师利用多边形建模制做出的模型，可以根据环境空间的需要进行改变，只需在模型参数上进行调整即可。多边形建模的方式只适用于由直线构成的物体，因此常见于三维空间中的建筑模型构建，如室内环境设计。

（2）NURBS建模。NURBS指非均匀有理B样条曲线，是英文Non-Uniform Rational B-Splines的首字母缩写。从另一个角度进行理解，也可以被称为是计算机图形学专业的概念之一。在构建模型时，建模往往适用于构建结构较为复杂，表面较为光滑的物体。NURBS对于细节及物体特点的塑造更为真实，应用范围相比其他方式来说也更广。NURBS建模由于基本拓扑结构的有限性，在构建拓扑结构相对复杂的物体时较为困难，比如气孔较多的物体。由于NURBS建模是由网格状的拓扑结构所构成的，所以，如果所构建的物体模型分支较多、结构复杂，因为关键点过多，也会导致模型的质量不过关。例如，在构建汽车模型时。一般会使用NURBS建模来创建汽车外观。

（3）细分曲面建模。细分曲面建模技术继承了NURBS与Polygon这两种方式的优点，在具体的建模过程中，可控性强，灵活多变，同时还能够保证模型的圆滑外观。细分曲面建模技术其实更适用于曲面，更注重“细分化”，也就是对所构建物体模型的细节进行精准把控。从细分曲面建模技术的优点可以看出，其更适用于对人物部分躯体的模型构建。

6 3D建模技术运用于三维影视动画中的实践案例

6.1 采用3D建模技术设计与制作三维影视动画角色

在三维影视动画角色的细节设计与制作方面，3D建模技术必不可少。例如，在《苍蓝钢铁的琶音》中，片中所出现的人物角色全部都是由设计人员依靠手绘设计出人物角色的草图之后，再由建模师对人物草图进行分析与想象，选取适当的建模方式进行建模。在建模方式的选取上，上文提到对于人物角色，通常会采用细分建模技术，模型创建好后再对其进行色彩渲染与后期处理。涉及影视角色的制作，无论是设计者还是建模师，都需要具备相应的美学知识与艺术水平，才能创造出高质量的动画人物角色。创建出特征鲜明的人物角色后，通过技术支持，相关人物角色的神态、动作、语言以及与环境的契合度都达到了更高水平，有利于提升影视作品的质量，给观众留下特别深刻的印象。

6.2 三维动画广告的具体应用

由于3D建模技术的广泛应用，影视行业不仅限于影视作品，商业广告也应用了3D建模技术。三维动画广告以三维的形式进行呈现，能够传达给消费者更加直观、立体、真实的感受，使产品更容易被大众认知和接受。例如，牛奶广告，目前推出的舒化奶能够很好地解决某些消费群体乳糖不耐症，但只通过文案和图片无法直观地传达给消费者这些信息。因此，在动画广告中对拟人化的乳糖进行角色塑造，从乳糖的角度，以三维动画的形式阐释了乳糖不耐症的病理并模拟了人体吸收乳糖的全过程，将舒化奶的优势与特色牢固植根于消费者心中。从广告的特征可以看出，通过三维动画形式能够将产品信息更加直观地呈现给消费者，产品更容易被大众接受。

6.3 三维场景建模的搭建

在三维影视动画制作中，除了人物及物体的制作，场景的设计必不可少，占据了建模工作量的十之七八。场景是角色所处的三维空间环境，需要具有较强的可变性。优质的场景能够提升三维动画的质量与效果。例如，在某些游戏场景设计中，可以通过虚拟现实技术创建虚拟建筑物模型。建模师在建模之前首先需要获得建筑物的平面图、航拍图甚至通过遥感技术，获取相关的数据，还可以给建筑物划分特定区域进行分析与建模，整合建模后再进行处理与加工。创建出的模型应满足可视化、全景浏览、虚拟漫游等需要。

7 结束语

3D建模技术涉及的领域较广，并且随着信息网络技术的发展，更高水平的建模软件与方式也会逐渐被应用于三维影视动画的制作中。三维影视动画制作的角色建模不仅需要工作人员具备计算机图形学的知识，同样与虚拟现实、人工智能等领域具有不可分割的密切联系。因此，在三维影视动画领域不断进行角色建模的创新与尝试十分必要。动画行业工作者应坚持角色建模创新，科学融入3D建模技术，优化角色模型的构建，进一步提升将3D建模技术应用于三维影视动画制作的效率。■