三维游戏设计中动画角色设计要素分析

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　　摘 要：通常，三维游戏角色的制作过程分为六个步骤：原始图片设置、模型构建、贴图烘焙、骨架蒙皮、动画制作和引擎测试。生产周期为一到半月。本文将围绕三维游戏设计中动画角色设计要素展开分析。
　　关键词：三维游戏;游戏设计;动画角色;设计要素
　　
　　 三维动画又称3D动画，是随着计算机软硬件技术的发展而产生的一门新技术。三维动画软件首先在计算机中建立一个虚拟世界，在这个虚拟的三维世界中，设计者根据被表现对象的形状和大小建立模型和场景。然后，根据需要设置模型的运动轨迹、虚拟摄像机的运动等动画参数。最后，根据需求对模型进行了分配，穿上特定的材料和灯，当所有这些都完成后，计算机可以自动计算并生成最终的图片。在当今越来越流行的游戏产业中，不难发现，游戏已经成为人们释放自我和娱乐的主要方式之一。真正吸引玩家的应该是游戏人物的设计，而不是情节，玩家不会记得情节，只能记住人物。因此，在游戏的创作过程中，游戏角色的作用显得尤为重要。
　　一、三维游戏角色原画以及设定
　　通常每一款游戏都会有相应的艺术风格和艺术标准，这将逐一决定整个游戏的艺术方面要呈现给玩家什么样的风格，除了设定艺术标准，游戏需要什么样的艺术效果，呈现什么样的细节和特点[1]。在角色制作的第一步，设计师会尽早设计出原创的角色画，并对角色设置、特征等有一定的框架。
　　二、三维游戏角色模型设计制作及拆分UV
　　当游戏角色的原始绘图和设置确定后，将生成角色模型。一般会先制作角色模型的中模，中模能尽快的将原画中的角色的体型、轮廓描述出来。通常在下一代游戏制作中，高模制作完成后会进行中模制作，高模制作会使角色模型非常精细，包括很多角色细节、角色素材等，展现角色的详细特征。高模制作完成后，根据高模制作低模，减少面数，在保证字符轮廓匹配的前提下尽可能优化。由于需要考虑手机游戏运营中的性能问题，该游戏实际上采用的是低模式，在精简面数的同时，应合理布线，方便后续角色移动。绘画作品的制作。创建模型后，需要将模型拆分为UV贴图。通常，UV贴图指的是相应模型的坐标。当我们将三维模型分解成二维平面时，利用UV计算每个平面对应于三维模型的具体位置，使映射精确地对应于模型的表面[2]。
　　三、三维游戏角色贴图绘制（烘焙）
　　模型制作完成后，需要绘制贴图，而在这个环节中需要科普的是：早期的传统游戏（魔兽世界），在绘制贴图时非常简单，所有元素都覆盖在一张贴图上，什么样的效果是手工绘制的，什么样的效果才是榜样。下一代游戏概念加入后，法线贴图（normalmap）、反射率贴图（albedo map）、金属度贴图（metallicmap）和粗糙度贴图（roughness）。法线贴图映射是描述曲面细节的凹凸变化，反射率贴图表示对象的颜色和纹理。金属度贴图和粗糙度贴图映射表示物体在光照条件下的纹理。最新的次世代技术是PBR技术（基于真实物理的渲染方法）。PBR有两种工作流程，一种是基于金属的，另一种是基于镜面反射的。上面描述的四个贴图是金属工作流的内容。贴图绘制的环节，不同类型的游戏会有一定的区别，以次世代游戏为例，法线贴图是根据高模的细节纹理通过烘焙的方式而生成的贴图，为的是将低模呈现的细节更加丰富;反射率贴图主要体现模型的纹理和颜的贴图;金属度贴图主要体现模型表明金属情况的贴图;粗糙度贴图主要体现模型表面的粗糙情况。在通过各种微调、细节优化后，便开始了贴图的绘制，这也是游戏美术风格、角色美术细节体现的部分，除了要用到大量的高清素材，还会需要设计者手绘进行原创制作，次世代游戏则会结合以上的贴图，以达到更好的角色质感和表现效果[3]。
　　四、三维游戏角色搭建骨骼及蒙皮
　　模型、贴图制作完成后，需要进行游戏角色骨骼搭建，这里会根据角色的特性进行不同的设计，合理的根据角色肌肉、关节搭建骨骼，以方便后续的动画制作。而在角色骨骼搭建完毕之后则可以开始蒙皮，由于在3D人物制作过程中，角色骨骼和角色模型是分开的，因此将肌肉和皮肤绑定在相应骨骼上，保證骨骼运动模型对应的部位会跟着运动的过程叫做蒙皮。蒙皮除了将模型绑定到骨骼上，更重要的是合理分布每一块骨骼控制的模型区域，分布的越合理自然、符合真实生物运动肌肉牵引，才能越好的满足生物动画运动的需求[4]。
　　五、三维游戏角色动画制作及优化
　　在人物蒙皮完毕后，将根据游戏需要制作动画，如角色行走，从而达到逼真的效果。这一过程将涉及骨骼、生物运动等知识，在动画制作和优化环节将更加严谨，除了反复检查参与活动的皮肤和骨骼外，还需要删除不必要（多余）的骨骼，应严格按照动画过程制作，通常一个骨架用于多个对象，因此绑定过程通常比动画本身更重要[5]。
　　六、导入引擎进行测试
　　完成上述工作后，动画师将把好的角色还给模型制作者。此时，角色模型将导入引擎进行测试，包括材质渲染和其他内容。这一部分还可以进行各种优化调整，经过测试，角色模型本身的生产过程甚至被考虑在内。
　　七、总结
　　在游戏角色的设计中，主要有两个方向：一是故事情节导向设计;二是视觉艺术导向设计。故事型角色设计通常依赖于游戏的情节，即设计师从故事的背景和内容出发，挖掘人物的个性特征，并确定人物的外形形象。然后，根据故事的特点，可以确定什么样的视觉形象来呈现角色，通过这种方式，玩家将更有兴趣了解游戏背景和操纵角色。以艺术为导向的游戏角色设计不依赖故事内容，其往往为简单模式的游戏提供纯粹的视觉艺术强化作用。游戏角色常常来自设计师的突然灵感，驱使他去创造这个角色，然后为其创造故事。
　　参考文献：
　　[1]崔丽.VR虚拟现实技术在三维游戏设计中的开发与实现[J].电视技术，2018，42（05）：44-48.
　　[2]吕勃陶，蔡文庸.次世代三维游戏中的角色设计浅析[J].科技传播，2015，7（17）：21-22.
　　[3]卢金浩，张帅，伍传敏.基于Unity3D三维游戏场景与AI系统的设计与实现[J].三明学院学报，2013，30（06）：31-35+44.
　　[4]杨玥，闫光耀.浅谈三维游戏动画角色设计元素[J].科技资讯，2012（10）：18.
　　[5]焦翔.论三维网络游戏角色设计之模型数据平衡[J].艺海，2011（06）：75-76.
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