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三維動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)基礎課程設計探索論文
摘要：目前許多高等院校都開(kāi)設有三維動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)，根據應用類(lèi)型的不同涉及到如3DMax、Maya、Cinema4D等軟件。同時(shí)，該專(zhuān)業(yè)的基礎課程都會(huì )涉及到建模。三維模型的建模方式有很多種，從Polygon中的基本體擴展到平面圖形的三維轉換，從Nurbs中的編輯點(diǎn)擠出放樣到二者之間的相互轉換等。無(wú)論是哪一種方法，從布線(xiàn)結構的角度來(lái)看都遵守了一定的規律。筆者在多年任教過(guò)程中總結了一套關(guān)于三維動(dòng)畫(huà)基礎課程的教學(xué)方法，通過(guò)具體分析一個(gè)模型的不同布線(xiàn)結構出發(fā)，來(lái)討論什么樣的布線(xiàn)才是最合適模型的。同時(shí)，通過(guò)分析當下游戲動(dòng)畫(huà)行業(yè)對模型制作的要求以及未來(lái)的發(fā)展趨勢，衍生出筆者對如何教好三維動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)課的一點(diǎn)思考。
關(guān)鍵詞：三維動(dòng)畫(huà)基礎課；Polygon；建模行業(yè)標準；布線(xiàn)規律；發(fā)展趨勢
引言
時(shí)下動(dòng)畫(huà)游戲行業(yè)早已進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的階段，隨著(zhù)制作技術(shù)的不斷提升，三維動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)課程的不斷普及，三維動(dòng)畫(huà)軟件基礎課已經(jīng)成為藝術(shù)類(lèi)院校動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)的必修課程，而模型制作又是該課程的主要內容之一。如何上好這門(mén)課，將最重要的信息傳遞給學(xué)生是每一個(gè)專(zhuān)業(yè)老師必須思考的。筆者在多年工作過(guò)程中總結了一些教學(xué)方法和制作經(jīng)驗，希望通過(guò)分析當前動(dòng)畫(huà)游戲行業(yè)對模型制作的新要求，來(lái)探討這類(lèi)軟件課程的教學(xué)思路。
一、模型的類(lèi)別與新時(shí)代的模型標準
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模型分類(lèi)有很多種，從廣義上講主要分為低模（面數較低）和高模（面數較多）。從狹義上講分為生物模型（曲線(xiàn)結構），工業(yè)模型（直線(xiàn)結構），環(huán)境模型（曲線(xiàn)和直線(xiàn)）。那么，模型之間的好壞到底由哪些因素決定，在模型的制作過(guò)程中是否受到規律的制約。目前，動(dòng)畫(huà)行業(yè)與游戲行業(yè)已經(jīng)形成不同的模型標準。動(dòng)畫(huà)行業(yè)里將角色設計稿作為模型制作的藍本，根據動(dòng)畫(huà)風(fēng)格的不同分成寫(xiě)實(shí)類(lèi)和卡通類(lèi)兩種。在模型面數上沒(méi)有太多的要求，通常情況都以4邊面為標準。但是在模型結構和外觀(guān)上要與設計稿保持高度一至。游戲行業(yè)里的模型標準分得比較詳細。例如，硬件設備上分為PC游戲、次世代游戲（主機游戲）、手游、平板電腦游戲以及VR游戲等。從模型面數上分為低模類(lèi)游戲、中低模類(lèi)游戲以及高模類(lèi)游戲。低模類(lèi)游戲中的一個(gè)道具面數一般在500-800個(gè)面之間，中低模類(lèi)則在1000-2000個(gè)面之間，而高模則在3000-5000個(gè)面之間。同時(shí)，根據游戲級別的不同，同種道具的面數會(huì )有上下浮動(dòng)。同時(shí)，游戲模型可以有三角面和四邊面兩種模型。有時(shí)，根據游戲引擎的不同，可以有同時(shí)存在三角面和四邊面的情況。
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三維模型是物體的多邊形表示，通常用計算機或者其他視頻設備進(jìn)行顯示。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。雖然市面上有很多軟件，這些軟件的類(lèi)型也不同，但是制作的流程都是基本相似的。目前主要有兩種建模方式。一種是常規模型，例如制作一個(gè)角色頭部主要有Polygon和Nurbs兩種方式，在3DMax、Maya、Cinema4D等軟件中都有，同時(shí)，模型的制作流程都分為基本體的創(chuàng )建和后期對模型的各種加工處理。Polygon模型在經(jīng)過(guò)一系列操作編輯之后都可以導入ZBrush或Mudbox中再加工，經(jīng)過(guò)法線(xiàn)烘焙到模型形成高模。在運用于室內設計、建筑設計以及部分中低度的游戲模型中均是以此流程制作的。另一種是高精度模型，例如制作電影中的怪物或者游戲片頭動(dòng)畫(huà)，需要特別清晰的細節表現，通常直接在ZBrush或QuixelSuite等筆刷類(lèi)建模軟件中制作。而動(dòng)畫(huà)電影中常用細分建模（subdivision）方式生成�？傊�，無(wú)論是哪種模型，哪種軟件，模型的一般制作途徑都是上述這兩類(lèi)。（三）行業(yè)標準從目前動(dòng)畫(huà)游戲行業(yè)的發(fā)展前景來(lái)看，總體上呈現出以下幾種情況。1.制作水平越來(lái)越高端。中國作為美國和日本最大的游戲動(dòng)畫(huà)加工基地，承擔著(zhù)眾多非核心的技術(shù)加工業(yè)務(wù)。其中，基礎模型的加工占了很大的比重。通過(guò)這幾年國際交流與合作，模型的制作要求越來(lái)越高。就拿游戲人物建模來(lái)講，高精度模型除要求在造型上完全與對象吻合，神態(tài)上也要相似以外，還需要逼真的貼圖。這促使模型的制作標準不斷提升。而動(dòng)畫(huà)類(lèi)模型不僅要求達到一定的精度，還要有創(chuàng )意的想法融入其中。所以，模型的制作要求在近幾年有較大的提升，花費在模型制作上的時(shí)間也越來(lái)越多。2.審美需求不斷改善。從目前制作流程來(lái)看，在做一個(gè)模型之前需要觀(guān)察概念稿或者設計圖，有些概念稿畫(huà)得比較細致，同時(shí)畫(huà)出了三視圖，有些則畫(huà)得比較省略，沒(méi)有過(guò)多的細節參考，這就需要建模師通過(guò)自己的判斷來(lái)制作了。往往一個(gè)模型制作完后，要對照參照物檢查是否有結構上的錯誤或是細節上的漏洞，這就需要制作者具備一定的審美觀(guān)。什么樣的模型更加好看，能博得玩家和觀(guān)眾的眼球，是要符合一定的審美標準。就拿當前上映的賀歲大片《長(cháng)城》來(lái)講，電影中的遠古怪獸饕餮是由新西蘭的維塔工作室設計的，雖然該工作室設計的《魔戒》《阿凡達》等一系列家喻戶(hù)曉的角色廣受觀(guān)眾的好評，但是在《長(cháng)城》這種中國風(fēng)濃重的玄幻題材電影中，觀(guān)眾總會(huì )感覺(jué)這類(lèi)歐美類(lèi)型的怪物在影片中與周?chē)鷪?chǎng)景角色有些格格不入。由于中國觀(guān)眾在觀(guān)看自己國家題材的電影時(shí)，會(huì )不自覺(jué)地帶入中國的審美評價(jià)，所以怪物的設定應該符合中國的美學(xué)標準，造型上可以加入像麒麟，中國龍鳳等傳統靈獸的元素，這樣電影整體感會(huì )搭調。所以，符合審美標準也是模型制作的一個(gè)重要衡量標準。
二、三維動(dòng)畫(huà)基礎課程的具體探索
現在大部分藝術(shù)類(lèi)院校都開(kāi)設了三維動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)課，根據每個(gè)學(xué)院的側重不同，師資結構不同，三維動(dòng)畫(huà)的課程內容也很不一樣。筆者就三維基礎課來(lái)具體討論一下，課程內容應該講些什么，如何去講，怎樣更加有效地把專(zhuān)業(yè)知識帶給學(xué)生。
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三維動(dòng)畫(huà)基礎課程屬于大一或者大二學(xué)生的專(zhuān)業(yè)必修課，所占學(xué)分比重較大。同時(shí)，它又是實(shí)踐操作類(lèi)課程，強調學(xué)生的動(dòng)手操作能力。所以，在課程內容設置上有它的特殊性。筆者就以《maya軟件基礎》課程為例，來(lái)談?wù)勥@類(lèi)課程該上些什么。首先，軟件課程是注重操作的，學(xué)生在零基礎的時(shí)候，最先需要掌握的是軟件的布局和操作特點(diǎn)。Maya軟件的布局和3Dmax類(lèi)似，主體為操作視窗，上面為菜單欄、狀態(tài)欄和工具架。左側為常用工具欄，右側為控制面板，底部為時(shí)間軸和輸入欄。這些菜單的位置可以隱藏和調整，哪些工具在哪個(gè)位置，找不到時(shí)如何調出來(lái)是學(xué)生首要掌握的知識。同時(shí)，軟件的一些基本操作如快捷鍵的使用，對象的旋轉和窗口的切換等操作也是要求最先掌握的。筆者在執教過(guò)程中會(huì )發(fā)現，有些學(xué)生在學(xué)期結束的時(shí)候還會(huì )問(wèn)像“這個(gè)工具在哪兒”這樣的問(wèn)題，所以，軟件布局的介紹和操作是首要解決的。其次，軟件的功能和模塊。不同軟件的側重會(huì )不一樣，例如maya2016軟件一共分成了建模、裝備、動(dòng)畫(huà)、特效和渲染五大模塊，每個(gè)模塊的功能不同，涉及到的流程也不一樣，這些是需要讓學(xué)生了解的。在該課程的初始階段，可以著(zhù)重將建模和渲染模塊講得細一些，其他幾個(gè)模塊略帶介紹。這樣學(xué)生對軟件會(huì )有一個(gè)總的印象，知道目前要掌握的知識情況。也為后面的課程學(xué)習打下基礎。
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對于軟件課程采用什么樣的授課方法更能讓學(xué)生快速接受，筆者嘗試過(guò)許多種方法，旁聽(tīng)過(guò)外教的課程�？偨Y出以下幾點(diǎn)，1.課件的準備環(huán)節。上課之前需要做的一個(gè)很重要的環(huán)節就是將今天要講的內容在腦海中梳理一邊，將與上課相關(guān)的各種模型貼圖準備好。筆者認為，目前很多專(zhuān)業(yè)教師依照教材提供的相關(guān)課件講解，這樣做一方面有助于更好地對課程內容進(jìn)行把握，一方面可以簡(jiǎn)化對課件的準備。但是，有些重要內容是教材里沒(méi)有的，需要筆者自己加入進(jìn)去，或者這些內容在其他的教材中，這就需要教師在課前進(jìn)行重新整合，完善課堂內容。2.課程的實(shí)施方法。一般情況下以演示法為主，教師在講臺上演示操作步驟，學(xué)生在下面記錄，但事實(shí)上演示法有它的局限性，學(xué)生在下面往往無(wú)法記錄每一個(gè)操作環(huán)節，這就需要教師分步驟來(lái)講解。例如，在講“擠出工具”的時(shí)候，分步驟演示命令的具體位置，命名如何回復默認值，操作手柄的使用方法，以及操作時(shí)遇到的問(wèn)題。只有分步驟依次講解每個(gè)環(huán)節的注意點(diǎn)，學(xué)生才能掌握。另外，積極與學(xué)生互動(dòng)，詢(xún)問(wèn)學(xué)生們遇到的問(wèn)題，單個(gè)演示一邊，能加深學(xué)生的印象，調動(dòng)他們的積極性，做到“從學(xué)生中來(lái)到學(xué)生中去”。3.實(shí)踐——理論——實(shí)踐�！袄碚搹膶�(shí)踐中來(lái)再到實(shí)踐中去”是筆者在長(cháng)期的工作中總結的一套教學(xué)方法，下面筆者以一個(gè)消防栓模型的不同布線(xiàn)結構來(lái)談?wù)勀Ｐ筒季�(xiàn)的意義。例如，在制作一個(gè)消防栓時(shí)，一般要求是不超過(guò)550個(gè)四邊面。一下是三個(gè)同學(xué)做的同一組消防栓。從圖上我們可以看到，三個(gè)人做的模型雖然外形上大致一樣，但在布線(xiàn)上卻完全不同，模型結構上也有點(diǎn)兒區別。那么，這個(gè)消防栓上到底蘊含著(zhù)什么樣的布線(xiàn)規律呢。首先，線(xiàn)與線(xiàn)之間的連接必須交代清楚。通過(guò)觀(guān)察可以看到548面的消防栓的底盤(pán)的布線(xiàn)與頂盤(pán)的布線(xiàn)不一致。大圓盤(pán)每一條內線(xiàn)雖然匯合在一個(gè)點(diǎn)上，卻沒(méi)有與小圓盤(pán)的邊線(xiàn)連接。造成了奇怪的現象。當然這樣做是為了節省面，有時(shí)候為了完成面數指標，不得不進(jìn)行改變布線(xiàn)走向的工作程序。但是我們發(fā)現他在這個(gè)地方雖然節省了面，整體面數上卻是三人中最多的。
也就是說(shuō)，在不該省面的地方省了，所以說(shuō)這個(gè)地方是不能省面的�！安辉撌∶娌荒苁 笔遣季�(xiàn)規律的第一條基本規則。同時(shí)，這樣的做法又導致了另外一個(gè)問(wèn)題，就是線(xiàn)與線(xiàn)之間的統一。我們看到，因為小圓盤(pán)的邊界點(diǎn)沒(méi)有與大圓盤(pán)的邊界點(diǎn)連接，造成這個(gè)模型雖然是打組之后的一個(gè)整體，實(shí)際上卻并不是整體的情況。如果該模型要用來(lái)制作成中高模，在后面的具體加工時(shí)就會(huì )出現報錯，無(wú)法使用�！熬�(xiàn)與線(xiàn)之間要相連”是布線(xiàn)規律的第二條基本規則。從消防栓的蓋帽問(wèn)題上，我們發(fā)現他們的形狀是不同的。523面的蓋帽較之其他兩個(gè)更細長(cháng)，而參考圖是扁扁的。仔細觀(guān)察我們發(fā)現他的環(huán)線(xiàn)比別人多出了一條。事實(shí)上，就是這一條多出來(lái)的線(xiàn)，導致了形狀上的改變，同時(shí)也增加了面數。這樣的線(xiàn)稱(chēng)之為“廢線(xiàn)”。在布線(xiàn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )遇到這樣的情況，無(wú)緣無(wú)故地多出來(lái)了若干條線(xiàn)，在制作的后期影響到平滑和細分的面數。這種多加的線(xiàn)，關(guān)鍵要看他加在哪個(gè)地方。有些時(shí)候，在制作運動(dòng)的物體時(shí)，這樣的線(xiàn)反而能夠有平滑動(dòng)態(tài)效果。但是，靜態(tài)的物體就不能出現這種情況了。當然在做完之后修改刪除也沒(méi)有問(wèn)題，但是就會(huì )造成浪費時(shí)間等常規性不良后果。所以，“廢線(xiàn)不能有”是布線(xiàn)規律的第三條基本規則。以上為筆者在講解模型布線(xiàn)時(shí)的一個(gè)案例，通過(guò)觀(guān)察學(xué)生制作的模型，發(fā)現其中存在的問(wèn)題，最終整理成布線(xiàn)規律成為學(xué)生修改模型的理論依據，這些制作過(guò)程中的注意點(diǎn)，教材中往往不會(huì )出現，需要教師在執教過(guò)程中總結，所以，“實(shí)踐——理論——實(shí)踐”的教學(xué)方法對操作類(lèi)軟件課程尤為適用。
三、行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢及教學(xué)應對措施
從目前動(dòng)畫(huà)和游戲的發(fā)展狀況來(lái)看，游戲行業(yè)仍然是市場(chǎng)的主體部分，隨著(zhù)新設備的不斷推廣，手游、平板電腦以及VR技術(shù)逐漸占領(lǐng)未來(lái)游戲終端平臺。但是，無(wú)論相關(guān)硬件設備如何發(fā)展，模型制作仍然是整個(gè)行業(yè)的重要基石。從模型制作對象來(lái)劃分，可分為卡通類(lèi)與寫(xiě)實(shí)類(lèi)�？ㄍ�(lèi)模型面數要求不高，往往能符合客戶(hù)的一般要求就通過(guò)了。而寫(xiě)實(shí)類(lèi)游戲的模型就沒(méi)有那么簡(jiǎn)單了。不久前在育碧公司研發(fā)的一款WiiU平臺游戲《僵尸U》的制作流程中可以看到，該類(lèi)游戲采用GOz制作方式，即在Zbrush里將角色分精度雕刻細節后將初始精度模型導入Maya烘培法線(xiàn)，然后再拓撲UV加上細節進(jìn)行貼圖流程，最后導入游戲引擎中。當然這只是模型階段的工作流，已經(jīng)反映出該行業(yè)的最高制作水平。與之同等水準的是索尼公司在PS4平臺上的次世代游戲《戰神4》�？梢哉f(shuō)，這類(lèi)游戲的制作要求不是一般的人能夠達到的。在具備了專(zhuān)業(yè)技術(shù)的基礎上，要有相當豐富的人體結構學(xué)工程學(xué)以及生物學(xué)等自然科學(xué)的知識儲備。筆者認為，在未來(lái)的教學(xué)體系中，可以嘗試與游戲行業(yè)的制作過(guò)程接軌。例如，動(dòng)畫(huà)專(zhuān)業(yè)的課程包含基礎課程和高級課程�，F階段往往將骨骼綁定，角色動(dòng)作，渲染材質(zhì)及三維動(dòng)畫(huà)主題短片設計等一系列流程全部放入在教學(xué)體系中。這樣安排有好的一面，學(xué)生在大學(xué)階段能夠了解到Maya動(dòng)畫(huà)的所有模塊，記住整套動(dòng)畫(huà)制作流程。最后，能夠做出一個(gè)三維動(dòng)畫(huà)短片。不好的一面是學(xué)生往往只能學(xué)習到一些基礎部分，對于更加專(zhuān)業(yè)的技術(shù)會(huì )有缺失。筆者認為，這是一個(gè)矛盾的問(wèn)題，學(xué)院在制訂教學(xué)大綱時(shí)不可能兼顧“兩頭”，不然學(xué)生的整體學(xué)分就會(huì )抬得很高。所以，只有教師自己在教學(xué)過(guò)程中適當地將這些內容引入課堂，讓學(xué)生對高端制作有一個(gè)初步的認識，同時(shí)提供相關(guān)視頻教學(xué)素材供他們課后學(xué)習，這樣專(zhuān)業(yè)課才能跟緊時(shí)代腳步�？傊�，筆者認為對于現在的模型制作者和專(zhuān)業(yè)教師而言，新時(shí)期賦予了他們新的要求。同時(shí)這些重要的制作技術(shù)能否及時(shí)讓學(xué)生掌握是專(zhuān)業(yè)教師在新時(shí)期需要思考的內容。
參考文獻
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