三維動(dòng)畫(huà)專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)探索

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摘要：目前許多高等院校都開(kāi)設(shè)有三維動(dòng)畫(huà)專業(yè)，根據(jù)應(yīng)用類型的不同涉及到如3DMax、Maya、Cinema4D等軟件。同時(shí)，該專業(yè)的基礎(chǔ)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(kuò)展到平面圖形的三維轉(zhuǎn)換，從Nurbs中的編輯點(diǎn)擠出放樣到二者之間的相互轉(zhuǎn)換等。無(wú)論是哪一種方法，從布線結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看都遵守了一定的規(guī)律。筆者在多年任教過(guò)程中總結(jié)了一套關(guān)于三維動(dòng)畫(huà)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法，通過(guò)具體分析一個(gè)模型的不同布線結(jié)構(gòu)出發(fā)，來(lái)討論什么樣的布線才是最合適模型的。同時(shí)，通過(guò)分析當(dāng)下游戲動(dòng)畫(huà)行業(yè)對(duì)模型制作的要求以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，衍生出筆者對(duì)如何教好三維動(dòng)畫(huà)專業(yè)課的一點(diǎn)思考。

關(guān)鍵詞：三維動(dòng)畫(huà)基礎(chǔ)課；Polygon；建模行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；布線規(guī)律；發(fā)展趨勢(shì)

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，隨著制作技術(shù)的不斷提升，三維動(dòng)畫(huà)專業(yè)課程的不斷普及，三維動(dòng)畫(huà)軟件基礎(chǔ)課已經(jīng)成為藝術(shù)類院校動(dòng)畫(huà)專業(yè)的必修課程，而模型制作又是該課程的主要內(nèi)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)專業(yè)老師必須思考的。筆者在多年工作過(guò)程中總結(jié)了一些教學(xué)方法和制作經(jīng)驗(yàn)，希望通過(guò)分析當(dāng)前動(dòng)畫(huà)游戲行業(yè)對(duì)模型制作的新要求，來(lái)探討這類軟件課程的教學(xué)思路。

一、模型的類別與新時(shí)代的模型標(biāo)準(zhǔn)

（一）模型分類

模型分類有很多種，從廣義上講主要分為低模（面數(shù)較低）和高模（面數(shù)較多）。從狹義上講分為生物模型（曲線結(jié)構(gòu)），工業(yè)模型（直線結(jié)構(gòu)），環(huán)境模型（曲線和直線）。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(guī)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(biāo)準(zhǔn)。動(dòng)畫(huà)行業(yè)里將角色設(shè)計(jì)稿作為模型制作的藍(lán)本，根據(jù)動(dòng)畫(huà)風(fēng)格的不同分成寫(xiě)實(shí)類和卡通類兩種。在模型面數(shù)上沒(méi)有太多的要求，通常情況都以4邊面為標(biāo)準(zhǔn)。但是在模型結(jié)構(gòu)和外觀上要與設(shè)計(jì)稿保持高度一至。游戲行業(yè)里的模型標(biāo)準(zhǔn)分得比較詳細(xì)。例如，硬件設(shè)備上分為PC游戲、次世代游戲（主機(jī)游戲）、手游、平板電腦游戲以及VR游戲等。從模型面數(shù)上分為低模類游戲、中低模類游戲以及高模類游戲。低模類游戲中的一個(gè)道具面數(shù)一般在500-800個(gè)面之間，中低模類則在1000-2000個(gè)面之間，而高模則在3000-5000個(gè)面之間。同時(shí)，根據(jù)游戲級(jí)別的不同，同種道具的面數(shù)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(jù)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。

（二）制作流程

三維模型是物體的多邊形表示，通常用計(jì)算機(jī)或者其他視頻設(shè)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(guī)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(duì)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(dǎo)入ZBrush或Mudbox中再加工，經(jīng)過(guò)法線烘焙到模型形成高模。在運(yùn)用于室內(nèi)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)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(xì)節(jié)表現(xiàn)，通常直接在ZBrush或QuixelSuite等筆刷類建模軟件中制作。而動(dòng)畫(huà)電影中常用細(xì)分建模（subdivision）方式生成?？傊瑹o(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。（三）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)出以下幾種情況。1.制作水平越來(lái)越高端。中國(guó)作為美國(guó)和日本最大的游戲動(dòng)畫(huà)加工基地，承擔(dān)著眾多非核心的技術(shù)加工業(yè)務(wù)。其中，基礎(chǔ)模型的加工占了很大的比重。通過(guò)這幾年國(guó)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)不斷提升。而動(dòng)畫(huà)類模型不僅要求達(dá)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(fèi)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)模型之前需要觀察概念稿或者設(shè)計(jì)圖，有些概念稿畫(huà)得比較細(xì)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(xì)節(jié)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(duì)照參照物檢查是否有結(jié)構(gòu)上的錯(cuò)誤或是細(xì)節(jié)上的漏洞，這就需要制作者具備一定的審美觀。什么樣的模型更加好看，能博得玩家和觀眾的眼球，是要符合一定的審美標(biāo)準(zhǔn)。就拿當(dāng)前上映的賀歲大片《長(zhǎng)城》來(lái)講，電影中的遠(yuǎn)古怪獸饕餮是由新西蘭的維塔工作室設(shè)計(jì)的，雖然該工作室設(shè)計(jì)的《魔戒》《阿凡達(dá)》等一系列家喻戶曉的角色廣受觀眾的好評(píng)，但是在《長(zhǎng)城》這種中國(guó)風(fēng)濃重的玄幻題材電影中，觀眾總會(huì)感覺(jué)這類歐美類型的怪物在影片中與周圍場(chǎng)景角色有些格格不入。由于中國(guó)觀眾在觀看自己國(guó)家題材的電影時(shí)，會(huì)不自覺(jué)地帶入中國(guó)的審美評(píng)價(jià)，所以怪物的設(shè)定應(yīng)該符合中國(guó)的美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，造型上可以加入像麒麟，中國(guó)龍鳳等傳統(tǒng)靈獸的元素，這樣電影整體感會(huì)搭調(diào)。所以，符合審美標(biāo)準(zhǔn)也是模型制作的一個(gè)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。

二、三維動(dòng)畫(huà)基礎(chǔ)課程的具體探索

現(xiàn)在大部分藝術(shù)類院校都開(kāi)設(shè)了三維動(dòng)畫(huà)專業(yè)課，根據(jù)每個(gè)學(xué)院的側(cè)重不同，師資結(jié)構(gòu)不同，三維動(dòng)畫(huà)的課程內(nèi)容也很不一樣。筆者就三維基礎(chǔ)課來(lái)具體討論一下，課程內(nèi)容應(yīng)該講些什么，如何去講，怎樣更加有效地把專業(yè)知識(shí)帶給學(xué)生。

（一）講什么

三維動(dòng)畫(huà)基礎(chǔ)課程屬于大一或者大二學(xué)生的專業(yè)必修課，所占學(xué)分比重較大。同時(shí)，它又是實(shí)踐操作類課程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。所以，在課程內(nèi)容設(shè)置上有它的特殊性。筆者就以《maya軟件基礎(chǔ)》課程為例，來(lái)談?wù)勥@類課程該上些什么。首先，軟件課程是注重操作的，學(xué)生在零基礎(chǔ)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類似，主體為操作視窗，上面為菜單欄、狀態(tài)欄和工具架。左側(cè)為常用工具欄，右側(cè)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(diào)整，哪些工具在哪個(gè)位置，找不到時(shí)如何調(diào)出來(lái)是學(xué)生首要掌握的知識(shí)。同時(shí)，軟件的一些基本操作如快捷鍵的使用，對(duì)象的旋轉(zhuǎn)和窗口的切換等操作也是要求最先掌握的。筆者在執(zhí)教過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)生在學(xué)期結(jié)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(cè)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，可以著重將建模和渲染模塊講得細(xì)一些，其他幾個(gè)模塊略帶介紹。這樣學(xué)生對(duì)軟件會(huì)有一個(gè)總的印象，知道目前要掌握的知識(shí)情況。也為后面的課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（二）怎么講

對(duì)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(jié)出以下幾點(diǎn)，1.課件的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。上課之前需要做的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)就是將今天要講的內(nèi)容在腦海中梳理一邊，將與上課相關(guān)的各種模型貼圖準(zhǔn)備好。筆者認(rèn)為，目前很多專業(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(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行把握，一方面可以簡(jiǎn)化對(duì)課件的準(zhǔn)備。但是，有些重要內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(tái)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(jié)，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(fù)默認(rèn)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(jié)的注意點(diǎn)，學(xué)生才能掌握。另外，積極與學(xué)生互動(dòng)，詢問(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(diào)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。“理論從實(shí)踐中來(lái)再到實(shí)踐中去”是筆者在長(zhǎng)期的工作中總結(jié)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結(jié)構(gòu)來(lái)談?wù)勀Ｐ筒季€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，但在布線上卻完全不同，模型結(jié)構(gòu)上也有點(diǎn)兒區(qū)別。那么，這個(gè)消防栓上到底蘊(yùn)含著什么樣的布線規(guī)律呢。首先，線與線之間的連接必須交代清楚。通過(guò)觀察可以看到548面的消防栓的底盤(pán)的布線與頂盤(pán)的布線不一致。大圓盤(pán)每一條內(nèi)線雖然匯合在一個(gè)點(diǎn)上，卻沒(méi)有與小圓盤(pán)的邊線連接。造成了奇怪的現(xiàn)象。當(dāng)然這樣做是為了節(jié)省面，有時(shí)候?yàn)榱送瓿擅鏀?shù)指標(biāo)，不得不進(jìn)行改變布線走向的工作程序。但是我們發(fā)現(xiàn)他在這個(gè)地方雖然節(jié)省了面，整體面數(shù)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€規(guī)律的第一條基本規(guī)則。同時(shí)，這樣的做法又導(dǎo)致了另外一個(gè)問(wèn)題，就是線與線之間的統(tǒng)一。我們看到，因?yàn)樾A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(xiàn)報(bào)錯(cuò)，無(wú)法使用?！熬€與線之間要相連”是布線規(guī)律的第二條基本規(guī)則。從消防栓的蓋帽問(wèn)題上，我們發(fā)現(xiàn)他們的形狀是不同的。523面的蓋帽較之其他兩個(gè)更細(xì)長(zhǎng)，而參考圖是扁扁的。仔細(xì)觀察我們發(fā)現(xiàn)他的環(huán)線比別人多出了一條。事實(shí)上，就是這一條多出來(lái)的線，導(dǎo)致了形狀上的改變，同時(shí)也增加了面數(shù)。這樣的線稱之為“廢線”。在布線過(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，在制作的后期影響到平滑和細(xì)分的面數(shù)。這種多加的線，關(guān)鍵要看他加在哪個(gè)地方。有些時(shí)候，在制作運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，這樣的線反而能夠有平滑動(dòng)態(tài)效果。但是，靜態(tài)的物體就不能出現(xiàn)這種情況了。當(dāng)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(fèi)時(shí)間等常規(guī)性不良后果。所以，“廢線不能有”是布線規(guī)律的第三條基本規(guī)則。以上為筆者在講解模型布線時(shí)的一個(gè)案例，通過(guò)觀察學(xué)生制作的模型，發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，最終整理成布線規(guī)律成為學(xué)生修改模型的理論依據(jù)，這些制作過(guò)程中的注意點(diǎn)，教材中往往不會(huì)出現(xiàn)，需要教師在執(zhí)教過(guò)程中總結(jié)，所以，“實(shí)踐——理論——實(shí)踐”的教學(xué)方法對(duì)操作類軟件課程尤為適用。

三、行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)及教學(xué)應(yīng)對(duì)措施

從目前動(dòng)畫(huà)和游戲的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，游戲行業(yè)仍然是市場(chǎng)的主體部分，隨著新設(shè)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(tái)。但是，無(wú)論相關(guān)硬件設(shè)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(duì)象來(lái)劃分，可分為卡通類與寫(xiě)實(shí)類。卡通類模型面數(shù)要求不高，往往能符合客戶的一般要求就通過(guò)了。而寫(xiě)實(shí)類游戲的模型就沒(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(tái)游戲《僵尸U》的制作流程中可以看到，該類游戲采用GOz制作方式，即在Zbrush里將角色分精度雕刻細(xì)節(jié)后將初始精度模型導(dǎo)入Maya烘培法線，然后再拓?fù)銾V加上細(xì)節(jié)進(jìn)行貼圖流程，最后導(dǎo)入游戲引擎中。當(dāng)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(zhǔn)的是索尼公司在PS4平臺(tái)上的次世代游戲《戰(zhàn)神4》?？梢哉f(shuō)，這類游戲的制作要求不是一般的人能夠達(dá)到的。在具備了專業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，要有相當(dāng)豐富的人體結(jié)構(gòu)學(xué)工程學(xué)以及生物學(xué)等自然科學(xué)的知識(shí)儲(chǔ)備。筆者認(rèn)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)專業(yè)的課程包含基礎(chǔ)課程和高級(jí)課程?，F(xiàn)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(shè)計(jì)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(xí)到一些基礎(chǔ)部分，對(duì)于更加專業(yè)的技術(shù)會(huì)有缺失。筆者認(rèn)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(dāng)?shù)貙⑦@些內(nèi)容引入課堂，讓學(xué)生對(duì)高端制作有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，同時(shí)提供相關(guān)視頻教學(xué)素材供他們課后學(xué)習(xí)，這樣專業(yè)課才能跟緊時(shí)代腳步?？傊P者認(rèn)為對(duì)于現(xiàn)在的模型制作者和專業(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)生掌握是專業(yè)教師在新時(shí)期需要思考的內(nèi)容。

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作者：尹欣 單位：南京信息工程大學(xué)傳媒與藝術(shù)學(xué)院