3D建模在三维动画中的作用研究

梁钰龙

（贵港市江南中学，贵港 537100）

1 引言

随着计算机图形图像技术和计算机软硬件性能的飞速发展，三维动画的应用领域变得越来越广，从3D游戏逐渐走向了电影、建筑表现、文物古迹复原、城市道路桥梁规划产品演示动画、虚拟动画、过程模拟动画等等，由此可知三维动画技术已迅速地延伸到了生活中的各行各业[1]。三维角色建模，可以创造出生动、形象、逼真的三维动画角色，这些三维动画角色可以更好地表达作品主题，带给用户良好的审美体验和精神享受。同时三维动画与广告的结合也越来越普遍，近年来各种商业广告都充满诸多的创意，而其创意的表达更多的是以三维动画为载体，同样是运用三维动画的生动性和仿真性。另外，三维场景建模的搭建可以使现实场景虚拟化，或虚拟场景具体化，同时三维场景建模能满足用户虚拟漫游、场景可视化、全景浏览等要求。

现代的3D建模通常采用3DS MAX软件建模，通过OpenGL技术进行二次处理的方法来实现的。3DS MAX虽具有强大的建模能力和渲染能力，但其存在交互能力不高等问题却不可忽略，而OpenGL的交互控制技术正好弥补了这一缺点，其模型处理能力与交互控制技术能与3DS MAX完美结合，由此可知二者之间的关系是相辅相成。

2 3DS MAX建模软件和OpenGL技术

2.1 3DS MAX建模软件

3DS MAX是Autodesk公司开发的以PC系统为基础的三维动画渲染和制作软件。自Windows NT问世后，3DS MAX和Windows NT的组合将CG制作的门槛降低了，同时打破了长期以来SGI工作站垄断工业级CG制作的局面[2]。3DS MAX的应用领域十分广泛，包括影视、游戏、建筑、艺术等。另外，3DS MAX操作简单，能使用户较快地掌握基本的建模技巧。同时，3DS MAX还为用户提供许多高级的三维建模指令，这些指令使得建模技术得以丰富，其中有3种核心建模方法：NURBS建模、多边形建模、面片建模。然而这3种方法各有优劣：NURBS建模的编辑灵活性高，但渲染时复杂程度也高；多边形建模适用于简单的几何图形，如门、窗、家具等，但不适用于编辑复杂图形；面片建模大多用于构建光滑表面。但这3种方法可以互补，应当尽量全部掌握。另外，3DS MAX也存在着无法实现实时控制、模型难以仿真的缺点，这就需要OpenGL技术来进行加工处理。

2.2 OpenGL技术

OpenGL是一个三维的计算机图形开发包，同时也是是个与硬件无关的软件接口。它是一个软件图形函数库，具有功能强大、支持底层绘制和造型能力的特点，同时它独立于硬件和窗口系统，适用于所有如Windows、Mac等主流操作平台，有着广泛的硬件支持，是为游戏、造型及CAD之类的图形应用程序而设计[2]。在网络环境下，OpenGL可以在客户模式或服务器模式下工作，该技术主要应用于专业图形处理等高端领域，是专业级的标准图形库。在功能方面，由于OpenGL支持粒子系统，所以它能够模拟流水、飘雪、细沙等自然景物。但是OpenGL只是图形的底层图形库，在没有被提供几何实体图元的情况下，它无法被直接用以描述场景。当3DS MAX的模型制作结束后，利用Wcvt2pov或其他软件将模型转换为CC++格式，用OpenGL程序载入模型，进行二次处理。可以总结为：先用3DS MAX建造好模型，再用OpenGL读取相关模型，利用OpenGL的交互控制技术实现实时控制，从而达到理想的模型效果。

3 3D建模在三维动画中的作用实例

3.1 三维动画角色的设计与制作

制作三维动画，建模是首要步骤[3]。其中，三维动画角色的设计与制作是3D建模当中重要的组成部分，以动画《苍蓝钢铁的琶音》为例，该片堪称电视动画史上特例的赛璐璐风格CG动画作品，在幕后制作中，所有人物均不采用动作捕捉技术，而是靠手绘将人物草图设计出来，再分析研究其人物草图，选择适合的建模方法，最后开始建模。对于人形角色我们一般采用细分建模法（一种先用基本几何体完成模型大致外形，再用编辑多边形或网格的方法对模型的细节部分进行细分的方法）进行建模，最后完成渲染。使用3D建模技术进行三维动画角色的设计与制作需要创作者有一定的艺术水平，否则创造出来的3D角色无法给人带来生动形象的感觉。通过3D建模创作出来的角色在该片中拥有十分精细的外观，在配合环境的粒子效果和动态物理引擎的支持下，这些角色的动作、表情、与环境的互动都显得格外逼真，给观众十分震撼又新颖的感觉。

3.2 三维动画广告

在3D建模走向各行各业并且发挥的作用与日俱增的今天，商业广告无疑是能很好体现3D建模优势的领域之一。三维动画广告的作用显而易见，它能以三维动画的形式，将产品复杂的结构、原理、概念等以直观的形式展现给消费者，使其化为通俗易懂、易于被大众接受的事物。以伊利舒化奶的广告为例，伊利舒化奶是国内第一款可有效解决“乳糖不耐症”或乳糖酶缺乏问题的“低乳糖奶”，其产品的特点却很难完整地展示给消费者，但是该广告以虚拟主人公乳糖的视角，通过三维动画的形式向消费者阐述人体吸收乳糖的过程以及“乳糖不耐症”或乳糖酶缺乏问题的病理，使得消费者能更加直观地了解其产品的优势，并使产品的特点、用途等深入人心，从而无形中达到了广告的推销目的。可见，以三维动画形式为基础的商业广告的最大优势是：可以在内容、形式上给消费者真实的感受，同时能更直观、真实地将产品的相关信息提供给消费者，总体上更易被消费者接受。

3.3 三维场景建模的搭建

三维场景设计是三维动画当中的重要组成部分，场景设计是指三维动画当中除了角色造型以外的随着时间改变而变化的一切事物的造型设计。好的场景设计可以提升三维动画的美感，强化渲染主题，使得三维动画的渲染效果更佳饱满。采用虚拟现实技术实现“虚拟校园”中，三维场景建模是一项很重要的工作，它占据的工程量达整体工作的70%～80%[4]。在建模前，我们需要通过校园平面图、建筑平面图、航拍甚至卫星遥感来获取相关数据；其次，将校园分为若干区域，将每个区域单独分解出来进行分析，主要是针对该区域的主要建筑和次要建筑；最后，将每个区域的模型制作并进行区域组合，再贴上相应纹理和材质，最终渲染成形。三维动画中的场景建模可以是现实场景的虚拟化，也可以是虚构场景的具体化。这种以3D建模为基础的“虚拟校园”场景可以满足可视化、虚拟漫游、全景浏览等要求。

4 结束语

本文主要介绍了常用的3D建模软件3DS MAX以及3D建模技术OpenGL，并以三维动画角色的设计和制作、三维动画、三维动画广告、三维场景建模设计为例讨论了3D建模在三维动画中的作用。3DS MAX软件虽然拥有强大的建模功能，但依然需要OpenGL技术加以辅佐；三维动画角色的设计与制作，给三维动画带来了逼真的效果；三维动画对商业广告的最大帮助，就是将三维动画的生动性和仿真性赋予商业广告，使得商业广告具有直观、真实、易于接受的特点；在场景设计中，3D建模让三维动画更具有美感。对于建模软件的开发和应用，还有待进一步研究，未来的建模软件应当拥有更简便的操作、更人性化的实时互动、更高质量的模型处理与渲染以及更高效率等特点；关于3D建模在三维动画中的作用，也仍需我们继续深入探讨和发掘。