3D游戏场景设计与底层技术解析

于佳建

摘要：游戏业是新时代发展背景下经济的重要组成部分，以现阶段市场经济发展情况为基础，结合近年来游戏业发展方向，明确3D游戏在市场中占据的重要地位，分析3D游戏场景设计与底层技术包含的内容。

关键词：3D游戏;场景设计;底层技术

目前，受到计算机技术和网络通信技术的影响，人们的娱乐形式产生了改变，从传统意义上的户外活动转变为网上游戏，这种娱乐方式也是新时代发展背景下的主要产物。本文主要是对3D游戏中设计场景的各种技术进行研究和分析，以此为游戏业的创新发展提供依据。

1.建模技术

DS MAX 的对象建模主要分为以下几点：其一，多边形建模。这种形式符合构建形状规则、无曲面的对象，其是通过小平面模拟曲面，做出形状各异的三维物体。小平面包含了三角形等多边形，但大都是应用三角形或者是矩形。这种建模形式可以先构建基础的几何体，再整合规定应用编辑器调节物体的形状，或者是通过不同的技巧来做出虚拟显示的场景与物体;其二，非均匀有理B样条曲线建模。其是三种建模形式中经常应用的一种，更符合构建光滑、复杂以及细节逼真的模型。但是因为这种建模形式一定要应用曲面片作为基础的建模单元，所以其具备一定的局限性，如其只存在集中拓扑结构，很难创造出具备多变性的物体，同时以为其应用的曲面片是网状的，所以若是制作的非常复杂，将很难控制这一模型;其三，细分曲面技术在构建曲面的过程中存在一定问题，其可以通过多面体来控制网络，之后结合控制网络形成平滑的曲面。当然，其也可以应用任意形状的网格，这样可以更容易构建多种拓扑结构，并优化整体曲面的光滑性^[1]。

2.建模方式

不同的事物可以结合目标形体的形状提出不一样的建模方式，其中主要分为以下几点：其一，旋转建模。其可以用在具备中心轴对称的物体，如水果等;其二，Loft放样建模。其可以用在有截面或少数截面的一段路径上;其三，Booleam建模。其用来整合两个造型物体;其四，复制于堆积建模。其用在形状不规则的形体阵或堆积物体，如石块等;其五，依附建模。用在建模存在空间扭曲或变形的物体;其六，材质建模。这种形式是以材质为基础进行的，如opaacity透明贴纸等;其七，组合建模。用在工业复杂零件中，如交通工具等，其是以多个部分构成，要想完成最终的目标物体，就要应用多种坐标轴，整改部分轴心，以移动、对齐以及缩放等工具，调换各种视图来操作，最终组成一个完善的有机部分。

3.游戏场景的设计

3.1建筑设计

建筑是场景设计的重要组成部分，卡通类建筑制作与高仿类建筑模型相比，制作更为简单，但从平衡游戏效果、运行速度等方面而言其比建筑模型更有利。制作是通过结合自己的游戏风格明确有效的模型，之后以此为根本转化为卡通化的建筑，或者是结合原画实施建模。建模的方式主要分为以下几种：其一，加法。是简化一切建筑元素，再整合叠加构成新建筑。在设计过程中，很多物体可以通过抽象简化获取，只是赋予不同的材料和贴纸;其二，减法。可以将引用的高精度模型变得模糊化;其三，挤压法。是用二维图形制作出主体图形，合成之后挤压出立体造型，这种形式虽然设计速度非常快，但是并不容易明确目标;其四，放样Loft。这种方式是3D游戏场景设计与底层设计的重点，适用于构成复杂对象。从理论上分析，这种形式可以制作出一切目标模型，但在应用中，其还是会受到复杂性的影响难以正确应用^[2]。

3.2自然环境的设计

场景装饰物包含了远景、近景以及中景，结合其展现的特点提出不同的建模形式，有助于在获取相同结果的情况下，提升程序运行的效率和质量。通常应用的方案是让远景应用低精度模型，近景引用高精度模型。这种方式有助于平稳全场景的运行效果。例如，群山或高楼大厦，远景可以通过引用单面环绕方式进行制作，其有助于减少模型的面数，提升运行的效率。

3.3制作心得

其一，作图前要做出方案。设计者要先明确场景设计的内容，了解场景构成的元素，哪些元素需要建模等问题，之后分析整体的颜色匹配效果等;其二，在建模时，要以减少图形的计算量为原则。由于图形连续显示的计算时间至关重要，只有降低图形的计算量才能增加图形处置的速度，优化图形的动态效果，提升画面的连续性。而在设计中要想降低计算量，就需要选择较快的计算方法，减少图形中较为复杂的算术方法，所以设计者可以引用循环迭代算法;其三，在作图过程中一定要应用几何元素进行命名，不然在整合场景之后，很容易出现box01、box02……等，无法明确判断各种元素属于哪种物体。由此，在每完成一种建模后，要应用所用元素进行命名，或对应用材质进行命名，以此预防建模混淆。

4.地形数据与地表的设计

4.1地形数据的设计

游戏中的3D人物需要站在地形上才能进行場景的运动，而场景只是用于表现图面效果，并不是程序中的人物跑动都需要信息数据，因此程序要设计与场景相关的地形数据，以此计算场景地面和人物走动的高度和碰撞的相关数据，由此可知地形数据是程序中计算空间逻辑的数据。

4.2地表的设计

在设计大地形和复合地形时，只用一张简单的大地表纹理是不充裕的，因为就算再大的纹理依旧无法覆盖地表的深层细节，若是相机距离地面较近，画面显示的内容会非常粗糙。另外，不同的地块间要具备平衡性，这就需要设计者进行特殊处理。以纹理为例，其要进行多种细节处置，一方面选择一张大的地表纹理作为地表的底层，之后以此为基础覆盖多个细节纹理进行处置。也就是说，设计者要将地表分为多个板块，并对每一版块进行细节处置。

5.复合式天空顶的设计

通过整合传统意义上天空顶设计方案展现出的优势，设计者在方形的天空顶内部融入半球形天空顶，有助于模拟多层的大气效果。通过将最外围的天空盒作为天空宇宙的背景，通常情况下设计为深邃的天空背景色，内部每层的半球形天空顶作缓慢圆周自转，用于模拟大气层的运动，在设置阿尔法的半透明，从远到近不断变化深浅，以此模拟白天到黑夜的变化。

结束语

综上所述，随着游戏业的持续发展，游戏设计师开始尝试从不同方向进行创新，而深层了解和研究3D游戏场景设计与底层设计是现阶段游戏设计创新的主要方向，全新的素材和技术为吸引群体目光奠定了基础。

参考文献

[1]赵璐. 卡通风格3D游戏场景设计制作技术[J]. 电脑迷， 2016（10）.

[2]陈申杰. 3D游戏科幻场景设计研究[J]. 电子技术与软件工程， 2016（3）：69-69.

[3]何广鹏. 3D游戏实时图形渲染框架的设计与实现[J]. 西南交通大学， 2014.