三維動(dòng)畫專業(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設(shè)有三維動(dòng)畫專業(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。無論是哪一種方法，從布線結(jié)構(gòu)的角度來看都遵守了一定的規(guī)律。筆者在多年任教過程中總結(jié)了一套關(guān)于三維動(dòng)畫基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法，通過具體分析一個(gè)模型的不同布線結(jié)構(gòu)出發(fā)，來討論什么樣的布線才是最合適模型的。同時(shí)，通過分析當(dāng)下游戲動(dòng)畫行業(yè)對模型制作的要求以及未來的發(fā)展趨勢，衍生出筆者對如何教好三維動(dòng)畫專業(yè)課的一點(diǎn)思考。

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

引言

時(shí)下動(dòng)畫游戲行業(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)畫專業(yè)課程的不斷普及，三維動(dòng)畫軟件基礎(chǔ)課已經(jīng)成為藝術(shù)類院校動(dòng)畫專業(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。筆者在多年工作過程中總結(jié)了一些教學(xué)方法和制作經(jīng)驗(yàn)，希望通過分析當(dāng)前動(dòng)畫游戲行業(yè)對模型制作的新要求，來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，在模型的制作過程中是否受到規(guī)律的制約。目前，動(dòng)畫行業(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)畫風(fēng)格的不同分成寫實(shí)類和卡通類兩種。在模型面數(shù)上沒有太多的要求，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)游戲級別的不同，同種道具的面數(shù)會有上下浮動(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)建和后期對模型的各種加工處理。Polygon模型在經(jīng)過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，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)畫電影中常用細(xì)分建模（subdivision）方式生成?？傊瑹o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)畫游戲行業(yè)的發(fā)展前景來看，總體上呈現(xiàn)出以下幾種情況。1.制作水平越來越高端。中國作為美國和日本最大的游戲動(dòng)畫加工基地，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。通過這幾年國際交流與合作，模型的制作要求越來越高。就拿游戲人物建模來講，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(biāo)準(zhǔn)不斷提升。而動(dòng)畫類模型不僅要求達(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)間也越來越多。2.審美需求不斷改善。從目前制作流程來看，在做一個(gè)模型之前需要觀察概念稿或者設(shè)計(jì)圖，有些概念稿畫得比較細(xì)致，同時(shí)畫出了三視圖，有些則畫得比較省略，沒有過多的細(xì)節(jié)參考，這就需要建模師通過自己的判斷來制作了。往往一個(gè)模型制作完后，要對照參照物檢查是否有結(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《長城》來講，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，但是在《長城》這種中國風(fēng)濃重的玄幻題材電影中，觀眾總會感覺這類歐美類型的怪物在影片中與周圍場景角色有些格格不入。由于中國觀眾在觀看自己國家題材的電影時(shí)，會不自覺地帶入中國的審美評價(jià)，所以怪物的設(shè)定應(yīng)該符合中國的美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，造型上可以加入像麒麟，中國龍鳳等傳統(tǒng)靈獸的元素，這樣電影整體感會搭調(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)畫基礎(chǔ)課程的具體探索

現(xiàn)在大部分藝術(shù)類院校都開設(shè)了三維動(dòng)畫專業(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)畫的課程內(nèi)容也很不一樣。筆者就三維基礎(chǔ)課來具體討論一下，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)知識帶給學(xué)生。

（一）講什么

三維動(dòng)畫基礎(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(zhuǎn)和窗口的切換等操作也是要求最先掌握的。筆者在執(zhí)教過程中會發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)生在學(xué)期結(jié)束的時(shí)候還會問像“這個(gè)工具在哪兒”這樣的問題，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)重會不一樣，例如maya2016軟件一共分成了建模、裝備、動(dòng)畫、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)生對軟件會有一個(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(xí)打下基礎(chǔ)。

（二）怎么講

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，筆者嘗試過許多種方法，旁聽過外教的課程?？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課程內(nèi)容進(jìn)行把握，一方面可以簡化對課件的準(zhǔn)備。但是，有些重要內(nèi)容是教材里沒有的，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)生在下面往往無法記錄每一個(gè)操作環(huán)節(jié)，這就需要教師分步驟來講解。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)，詢問學(xué)生們遇到的問題，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)生中來到學(xué)生中去”。3.實(shí)踐——理論——實(shí)踐。“理論從實(shí)踐中來再到實(shí)踐中去”是筆者在長期的工作中總結(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。通過觀察可以看到548面的消防栓的底盤的布線與頂盤的布線不一致。大圓盤每一條內(nèi)線雖然匯合在一個(gè)點(diǎn)上，卻沒有與小圓盤的邊線連接。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，在不該省面的地方省了，所以說這個(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)問題，就是線與線之間的統(tǒng)一。我們看到，因?yàn)樾A盤的邊界點(diǎn)沒有與大圓盤的邊界點(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。如果該模型要用來制作成中高模，在后面的具體加工時(shí)就會出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)，無法使用?！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，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”。在布線過程中，經(jīng)常會遇到這樣的情況，無緣無故地多出來了若干條線，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有問題，但是就會造成浪費(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，通過觀察學(xué)生制作的模型，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，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)，這些制作過程中的注意點(diǎn)，教材中往往不會出現(xiàn)，需要教師在執(zhí)教過程中總結(jié)，所以，“實(shí)踐——理論——實(shí)踐”的教學(xué)方法對操作類軟件課程尤為適用。

三、行業(yè)未來發(fā)展趨勢及教學(xué)應(yīng)對措施

從目前動(dòng)畫和游戲的發(fā)展?fàn)顩r來看，游戲行業(yè)仍然是市場的主體部分，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)未來游戲終端平臺。但是，無論相關(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。從模型制作對象來劃分，可分為卡通類與寫實(shí)類?？ㄍ惸Ｐ兔鏀?shù)要求不高，往往能符合客戶的一般要求就通過了。而寫實(shí)類游戲的模型就沒有那么簡單了。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平臺上的次世代游戲《戰(zhàn)神4》。可以說，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)的知識儲備。筆者認(rèn)為，在未來的教學(xué)體系中，可以嘗試與游戲行業(yè)的制作過程接軌。例如，動(dòng)畫專業(yè)的課程包含基礎(chǔ)課程和高級課程?，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)畫的所有模塊，記住整套動(dòng)畫制作流程。最后，能夠做出一個(gè)三維動(dòng)畫短片。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，對于更加專業(yè)的技術(shù)會有缺失。筆者認(rèn)為，這是一個(gè)矛盾的問題，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)分就會抬得很高。所以，只有教師自己在教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)貙⑦@些內(nèi)容引入課堂，讓學(xué)生對高端制作有一個(gè)初步的認(rèn)識，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?，筆者認(rèn)為對于現(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