3D动漫游戏设计人物角色设计毕业论文.docx
- 文档编号:8503477
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:35
- 大小:1.92MB
3D动漫游戏设计人物角色设计毕业论文.docx
《3D动漫游戏设计人物角色设计毕业论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《3D动漫游戏设计人物角色设计毕业论文.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
3D动漫游戏设计人物角色设计毕业论文
-----
本科毕业论文
3D动漫游戏设计——人物角色设计
3DCartoonGamesDesign-CharacterDesign
姓名:
学院:
软件学院
系:
软件
专业:
软件工程
年级:
学号:
校内指导教师:
年月
摘要
现在的3D类游戏已经是一个十分热门的话题。
有越来越多的游戏玩家投身其中。
3D类游戏已经在众多游戏玩家的心目中占据了重要的地位。
近年来,3D类游戏地不断推出,也证明了游戏厂商开始将目光转向3D类游戏。
由此可见,3D类游戏有大好的前景。
本文中采用的开发工具是3dsmax,针对当前的3D游戏开发技术进行研究,并利用这些技术进行游戏设计工作,最终通过一段时间的实践完成一个3D游戏。
本文分为三个部分来介绍本次毕业设计。
其中第一部分介绍了3D游戏的基本概念和情况;第二部分从总体上阐述了本次毕业设计的任务内容;第三部分系统的对人物角色设计的部分进行介绍说明,阐述了本次毕业设计所使用的方法。
人物建模部分是本文重点说明的部分,本文也是按照实际的建模顺序进行说明的。
其中创建模型是人物角色设计中的第一步,也是最重要的部分,所以进行了详细说明。
关键词:
3D类游戏;人物建模;3dsmax
Abstract
3Dgamesnowhavebeenaveryhottopic.Moreandmoregamersgotoplaythem.3Dgameshavebeeninthemindsofmanygamerstooccupyanimportantposition.Inrecentyears,3Dgameshaveappearedallthetimes,itprovedthebeginningofthegamecompaniesturningtheirattentionto3Dgames.Itisclearthat3Dgameshaveaverygoodprospect.
Inthispaper,thedevelopmenttoolis3dsmax,andIwanttostudythecurrentdevelopmenttechnologiesof3Dgames,andusethesetechnologiestoworkingamedesign,thencompletea3Dgameattheend.
Thisarticleisdividedintothreepartstointroducethisgraduationproject.Thefirstpartofthepaperintroducesthebasicconceptsof3Dgamesandcircumstances;thesecondpartofthepaperintroducesthetaskandcontentofgraduationproject;thethirdpartofthepaperintroducesthedesignofcharacterindetail,andillustratessomemethodsusedinthisgraduationproject.Figuremodelingisanimportantpartofthispaper,andthepaperisillustratedaccordingtotheactualorderoffiguremodeling.Thefirststepofthecharacterdesigniscreatingamodelwhichisthemostimportantpart.Thispartisillustratedindetail.
KeyWord:
3Dgames;Figuremodeling;3dsmax
Content
第一章:
概述
引言
随着生活水平的不断提高,人们对文娱方面的要求也在不断提高。
其间青少年的消费水平也得到了空前的提高,因此青少年喜爱的网游、动漫备受人们的关注,其中特别是3D类的网游、动漫。
3D类网游、动漫,以其逼真的形象、真实的环境体验给人带来了空前的视觉冲击,受到青少年的拥戴。
3D游戏更是为游戏厂商带来了巨大的市场。
根据《中国游戏产业报告》统计显示,中国网游销售收入从亿元人民币增长到亿元人民币,也正因为如此之高的增长速度使游戏产业成为当前最具发展潜力的产业之一。
如今3D类游戏已经是一个十分火热的话题,它不但吸引着众多玩家的眼光,也为各大游戏商家带来了大量的商机。
可以说3D游戏已逐渐成为当代游戏的主导,被越来越多的游戏商家所看好。
中国的3D类游戏的起步相对较晚,也正因此,中国的3D类游戏事业有着更加巨大的潜力,这也为中国的游戏制作带来了更多的机遇与挑战。
3D游戏的概念
3D游戏就是三维游戏,3D中的D是Dimensional(维)的缩写。
三维游戏中的点的位置由三个坐标决定的。
客观存在的现实空间就是三维空间,具有长、宽、高三种度量。
三维游戏(3D游戏)是相对于二维游戏(2D游戏)而言的,因其采用了立体空间的概念,所以更显真实,而且对空间操作的随意性也较强,也更容易吸引人[3]。
3D游戏现状及前景
人们的生活水平得到提高,在娱乐方面的开销也有了很大的增长。
如今玩网络游戏的人数正与日俱增,尤其是3D网络游戏备受广大玩家的青睐。
据2007年的统计,由暴雪娱乐公司打造的大型3D网络游戏《魔兽世界》的注册玩家已突破800万。
据vnunet报道,在2004年发布以来,几乎以不可抵挡的态势席卷了整个在线游戏市场。
据悉,魔兽世界游戏客户端在英国的售价大约为英镑,而每个月的游戏服务费用也要高达11英镑,然而这依然不能阻挡狂热的玩家。
2009年由NCSOFT公司开发的网游巨作《永恒之塔》在公测时玩家数量就已突破了300万。
中国的3D游戏行业
引擎技术是一款网络游戏的核心,任何一个产业的发展尤其是高新技术产业,都需要掌握核心的技术[3]。
在网络游戏核心技术自主知识产权方面,中国长期以来一直在坚持不懈地进行尝试、研究。
“OverMaxSDK”游戏平台就是中国自主研发的,包括数据库引擎OmUtil、图像引擎Gfx3d、多媒体播放引擎Mfx和文本引擎Tfx,而因为在图形图像的强大表现能力,这一平台被通俗地称为“GFX-3D”引擎。
它包括图像渲染管道程序框架和2D引擎、3D引擎等多个部分,我们就重点介绍一下其中的3D引擎。
它包括:
碰撞系统
a.支持的3D基本元素的有包围盒、矩形体、球体、圆柱体和不规则多面体;并支持它们之间的碰撞检测。
b.快速准确的碰撞检测算法。
模型动画系统
a.高效的3D模型动画实现,可在TNT2M63-32M级别的显卡上同屏渲染多边形10万以上。
b.支持多个动画相互共享网格顶点数据以节约显存
c.支持顶点位移、旋转、缩放动画。
d.支持破碎、爆炸动画
e.支持网格增减多边形动画
3.摄像机系统
a.支持第一人称、第三人称追尾和斜45度俯视等多种视角
b.支持自定义摄像机运动轨迹
c.支持透视投影和正交投影
4.纹理资源管理
a.支持纹理资源引用计数动态加载/卸载功能
b.支持加载时和运行时动态修改纹理品质
c.支持BMP、TGA、PNG、GIF、JPEG等多种图形格式
d.支持纹理压缩,可节约显存
5.场景管理系统
a.支持动态局部加载、卸载(可用于超大型室外场景)。
单个场景可达1平方公里包含300万个多边形以上。
b.高效的渲染管理系统,可在PIII-800MHz,TNT2-M63-32M的机器上以30fps的速度运行超过300万个多边形的场景.
c.支持太阳光和太阳光光效;太阳的高度角、颜色、亮度等属性可实时非线性变化.
d.支持场景间的无缝衔接(可用于无限大场景的游戏世界设计,无需场景切换,游戏者可直接步行到游戏世界的每一个地方)
e.支持动态的天空盒子。
整个“GFX-3D”引擎除上述系统外,共计包括15个系统,而在研发的过程中,不仅追求高端技术领域的尝试,同时也考虑到了市场的因素,其中最能体现中国特色的便是,很多系统对于资源需求甚至降低资源占耗起到了很大的作用。
这一引擎已应用于《天骄II》、《傲世Online》这两款游戏,其高端、低配置的特点也使其在国际市场上具有一定的竞争力,对于中国网络游戏产业的发展也起到了一定的促进作用。
第二章:
系统总体设计
基本开发环境和软硬件
编程语言:
C++;
图形处理接口:
OpenGL;
建模工具:
3dsmax、Photoshop;
平台:
WINDOWSXP。
使用C++完成AI部分的设计工作,以及游戏的控制;使用3dsmax、Photoshop进行场景制作和人物角色的制作;通过OpenGL来完成以上两者的衔接工作。
系统任务
(1)设计2个人物角色,一个男性角色、一个女性角色。
(2)人物角色可以实现规定的动作,如站立、行走、攻击、死亡等。
任务的步骤
人物角色的建立可以分为以下五个部分:
(1)设计人物模型
设计人物模型,就是通过3dsmax中的建模功能,对点、线、面等对象进行调整,构建出模型。
(2)设计模型贴图
设计模型贴图,就是将立体模型的表面导出成一个平面上的线,再通过PhotoShop对其进行着色的过程。
(3)设计模型骨骼
设计模型骨骼,就是为模型建立一个骨骼系统,通过骨骼的运动来带动模型上的点的运动。
(4)模型的蒙皮
模型的蒙皮,就是将模型上的点绑定到相应的骨骼上,使得骨骼可以控制到预期的点。
(5)设计模型动作
设计模型动作,就是在骨骼蒙皮后,通过对骨骼的拉伸,来为模型制作出一些动作,并通过关键帧的方式,记录这些动作的过程。
第三章:
人物角色设计
平台介绍
3dsmax是美国Autodesk公司的电脑三维模型制作和渲染软件,该软件早期名为3DS,因为类似dos年代,需要记忆大量的命令,由于使用不便,后改为max,图形化的操作界面,使用更为方便。
max历经,,,,,(未细分).....现在发展到以上版本,逐步完善了灯光、材质渲染,模型和动画制作。
广泛应用于建筑设计、三维动画、音视制作等各种静态、动态场景的模拟制作[7]。
3dsmax是制作建筑效果图和动画制作的专业工具,现在主要的工具有max5\max6\max7\\max8\max9等分中文版与英文版.
无论是室内建筑装饰效果图,还是室外建筑设计效果图,3dsmax强大的功能和灵活性都是实现创造力的最佳选择。
拥有许多理想的命令共制作者使用.
用于室内外效果图制作方面的基本建模、材质赋予、贴图使用和灯光创建的图形文件。
针对3dsmax在室内外效果图中的应用作了系统的章节划分为指导性、实用性和可操作性,每一个实例都给出了详尽的参数、步骤和注意的问题。
能掌握室内外建筑装饰效果图的制作方法。
DSMAX是当前世界上销售量最大的三维建模,动画及渲染解决方案,3dsmax4是其具有显著提高的最新版本。
将广泛应用于视觉效果,角色动画及下一代的游戏开发领域。
至今3dsmax获得过65个以上的业界奖项,而3dsmax4将继承以往的成绩并加入新的角色动画IK体系,为下一代游戏设计提供交互图形界面。
3dsmax4是业界应用最广的建模平台并集成了新的子层面细分(subdivision)表面和多边形几何建模,还包括新的集成动态着色(ActiveShade)及元素渲染(RenderElements)功能的渲染工具。
同时3dsmax4提供了与高级渲染器的连接,比如mentalray和Renderman,来产生更好渲染效果如全景照亮,聚焦及分布式渲染。
特点:
1、功能强大,扩展性好。
建模功能强大、另外在角色动画方面具备很强的优势,外丰富的插件也是其一大亮点
2、操作简单,容易上手。
与强大的功能相比,3dsmax可以说是最容易上手的3D软件
3、和其它相关软件配合流畅
人物建模
人物建模分为以下几个部分:
设计人物模型,设计模型贴图,设计模型骨骼,模型的蒙皮,设计模型动作。
3.2.1设计人物模型
设计人物模型,就是通过3dsmax中的建模功能,对点、线、面等对象进行调整,构建出模型。
3.2.1.1建模的方法
3dsmax有多边形、面片、线框和NURBS四种建模方法。
尽管四种建模方法在功能上是不同的,但不应该把它们看作是相互分离的。
在建模中,应该试着将几种方法结合起来使用[1]。
(1)多边形建模及其不足
多边形方法可以为任何事物构建模型。
如果细节足够,可以创建任何表面。
其中,多边形建模更适合构建某些类型的模型,例如建筑模型。
但是,多边形模型中的细节表现要求很多的面,随着面数的增加,3dsmax的性能会下降[11]。
(2)面片建模及其不足
面片(Bezier贝塞尔面片的简称)是3dsmax的另一种表面建模技术。
面片不是通过面构造,而是利用边界定义。
所以,边界的位置和它们的方向决定着面片的内部形式。
Bezier技术使面内部的区域变得光滑。
面片模型的最大好处是用较少的细节表现很光滑的面,更与轮廓相符的形状。
它的不足是有一些局限性。
面片可以从基本的几何体或面片网格建起。
但应用面片编辑器,可以将多边形对象转换成面片表面。
这样一来可以将多边形网格变成一个具有许多节蹼的大的面片。
除了最简单的多边形网格,这种方法在大多数情况下都是不适用的[11]。
(3)线框建模及其不足
线框建模可以准确地以曲线来约束片的生成。
但是曲线建模的局限性比较大,它方便制作一些小的细节模型,一些大的整体模型就不适用此种方法[11]。
(4)NURBS建模和它的不足
或许最流行的建模方式是NURBS,他不光擅长于光滑变面,也适合于尖锐的边。
似乎每个人都可以用NURBS技术建立他们的三维模型,与面片建模一样,NURBS允许你创建可被渲染但并不一定要在视口上显示复杂的细节。
这意味着NURBS表面的构造及编辑都相当简单。
它的表面是有一系列曲线及控制点确定的。
编辑能力根据使用的表面或曲线的类型而有所不同。
凡是能想出来的东西都能用NURBS方法建模。
它的最大的好处是它具有多边形建模方法建模及编辑的灵活性,但是不依赖复杂网格来细化表面。
在这方面,它更像面片。
谈起NURBS的弱点,很难指出它有什么严重的问题。
当然,如果你只需要创建一个盒子,那当然用多边形,这样只有四个面,如果用NURBS就会产生多余的面,也就是说,它不适合看起来坚硬的表面[11]。
3.2.1.2人体建模比例问题
(1)头部
人的头部是CG角色制作中的一个重要部分,是一个角色的主要特征,它可以传达角色的性格、性别、年龄等信息,而决定这些的主要因素是五官。
人的五官特征、结构各有差异。
绘画上把人的头部结构分为三庭五眼,就是说,从正面看人的头部,从发鬓线到眉弓,从眉弓到鼻头,从鼻头到下颚的三段距离是相等的,称之为三庭;五眼就是两只耳朵之间的距离为五眼的距离。
成年人的眼睛大概在头部的1/2处,儿童和老人的眼睛略在额头部的1/3以下,两耳在眉弓与鼻头之间的平行线内。
这些普通化的头部比例只能作为我们制作CG角色的一个参考,在实际制作中可以根据实际情况灵活运用[14]。
(2)躯干
人的躯干从头部到臀部位置,都是由脊椎连接的。
正常人的脊椎从侧面看成S形。
我们将胸部前面的骨骼称为胸骨,肋骨从侧面的胸骨开始呈椭圆形围绕脊椎,形成胸腔。
肋骨从胸骨开始向下延伸,知道身体的两侧,此处为肋骨的最低位置。
躯干下部,成楔状,由脊椎和逐渐缩小的腰腹肌与椭圆形的胸腔连接,并与胸腔部分形成可鲜明的对比。
从通常的站立姿势上看,人体躯干的两个大块呈现出相对平衡的关系以保持站立时的平衡。
胸腔后倾,将身体拉,胸腔正面突出;下部的盆骨前倾,下腹内收,后臀部呈弧形拱起[14]。
(3)手臂和大腿
手臂和腿部的肢体比较相似,都可以拉伸,由两节组成,每节的形状都可以看成圆柱体和圆锥体。
人的上肢下垂后,肘部关节一般在头顶开始3倍于头部长度左右的位置上,而且上臂比下臂长。
在正常站立的时候,人的小腿基本上垂直于地面,大腿和盆骨前倾,并与小腿产生一定的角度,小腿比大腿略长[14]。
(4)肩宽对比
在头部一样大的情况下,男性的肩宽略大于两个头,而女性的肩宽则略小于两个头。
因此,在制作女性的时候肩宽最好不要超过两个头,否则看起来很不舒服;而制作男性的时候,要保证肩宽不小于两个头,如果要制作强壮的角色,可以把肩宽做到个头或者更宽一些[14]。
(5)胸腔对比
在高度一样的情况下,男性的胸腔宽度和厚度都要大于女性[14]。
(6)盆骨对比
男性盆骨的宽度一般是头部的倍左右,略小于胸腔的宽度。
最瘦弱的女性盆骨的宽度也是头部的倍,略大于胸腔的宽度。
在制作的时候,增加盆骨的宽度可以突出女性的特征,但是过宽会使角色看起来臃肿,一般做成头部的被就行了[14]。
3.2.1.3人物建模中的布线问题
人物建模中布线有两种方法
(1)四边形布线
四边形布线要求布线在模型上分布平均并且每个单位形状为四边形。
面与面有序排列,为后续的贴图、蒙皮、变形等工作提供了方便,而且在修改外形的时候很适合使用雕刻刀工具。
但这种方法的缺点是,想要表现更多的肌肉细节,面数会成倍数增加。
这种方法要求处理皮肤时的骨骼扭曲动作相对较为简单[2]。
(2)按人体肌肉走向布线
这种布线方法要求按照肌肉走向来布线。
这种方法能够以更少的面数表现真实的结构细节,但缺点也是致命的,如果模型的疏密差别很大,在展开UV命令时便不能轻易使用Relax(平均化)这个命令,使得作业时的工作量增加,一般在重叠的地方只能靠手工一点一点地拉了,如果强行使用Relax命令,将导致贴图的精度不均匀,出现细节上的问题,而平均法则不会[2]。
最佳的布线方法是:
四边形布线和人体肌肉走向布线相结合使用,做动画的重点部位用四边形布线法,动作幅度小的部位用肌肉走向布线法[2]。
伸展空间要求打、变形复杂处的区域,采用四边形布线能够保证线条数量的充分及合理的伸展,更能支持较大的运动幅度。
变形少的布局用肌肉走向布线方法做细节,它的运动伸展性不用考虑得那么周全[2]。
3.2.1.4人体建模的顺序
本文建模时,是按照头、上身、上肢、手、下肢、脚、毛发、衣物的顺序构建模型的。
3.2.1.5建模举例
头部的建模
方法一:
创建一个长方体,将长方体转化为可编辑多边形,然后再在长方体上不断地增加细分线并对模型上的点、边、面等进行移动、旋转、缩放的变形,制作出头部的模型。
在这种方法中,头部的各个部位是统一制作的。
图3-1:
创建一个长方体
创建一个长方体(如图3-1)。
图3-2:
增加细分线
选择平行的4条边,在编辑边的卷展栏中选择“连接”命令,可以为多边形增加如图3-2所示的线。
图3-3:
删除长方体的一半
删除长方体的一半(如图3-3)。
图3-4:
创建镜像
使用工具栏中的镜像命令为上下的半个长方体创建一个实例,这样在改动长发体的一边时,另一边也会对称着改变(如图3-4)。
图3-5:
添加细分线
继续为长方体的一般增加细分线,如此长方体的另一半也相映的变化(如图3-5)。
图3-6:
继续调整
为长方体继续添加线,并对相应的点进行移动,形成如图所示的形状。
到这,头部的雏形已经出来了(如图3-6)。
图3-7:
最终结构
经过多次的修改,就可以制作出比较精细的头部模型(如图3-7)。
方法二:
用面片或用样条线拖动出的面,对面进行编辑,单独制作眼、鼻、嘴耳等部位,最终合并所有部分,整合成一个完整的头部。
图3-8:
单独创建的眼睛
单独创建一个如图3-8所示的眼睛。
图3-9:
单独创建的鼻子
单独创建一个如图3-9所示的鼻子。
图3-10:
电阻创建的嘴
单独创建一个如图3-10所示的嘴巴。
图3-11:
三部分的合并
将三个模型进行合并。
图3-12:
调整位置和大小
调整各个模型的大小和位置,使其符合人体面部的布局。
图3-13:
三部分的组合
选择其中一个模型,在“编辑几何体”的卷展栏中,点击“附加”命令,依次点击其他两个模型,使三个模型集合成一个模型,进行统一编辑。
图3-14:
三部分的焊接
选择一个部位的一个边,按住“shift”键,移动这条边,则会形成一个面,将面的一个点移动到另一个部位的某一个点的附近,使用“编辑顶点”卷展栏的“焊接”命令,使临近的两个点焊接成一个点,这样就使得两个部位之间形成了连接它们的面。
之后再使用按住“shift”键拖拉的方式,构建其他的面,最后使用镜像工具完成另一半,完成头部的构建。
在这,只要能说明制作的方法即可,不再将模型完整构建。
3.2.1.6关于毛发的制作
与人体的其他部位相比,毛发的构建方法不太一样,一般有三种构建方法。
在这里特别介绍一下。
方法一:
面片配合透明贴图。
这种方法是制作一个沿着毛发的走向的面片,并制作一个背景透明的贴图,贴到面片上。
这种方法的优点是,占用的资源少,渲染速度快。
但这种方法一般缺乏立体感,需要效果很好的贴图。
此方法适合制作眼睫毛。
方法二:
实体建模。
这种方法是构建许多的线条作为毛发,但这种方法要对每一根线条进行处理,相对麻烦,适合制作眼睫毛这种毛发。
方法三:
使用3dsmax系统中的插件“HairandFur(WSM)”制作。
这种方法制作起来比较简单,而且立体感很强,如果细心可以制作出非常逼真的效果。
但这种方法占用的资源较多,渲染速度慢。
第三种方法可以在面片上生成毛发,也可以通过样条线生成毛发。
通过样条线的方法要注意,样条线的附加顺序要有规则。
图3-15:
建立3个样条线
首先创建3根样条线。
图3-16:
错误的顺序
选择左边的样条线,然后附加右边的样条线,最后附加中间的样条线,可以看出,毛发很不自然。
图3-17:
正确的顺序
选择左边的样条线,然后附加中间的样条线,最后附加右边的样条线,这样毛发的顺序就很正常了。
本来,在此次毕业设计中使用了“HairandFur”插件构建一个模型(如图3-18),但由于这种用方法占用的资源太大,影响了后面动作的制作,所以又改成用面片的方法制作头发(如图3-19)。
图3-18:
用“HairandFur”插件制作的头发
图3-19:
用面片制作的头发
显然,用插件制作的头发更具有真实感。
3.2.2设计模型贴图
对于一个已经制作好的模型,要为其添加贴图,首先要给模型添加一个“UVW贴图”修改器,在修改器的“参数”卷展栏中,为其选择一个展开方式。
方式有平面、柱形、球形、收缩包裹、长方体、面、XYZ到UVW;然后选择对齐方式,分为X、Y、Z三种;处理完后,为模型添加“UVW展开”修改器,在“参数”卷展栏中点击“编辑”命令,对模型的网线进行布局;最后,导出编辑好的UVW贴图,并用Photoshop软件,对做好的贴图上色,完成最终的贴图,将贴图导入到模型中,并设置相应的参数,使材质符合模型要求。
这里,本文仅用一个头部的贴图为例。
图3-20:
选择头部
选择半个头部,制作完一半,再复制另一半可以节省工序。
图3-21:
添加“UVW”修改器
选择头部,为模型添加“UVW贴图”修
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 动漫 游戏 设计 人物 角色 毕业论文