聊聊什么是3D建模？高低中模、法线贴图、低模拓扑都是啥 ...

guozhiwei · 发表于 2024-9-20 08:39:47

　　什么是3D建模？建模师是根据想象凭空建模吗？建模复不复杂？工作流程有哪些？下面跟着橘子，一起走进建模师的世界吧！VR全景拍摄https://www.3dyunzhan.com深圳积木易搭科技技术有限公司，业务涵盖3D扫描建模与三维模型应用两大板块，其服务涉及泛家居、文物、工业、电商、医疗、教育、旅游、艺术文化等领域！

　　中国顶级雕像品牌-Queen Studios 3D艺术总监 smile _z作品

　　3D建模师（3D Artist）

　　顾名思义就是建立3D模型的人，创建的模型包括但不限于人物、武器、机器、树木、房屋等角色和场景。

　　建模师的灵感可能来自原画，也可能源自真实世界。他们既可以将原画师的2D作品以三维的立体形象呈现，也可以将现实中的鲜活事物还原到虚拟的数字世界。

　　Johan Vikstrom角色作品《Jinx》创作源自演员Anya Taylor-Joy

　　建模流程（Workflow）

　　建模主要分为建模和贴图两大部分，可以简单地将建模的过程理解为“塑骨”，贴图的过程理解为“美容”。

　　建模?（Modeling）分角色建模和场景建模，建模师根据原画建立基本模型把控造型，这是整个游戏美术设计的重要环节。

　　Nikie Monteleone作品《Greenie Genie》

　　建模师要学会使用的软件很多，游戏行业常用的建模软件是3ds Max、Maya、ZBrush、Blender等。不同行业和不同的项目侧重使用的软件不同，所以新人自学入行往往要花相当长的时间且不够专业全面，容易以偏概全或陷入死角。

　　贴图（Texturing）?

　　就是用Photoshop、Substance Painter、3DCoat等软件制作材质平面图，用于覆盖在模型表面。

　　场景道具是什么颜色？是金属的还是木材的，是崭新的还是破旧的？角色是年轻的还是苍老的？皮肤是光滑细腻还是满是雀斑皱纹的？······这些模型的外观表现都是由贴图决定。

　　值得注意的是：建模师通常不是直接在立体的模型上进行“装扮”，而是将三维的模型展开为二维的平面后再进行贴图、增添细节等，这个就叫“UV拆分”或“展UV”，常用的有Unfold3D、UVlayout和建模软件自带系统等。

　　我们可以将它想象成是在制作一个礼品包装盒，要先将盒子平铺，完成对外包装的装扮后，再折叠成需要的形状。当然这个“包装盒”还有很多的制作步骤，所以通常还会引申出下文中的几个概念。

　　中/高/低模（Mid/High/Low Poly）

　　通常一个物体是由几个点线面组成，一个多边形可以认定为一面。习惯上把一个三维模型有多少个多边形称之为多少面，即模型的面数是多少。

　　Elric Darmois作品《Old Lamp》建模细节

　　根据建模师的习惯，一般先从中模做出一个初型。中模不建保护线，用于之后的削减低模和雕刻高模，属于高低模之间的过渡产物；高模为了表现结构面数会偏多，用以生成法线、AO贴图和置换贴图；低模一般只有大型，细节依靠贴图展现。

　　但这并不代表面数多就一定是高模，且高低模的建模方式也不同。随着技术的发展，单纯以面数多少来定义高低模是不恰当的。

　　高模的高性能往往会给设备带来巨大的运行负担。影视广告追求模型的逼真度和精细度，通常是预渲染，所以多用高模；而游戏要实时渲染，所以手游和普通画质的游戏通常会使用低模。

　　这也是为什么在《和平精英》中即使使用了捏脸功能，在进入游戏后看到的也依然是默认脸型。同理，虽然中模在经过卡线或雕刻后会转变成精度最高的高模，但也会导致贴图时运行速度变慢，因此需要在低模上赋予贴图。

　　低模拓扑（Topology）

　　为了能让低模也能拥有高模的凹凸细节，于是就产生了“低模拓扑”的概念。

　　“拓扑”是研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的一个学科，它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。

　　拓扑学著名的咖啡杯和甜甜圈问题

　　而“低模拓扑”是指按照高模的布线原则重建一个低模，来让低模以更低的面数展现更多的细节，常用的软件是ZBrush、Maya的自带拓扑或TopoGun。

　　烘焙法线贴图（Bake Normal Maps）?

　　拓扑出低模之后就到上文提到的“展UV”做“包装”贴图的环节了。

　　法线是指始终垂直于某平面的虚线，是用来描述表面的方向的。物体平面上任意一点，垂直于平面的方向就是法线方向。

　　为了避免把“包装图案”的方向搞错，烘焙贴图法线时要将高模的法线方向以像素的形式存到低模的表面，这样贴上法线贴图的低模就能有高模的光影凹凸，看起来就像高模一样。

　　引擎渲染（Rendering in the Engine）?

　　在对低模完成贴图、材质绘制（Texturing）和细节的完善后，就可以在游戏引擎中将模型进行效果渲染并导出了，常用的渲染引擎有八猴、UNREAL、UNITY 3D等。

　　写在最后

　　建模的工作流程细分下包含：中模起形-高模精雕-低模拓扑-UV拆分-烘焙法线贴图-绘制材质-引擎渲染等，都是建模师要掌握的工作流程。

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