浅谈贴图对三维动画的应用

论文总字数：9771字

目 录

1. 引言 1

2. 贴图的相关概念 1

2.1 贴图应用范围 1

2.2 贴图的多通道性及其作用 1

3.贴图在动画中的应用分析 2

3.1人物塑造中的贴图应用 2

3.2场景表现中的贴图应用 4

4.毕业设计作品中贴图的应用 5

4.1毕业设计中角色贴图分析和应用 5

4.2毕业设计中场景贴图分析和应用 8

结语 9

参考文献 9

致谢 10

浅谈贴图在三维动画的应用

冉振

，China

Abstract: In this paper, through the core technology of the high precision of the model that texturing, the exploration of 3D animation, realistic style of animation creation maintenance center, a written an article and professional academic binding tight undergraduate graduation requirements graduation thesis. Before writing the paper, seriously and carefully read the relevant literature and information, to make a more profound understanding of the map. Writing in combination with the graduation work "hour Eighteen", to maintain its authenticity and innovation. This paper describes the application of texture mapping to the animation character and the scene model, and obtains the actual experience with the graduation creation video clip, and summarizes the influence and function of the map to the 3D animation. The importance and significance of making mapping technology to 3D animation is explained by the analytic hierarchy process. The principle and implementation method of texture mapping are also briefly described.

Key words: 3D animation ; texture mapping ; texture baking technology ; real sense

1.引言

众所周知，动画发展史是源远流长的，从旧石器时代人类在岩石上绘制的野牛图的朦胧意识时期，到现如今数字动画的成熟发达时期，人类在动画探索的道路上行进了几千年。而动画这一概念真正进入人类意识也就这近百年，这百年来动画发展迅猛。在计算机出现之后，动画开始进入了数字动画时代。

动画的概念不同于一般意义上的动画片，动画是一门综合的艺术，它集合了绘画、摄影、数字艺术、文学、音乐等众多艺术于一身的艺术。在整个动画领域分为了二维和三维动画，其中三维动画又称之为3D动画，3D动画是跟随着计算机软件和硬件技术的发展而出现的新兴技术。由于三维动画软件在计算机中是一个虚拟的世界，所以说三维模型对于三维动画是至关重要，还原真实世界中的物体，模型与贴图就更加符合现实世界。所以说贴图的质量、风格、直接影响着整个三维动画中画面的效果。所以这也是本课题为什么对贴图在三维动画的应用所进行研究的原因。

2 .贴图的相关概念阐述

贴图其实包含了另一层含义就是“映射”。其功能就是把纹理通过三维软件中的UV坐标映射到3D物体表面。贴图不仅包含了纹理，还具有纹理以外的很多信息，如：UV坐标、贴图输入输出控制等等。

在3D中贴图是图，最直接简单的形式是Photoshop之类的软件绘制或者叠加出来的一张图，将其在三维软件中用来贴到物体的表面，用来表现物体的“纹理”。

2.1 贴图应用范围

在CG行业迅猛发展的当今，科技的提高衍生了很多便捷与高效的绘制贴图的软件，极大的让每一个设计师更加便捷的方式来完成自己的CG作品，更好的展现出自己的想法与创意。逼真而又具有表现力的CG作品一直是CG从业者所追求的目标，而贴图则成为CG创作不可或缺的重要环节。值得让人欣慰的是3DMAX软件的普及，制作逼真的CG作品不在是遥不可及的事情。3DMAX目前是国内最为流行的三维创作软件，在材质表现上有着强大而广泛的应用。

目前，3DMAX广泛应用于电脑动画、影视广告、游戏、虚拟现实、建筑表现的动画等。比如说众所周知的PC游戏古墓魅影中的主角劳拉和其场景道具都是3DMAX的杰作。在建筑动画和表现上国内3Dmax是占了绝对优势。影视方面也发挥到了极致。当然，在3DMAX被广泛运用的同时，其贴图技术也收到广泛关注，贴图的质量直接影响到其CG产品的质量。同时，市场上也比较缺乏这个行业的人才，所以市场上出现了很多关于贴图绘制方面的书籍和制作，同时也孕育出了大批培训机构，让广大的人们来学习使用这个强大的软件与绘制其贴图来创作完美的CG作品。

2.2 贴图的多通道性及其作用

3DMAX的贴图通道是实现模型的细节量的一种技术手段，它通常与混合材质配合使用。3DMAX的贴图种类比较多，常见的有：位图、程序纹理图案、图像修改类和反射折射类。现实的世界中，不同的物体有着不同的纹理，因此要想使模型更加符合现实世界中的物体，绘制位图贴图显得像当重要。位图贴图可以使模型更加符合特性和真实性。在本篇论文中我会着重分析和介绍位图贴图的意义和作用。

图1 Max基本材质球贴图通道

3DMAX软件中的位图对于模型的表现上最为重要的是Diffuse Color通道，Specular level通道和Bump通道（如图1）。Diffuse Color通道也就是我们常说的漫反射通道（也叫颜色通道），漫反射通道是通过颜色赋予给模型，而贴图就是赋予一张图片给模型 。本质上都是物体的一种漫反射现象，只不过一种是给与模型颜色，而另外一种就是通过一张贴图来代替颜色赋予给模型，漫反射贴图可以使模型出现原有的颜色，也就是固有色；Specular level通道是用来变现模型纹理质感的光影变化强弱与集散，它可以真实地让模型体现出其质感；Bump通道就是凹凸通道，在真实地体现模型的表面凹凸感和理解光影变化，会在其后面连接一个Normal节点，在Normal节点通道上给予模型一张Normal map（法线贴图），使之更加符合模型物体法线的方向。以上三个贴图通道是模型最为基本和重要的贴图通道，类似这些贴图通道还有Glossiness 通道、Opacity通道、Reflection通道等，各有其作用。如果一个模型想让他更加符合现实世界的材质，那么就增加与调节这些贴图通道，模型质感的不同用到的贴图数量也会不同。

3.贴图在动画中的应用分析

在丰富多彩的世界文化中，各国和地区的三维动画都呈现着不同的风格特点。再以美国迪斯尼风格为主流三维动画界中，贴图的烘焙和绘制是一项重要而又繁琐的程序。正是因为这种重要有繁琐的程序，才是使得三维动画中的角色和场景能够表达出真实的体现。

3．1人物塑造中的贴图应用

在国内，随着经济的发展和国外先进技术的传播，三维动画和游戏CG宣传片的成长近几年有着突飞猛进的趋势，中国数字图形艺术家在其模型上的写实进行大量的创新与学习，这使得动画和游戏CG在表现上上升了不小的层次。

网易在2015年推出的镇魔曲网络游戏CG的预告片，其CG预告片的质量也是属于顶级的游戏CG类型，但从人物细节来说，人物细节首先讲究的是模型和贴图质量。在CG动画中，还原人的面部皮肤的高频细节，是一件非常困难的一件事。动画的最高境界是拟真，而电影的最低要求是超越现实。这也是为何国产CG电影大部分都是充气娃娃的画质。

影片短短5分钟就给观众带来了许多震撼，镇魔曲是宣传片是以西藏情节引入，讲述了神魔之间的斗争，以雄壮的故事背景感染了观众。故事的开始就呈现了壮阔大冰川的地貌。在开场我们就看到一位脸上带着皱褶，老年斑甚至日晒斑的老喇嘛，在风中凌乱的胡须和随风飘动的服饰都相当逼真，其中光是建模和做贴图就花了3个月时间，其面数在Zbursh就高达几个亿，在人物角色上做到如此的逼真这都功归与模型师在做模型时所把握的细节量，这些细节量是通过高低模的烘焙和转化，得到了所需的置换、法线、等体现光影细节的贴图，在其中模上体现了大量的细节。在人物的衣服的部分位置我们可以清晰地看到日积月累的破损，而这些破损则是通过透明贴图给予表现的（如图2）。

图2 镇魔曲截图

近年来火爆的动画片《驯龙记》，它是由美国梦工厂动画制作公司制作，于2010年3月26日上映。其故事内容改编自葛蕾熙达·柯维尔于2003年所作的同名童书《如何驯服你的龙》。影片中众多龙的身体上运用了各种贴图，使得男主角骑龙飞行的情节上，观众坐在影院随着主角的主观镜头有种身临其境的真实感。而且在与其他龙打斗和穿越山洞时，那种扑面而来的画面精细感常让观众不自觉地躲开。在镜头让观众着迷的同时，在人物和龙的面部和四肢的皮肤细节体现上也变现的淋漓尽致，如果缺少了众多贴图的任何一张贴图的话都会失去画面的精美感（如图3）。

图3 驯龙记截图

《驯龙记》动画片在其模型的细节量和真实度也做到了高度还原，主人翁身裤子的地方有着真实的纹理，虽然说整个影片是具有卡通效果的，但是在其模型表面所产生的细节都是根据真实世界所创建出来疏密关系、走向关系等纹理贴图；恐龙的下眼皮由于受到年龄和重力的影响，出现了下拉现象贴图的创建也要符合这一特性，让其看起来富有生命力（如图4）。

图4 驯龙记截图

3．2场景表现中的贴图应用

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