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3D场景建模教程 3d场景建模的步骤

时间:2020-10-21 18:32:36 作者:场景建模 来源:大钟建模工作室 点击:

内容简介:使用地形生成编辑器在模拟自然地形效果方面有很大的优势,但也有局限性。在相对规则的地形上有这样的限制,比如现代化的城市,已经初具规模的小镇,地下宫殿等等。因为在使用

  本文分享关于3D场景建模教程与步骤的资讯,欢迎阅读。

  3D场景建模教程

  1.场景建模的使用目的

  使用地形生成编辑器在模拟自然地形效果方面有很大的优势,但也有局限性。在相对规则的地形上有这样的限制,比如现代化的城市,已经初具规模的小镇,地下宫殿等等。因为在使用地形编辑器创建地形时,地形图的数量不能太多。选择的面图越多,游戏效率越低。适合选择2 ~ 3张地图。城市地面需要的地图很多,远不止三条道路、人行道、草坪等。而且镇上的街道很有规律,这是地形生成编辑器无法实现的。还有一点很重要,用这种方法做出来的地面非常经济。

  2.必备的能力

  需要熟练掌握3ds max工具的操作。还需掌握一些灯光、渲染器的使用以及光照图烘培的操作。

  3.场景建模的知识点

  视角范围:视角范围是玩家在游戏中可以看到的游戏场景范围,视角是随着玩家的移动而不断变化的,因此有必要基于这一点来遮挡场景。

  场景遮挡:无论你的视角在游戏中的什么位置,你可能只能看到你视角方向的几百个模型。如果整个场景一起导出,整个场景的模型会在游戏中一起渲染。场景中的模型数量不要太多,过多的模型会严重影响游戏的效率和运行速度。在这种情况下,可以使用块导出来提高效率。如果场景是分块导出的,只渲染透视范围内的模型,不渲染完全不可见的模型。

  整体建模场景优化是以分割成一块块的近似正方型的区域来导出的。

  光照图:用一层光照图覆盖场景中的建筑物和道路。光照图的大小对场景中阴影部分的清晰度和整个场景的氛围有很大的影响。从这句话也可以看出,光照图不仅可以生成阴影,还可以用新的颜色覆盖模型,这是由环境光和灯光的颜色决定的。需要根据每个模型设置光照图的大小,光照图的最大大小不能超过1024×1024。

  renderer:用于渲染光照贴图。原则上,无论max中能起到什么效果,在游戏场景中能获得什么效果。不同的渲染器渲染时间和质量不同,渲染效果越好,需要的时间越长。

  灯光:用于照亮场景,给场景气氛。灯光的设置对场景的氛围很重要。没有灯光,就没有光图,没有阴影,没有氛围,整个场景就会缺乏立体感。

  高度图:用于控制玩家的角色所能行走的高度及范围。

  碰撞:用于控制摄像机和模型是否碰撞。

  四方连续:每张地图都有四个方向的边,四个方向的连续地图意味着这张地图的任何一边都可以与其他三条边完美结合,看不到接缝。

  3d场景建模的步骤

  4.制作流程

  建模场景和灰度图生成场景的前期准备工作也差不多,就是分析地形布局,了解规划要求。不同的是,灰色地图生成的场景是先有地面,再向编辑器添加建筑、陈设等物体。物体放置不正确导致的问题(如建筑物不靠近地面等。)可以在场景中轻松调整。建模场景非常不同。所有工作都在max完成,制作需要更严谨。如果出现上述问题,修改时间会更长。

  (1)地表模型制作

  建模场景和灰度图生成场景的准备工作是类似的,就是分析地形布局,了解规划要求。不同的是,灰色地图生成的场景是先有地面,再向编辑器添加建筑、陈设等物体。物体放置不正确导致的问题(如建筑物不靠近地面等。)可以在场景中轻松调整。建模场景差别很大。所有工作都在max完成,制作需要更严谨。如果出现上述问题,修改时间会更长。

  1)根据设计要求规划场景的可走区域范围的大小。但是整个场景不能只有可走区域,也要考虑不可行走的区域,用于遮住不想让玩家发现的地图角落。这个过程只需要用片大致把范围表现出来(图2-44)。

  

3d地表模型建模

 

  内框为可走区域,设置大概的范围(Length 173.355m Width为188.996m)。外框为不可走区域(Length为232.009m,Width为252.212m)这里的范围大小不用非常精确,在后期的制作中还会适当调整。

  2)制作地面,根据可走区域范围制作路面分割模型。如图2-45所示。

  

地面3d建模

 

  从上图可以看到场景地形的功能分布。材质表示车行道,材质表示人行路面及建筑地基,材质表示草地。

  3)在处理地面模型上的接缝时,路面施工会用到多种地面材料。如图2-46所示,两种材料硬连线在一起,没有任何过渡。这时候就需要在两种地面之间添加细节。一种相对简单的处理方法是在两种地面之间添加合适材料的模型。不同的材料可以通过这种压边圈模型在视觉上分开,以避免突然的影响。如图2-47所示。

  

3d场景模型建模

 

  另一种方式是通过两种地面材质之间的融合,结合模型UV的调整来处理过渡。如图2-48所示。

  

3d地面模型

 

  这块地面是由三个模型拼接而成,分别对应三种材质,草地,沙滩及这两张材质相融合后形成的第三种材质。如图2-49所示。

  

草地3d建模

 

  4)在地表模型上放置建筑,摆设物件。完成地表模型后,接下来的工作就是把做好的建筑、摆设、植物等模型,根据地表规划一个个的放置上去。如图2-50、图2-51是放置完整的场景。

  

植物3d建模

 

  

沙滩3d建模

 

  这里需要注意的是如何避免视觉上的磨损,出入口的盖子就是为了避免游戏边缘的磨损现象。比如场景周围放置茂密的树林或者其他物体,因为它们只是用来遮挡的,并没有实质性的作用。屏蔽对象要注意简洁,表面不多。一般用几块全是树的补丁代替就够了,如图2-52所示。

  

森林3d建模"

 

  有时将场景设计成盆地,周围都是山,也同样可以起到遮挡视线的作用,如图2-53所示。

  

盆地场景建模

 

  这里需要注意的是如何避免视觉磨损。出入口的盖子是为了避免游戏边缘磨损。例如,场景周围放置密集的树木或其他对象,因为它们仅用于遮挡,没有实质性效果。应注意屏蔽物体的简洁性,表面少。一般用满是树的补丁代替就够了。

  

树木场景建模

 

  如果有路或者河流通向地图边缘,将路和河流做成S形,如下所示。用S拐角处的山或物件遮挡玩家视线。

  

河流场景建模

 

  将来在关卡编辑器中合成的时候,会在场景四周刷上障碍格,即玩家不可以穿越一定的地界,所以不用担心玩家在游戏中会穿越这些遮挡物而看出破绽。

  在第2)步地面的制作时,还有很多其他的技巧,甚至可以制作出仅通过灰度图而生成的地表,地表贴图之间融合得非常好,并且不受地表贴图数量的限制。如图2-55所示。

  整个地面有几种不同的材料,如草、泥、石等。这些材料都平铺在一个模型上,没有接缝。

  截取上图地面的一小部分,来详细说明制作的过程。

  

3d场景模型

 

  先观察图2-56。

  

3d场景

 

  可以看到地面上用到的材质有7张,我们一一列出来。如图2-57所示。

  第一排地图主要是砂石,第一排是基础,必须四个方向连续。后两张图只是在前一张的基础上增加了细节,并没有破坏边缘结构。所以第一排的任意两种材质在任意角度拼接在一起都不会有接缝,可以丰富地面的细节。

  

草地场景建模

 

  第二排以草地物质为主,也是以第一连续草地物质为主。

  第三排的材质特别重要,就是连接草原和沙砾地的多余材质。没有这种材料,草和砾石无论如何都不能连在一起,所以两张地图之间的接缝只能通过第二步按住边缘来处理。

  上面列出的材料怎么拼接在一起?这里我们使用一种新的方法来处理两种材料的接缝:用紫外线工具重新排列模型的原始紫外线分布。

  上面第二步没有描述如何制作地面模型,整个地面只有一个四边形模型。通过调整UV的范围,在地面模型上重复材料的排列和显示。如图2-58~图2-61所示。

  

四边形场景建模

 

  

草原场景3d建模

 

  在新的方法中对于地面模型的制作也需要一定的技巧和要求,应在建模初期就考虑材质大小和地面模型分割面大小的关系,也就是说材质在地面上显示的重复度与视觉上材质的比例,清晰程度都比较适合。如图2-62、图2-63所示。

  

地面场景3d建模

 

  模型上所有的面都是完全重合的,你可以看到地面的草的材质在右图中被反复显示。

  在此基础上,可以通过选择面和指定四个从草原变化而来的连续地图来丰富草原的细节。如图2-64、图2-65所示。

  草地与沙地的接缝处理又比较特别,如图2-66所示。

  想把左边的材质通过UV调整为右图显示的分布排列,只需要通过调整地面模型上相邻三角面UV的角度就可以了。

  

沙地场景建模

 

  (2)场景模型的优化分块

  图2-67所示的为场景平面图。在不同的位置,你会看到不同区域的场景。比如你在位置1,可以看到医疗室,实验楼,以及两栋楼之间的范围;在2号位,虽然立足点相同,但视点方位不同,只能看到医务所;在位置3,你可以看到体育用品店、银行、服装店和周围的植物。在游戏中,你可以从你的视角看到几百个模型或者上万个模型。

  在知识点中提到过场景分块的基本概念,这里需要详细了解分块的具体步骤和注意事项。

  

场景平面图建模

 

  1)合并物件

  场景中的一些物体会被重复放置,比如植物、路灯等,而另一些物体可能只放置一次,比如场景中的标志性建筑。这里,同一张贴图所用的所有对象都需要合并成一个对象,方便后面的步骤统一调整UV。如图2-68,图2-69所示。

  

路灯场景建模

 

  2)合并贴图

  在优化整体建模场景时,地图合并需要整体优化的概念。整个建模场景的优化是从划分成块的近似正方形区域推导出来的,因此同一区域的地图合并要优先考虑,尽量减少地图数量。类似类型的地图通常会合并在一起,比如透明地图与透明地图、不透明地图与不透明地图、建筑物与建筑地图、植物与植物地图等。

  利用率高的地图和利用率低的地图不应合并在一起。比如主干的地图,利用率高,分布区域广,导出的时候会分成几块。建筑的地图利用率很低,一个区域可能需要。这两个地图的组合会生成一个更大的地图,每次绘制主干时调用这个大地图会降低效率。

  我们以公交和双层店模型为例,合并两张地图,如图2-70和图2-71所示,左边是地图,右边是模型。

  

 

  打开Photoshop,打开巴士和双层商店这两张贴图。新建一个512×512的图片,运用“编辑”菜单下的选项“自由变换”,或者快捷键Ctrl+T,将前面两张图片拖放到这张新图片里,并调整大小,使之合并成一张图片,如图2-72所示。此时,巴士和双层商店就合并为使用同一张贴图的两个物件了。

  

巴士3d建模

 

  

模型3d建模

 

  但是如果这时将模型合并,并把该贴图指定给模型,肯定会出错,因为贴图的UV分布被打乱。如图2-73所示。

  

3d场景建模步骤

 

  再次调整紫外线。进入“元素”级别,选择整个“巴士”模型,然后选择“修改器列表”下的“UVW展开”,或者直接点击下面的“UVW展开”按钮,如图2-74所示。点击参数卷展栏下的编辑按钮,打开编辑UVW对话框,如图2-75所示。在右边工具栏中选择“拾取纹理”,然后通过“位图”加载刚才的贴图便于观察,如图2-76所示。使用面板中的缩放工具将紫外线缩放到适当的位置,如图2-77和图2-78所示。

  

3d场景建模教程

 

  此时,公交车的地图已经正常显示,所以执行相同的步骤来更改双层店的UV,如图2-79所示。

  在上面的例子中,只合并了两个对象的贴图。在实际生产中,四张或更多的地图可以合并在一起,主要是根据场景的布局和地图的大小。

  第三步,再次合并相同地图的模型。

  第二步之后会产生更多使用相同地图的模型,同样需要将场景中所有使用相同地图的模型合并。

  具体步骤:选择总线,输入“可编辑多边形”的“元素”级别,点击“编辑几何”卷展栏下的“附加”按钮,然后点击双层存储,将两个模型合并在一起,如图2-80所示。

  

3d场景建模网站

 

  3)根据场景布局分块。这是最关键的一步,需要记住5个原则。

  第一,每个分块中所包含的模型三角形面数不超过10000个。如图2-81所示。

  

三角形3d建模

 

  第二,因为无论怎么分块,在max中的选择框都是矩形方式,所以要尽可能的用游戏中的视角考虑分块,在同一视角下分块的数量越少越好,这是个经验积累的过程。如图2-82、图2-83所示。

  

矩形3d建模

 

  

矩形场景建模

 

  第三,将地面模型分离成一片,不要切割。可能这里有人会问,如果不把整个地面切开,那就不会随时渲染,包括不透视的模型。主要原因是如果切地的话,模型需要分离。但是使用光照贴图封装模型时,如果一个面不合并,会出现明显的黑边。地面不允许有黑边,必须完整。还有一个原因是地面本身的模型数量比较少,即使放在一起,对整个场景的效率影响也不大。如图2-84所示。

  

地面模型3d建模

 

  第四,与相机碰撞的物体和不碰撞的物体不能分成一个块。在关卡编辑器中,每个拖到场景中的模型都会有一个碰撞属性,其中0表示没有碰撞,1表示有碰撞。一些不规则的物体,比如花坛、树叶、灌木等,一旦相机出现在这里,由于它们的脸与脸之间的相互渗透,会产生不规则的运动。一般来说,我们会取消它的碰撞。

  第五,动态对象要分开分组。如果场景中有一些动态的物体,比如树在风中摇曳,旗帜摇曳等。他们不需要导出pologonsoup,但是他们仍然需要将他们的静态模型放在建模场景中,以便在他们的位置上创建阴影,并在将来集成到级别编辑器中时添加他们的动态模型。如图2-85所示,场景中放置了静态树。在图2-86中,虽然这些树没有导出到polygonsoup,但是地面上会有阴影。

  

模型3d建模

 

  (3)设置灯光

  基于3D游戏的现状,“贴近现实”是常见的选择。要达到这种真实的效果,模型的精度和精细度远远不够。比如动作冒险电影的照片和普通人站在街上的照片在视觉上的区别,两张照片看起来都是真实的,但是动作电影经过了精心的剪辑,形成了一个强化的、聚焦的现实。缩短的焦距,细心的高速光线,相机角度产生比现实更逼真的效果,对于心跳和手心出汗非常重要。对于一帧静止的画面或者连续的动画,要体现其真实感和艺术性,就必须精心处理好灯光效果。

  在3D游戏场景中,灯光的作用不仅仅是照亮物体,更重要的是通过灯光效果向玩家传递更多的信息。也就是说,场景的基调或感觉是由光线决定的,光线衬托出场景的氛围。在灯光下表现出一种色调,对于整个形象的外观是非常重要的。灯光有助于表达一种情感,或者将观众的目光引导到一个特定的位置,可以为场景提供更大的深度,展现丰富的层次。

  要达到场景的最终真实效果,需要搭建很多不同的灯光,因为现实世界中有很多光源,比如阳光、烛光、荧光灯等。而在不同光源下观察到的事物效果会有所不同。

  3ds max中的灯光主要有六种,包括:目标聚光灯、目标平行光、自由聚光灯、自由平行光、泛光灯、天空光。这六种灯光可以在创建命令面板的灯光项目栏中创建,如图2-87所示。

  我们可以通过以上五种灯光来点亮虚拟的3D场景,让场景达到真实的效果。

  

虚拟3d建模

 

  1)聚光灯。目标聚光灯和自由聚光灯,这种灯光可通过照射方向和照射范围对物体进行选择性的照射,如图2-88所示。

  

物体3d建模

 

  2)泛光灯。泛光灯是一个点光源,可以照亮周围物体,没有特定的照射方向,只要不是被灯光排除的物体都会被照亮。在三维场景中泛光灯多作为补光使用,用来增加场景中的整体亮度。

  如图2-89所示。

  

三维场景建模

 

  3)平行光。目标平行光、自由平行光可以用来模拟阳光效果,也可以对物体进行选择性的照射,是在三维场景中常用的一种灯光。如图2-90所示。

  

三维场景3d建模

 

  4)天光。“天光”灯光建立日光的模型,意味着与光跟踪器一起使用,可以设置天空的颜色或将其指定为贴图。对天空建模并作为场景上方的圆屋顶。使用默认扫描线渲染器渲染时,将天光设为高级照明效果最佳。如图2-91所示。

  

圆形屋顶3d建模

 

  除了通常的灯光类型,许多3D动画软件还以白炽灯、立体光源和特殊材料属性的形式提供许多特殊效果。严格来说,有些不是灯的类型。在场景中,它们通常被添加到可见光效果的外观中。一个简单的例子是可见光光源的闪烁或发光。由于这些效果无法在3D中自动生成,所以您需要将它们包含在渲染部门中,并考虑它们的外观和优势。

  rendering函数添加颜色、阴影、灯光效果等。到几何体,以便场景的几何体可以用设置的灯光、应用的材质和环境设置(如背景和氛围)进行着色。使用“渲染场景”对话框创建渲染并将其保存为文件。渲染也可以显示在屏幕上或渲染帧窗口中。

  3ds max自带三个渲染器,其他渲染器可能作为第三方插件提供。3ds max包含的渲染器是默认的扫描线渲染器、mental ray渲染器和VUE文件渲染器。

  用于渲染的主要命令位于主工具栏上。调用这些命令的另一种方法是使用默认的“渲染”菜单,该菜单包含与渲染相关的其他命令,如图2-92所示。

  

3d渲染

 

  场景中的灯光设置可以使用max提供的各种灯光和渲染器,不同种类的灯光和渲染器渲染速度会有很大的不同,这里就不详细描述了。请参考max中关于灯光渲染的专门书籍。

  (4)渲染光照贴图,导出模型

  设置好光照后,我们为每个需要导出的模型渲染光照贴图,将光照信息和阴影信息分别保存为一个整体图片,然后通过引擎的图像叠加方式叠加模型本身的贴图和光照贴图,最终完成整个场景。有关如何渲染导出,请参考最大导出工具部分。

  (5)在关卡编辑器中摆放分块场景模型

  在关卡编辑器中,摆放物件和分块场景的操作是一样的,只是选择的type类型不同,如图2-93、图2-94、图2-95所示。

  

三维场景模型

 

  

场景模型

 

  在type中选择transdyna(动态类型节点),这个节点能保证所拖到编辑器的分块模型都以原点中心为坐标轴,不会出现不同分块的模型位置对不上的现象。

  至此场景模型的制作和导出就全部完成了,接下来生成网格高度,这部分操作和其他地形的制作没有两样。

  5. 常见问题及解决方案

  (1)阻断技巧

  ​连接一个区域在亲子关系中的模型,比如树和灌木,树下的草。可以用树作为父节点,连接灌木和草作为子节点。这种方法是高效的,当引擎读取它时,它被加载为模型。

  ​(2)动画文件效率

  ​关键帧动画模型放在场景中作为显示,数量尽量少。数量过多会极大影响游戏效率。

  ​如果一个动画模型只有一小部分有动画,那么把这一小部分分离成一个动画模型,把另一部分引入一个静态的普通模型,然后在编辑器中组合成一个集群节点,放到场景中,会比前者效率更高。动画文件的效率优先级是矩阵动画关键帧动画文件。动画帧对象

  ​的数量也会影响场景的运行效率。

  ​(3)pologonsop和关键帧文件的缩放和移动

  ​从MAX导出的pologonsop和关键帧格式的文件集成到关卡编辑器中时,不要同时移动和缩放,否则相机不会与之发生碰撞,放置分区场景时要多加注意,甚至不要移动和缩放。

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