论文部分内容阅读
摘 要：艺术学专业游戏设计课程教学方案应当不断适应当前游戏视觉高端设计领域的要求，同时也要能够深化高校艺术设计教学理念和内容。文章对如何在教学中使用Zbrush雕刻软件使学生加深对高精度游戏模型设计内容的理解，以及能及时帮助学生掌控正确的游戏模型设计的技术流程，从教学课程规划到实际培养过程面临的各种难题进行系列分析和探讨。
关键词：游戏设计课程；Zbrush；次时代游戏模型；Alpha工具
近年来，本科艺术类数字媒体专业课程设计中都适当增加了游戏设计课程。笔者近期通过对高校艺术类教学大纲的制定和讨论中发现，游戏设计课程主要以游戏视觉设计为核心教学目的，围绕这一目的制定了视觉设计课程的教学内容和课程框架。其中可以清晰地分为两个类别：即偏向平面视觉设计的交互界面设计与偏向游戏角色和场景的三维模型设计。而后者直接影响游戏用户对游戏可玩性的视觉评分，不仅是游戏在视觉上能否吸引玩家用户的重要标准，也是游戏视觉设计的重要发展方向。在教学中指导学生科学有效地制作有视觉冲击力、外形新颖美观、动作姿态优美的游戏模型，使学生掌握从无到有、从有到精制并符合行业内标准游戏模型的教学方法。
一、高校游戏设计课程与Zbrush软件的联系
大学本科二年级学生面临的难题一方面是软件操作不熟练，另一方面是设计学基础知识转换到实际操作中无从下手的困惑。以往游戏设计教学大纲中提出游戏本题设计和游戏视觉设计两项课题，通常是指在规定的课时指导学生制作一款可以实现操作的小游戏。游戏视觉设计是要求学生能够掌握一款制作游戏模型的软件。由于目前人才市场需要更多能够在游戏项目上制作独立次时代游戏模型的高校毕业生，但实际上游戏产业是一项分工细致，劳动附加值极高的产业，市场不需要入门级的游戏设计者。所以，需要调整教学大纲中不适应的部分，面对学生和市场的两难境地，学生需要在课程中得到更加专业的游戏设计能力的提升。
ZB软件可以在一般系统环境中顺畅运行，非常适合学校教学普及硬件标准，同时也是一款业界相当认可的三维游戏模型制作软件，在无纸化教学环境中，这款软件支持手写板操作，也能在软件界面上直接书写。高校游戏设计教学过多使用 AutoDesk Maya，软件本身并不妨碍游戏设计的表现与创作，但在游戏模型的结构修改和精细度表现上，教师无法用软件指导学生。例如，在Maya游戏教学过程中，学生只有在完成全部游戏模型的制作后，教师才能给予评讲和评分。因为在制作过程中，教师很难发现学生制作模型的问题，不能及时叫停学生的错误操作，只能通过学生无数次试错操作后，让学生自己发现并解决问题。而ZB软件则可以通过快速增减面数，得到简单的模型和精细化后的模型，让教师在简单模型的阶段指出学生出现的结构性错误，避免了此类问题的发生。另外，ZB卓越的细节雕刻功能，模型表面绘画着色和贴图转化的功能让学生能够快速理解并转化设计学基础知识。
二、循序渐进的形象化教学思路
新课程教学大纲设计思路满足以下几个层次的需求，合乎从简到繁的适应性训练过程，能帮助学生及时发现并纠正从构建模型框架结构到雕刻微小局部细节的错误操作。最重要的是使得学生掌握以多款软件联合工作来完成创作，增强了学生的学习兴趣，扩展了学生的学习思路。
1.数字浮雕课程设计思路
学习使用ZB软件与其他三维软件不同的是节省了大量熟悉软件界面的时间，例如，学生学会使用三维软件制作一个水杯，水杯设计不能与设计学基础知识和游戏设计的实质内容进行任何关联，但为了使学生掌握三维软件能实现从线到面，从面转换为体积物体的道理，必须设置这项课程训练。新的ZB课程训练增添了2.5维块面浮雕训练，要求学生在首节课学会安装使用手写板，对指定的经典浮雕作品进行临摹，手写操作直接避免软件界面操作，学生在屏幕上、数码泥板上以数码笔为刻刀直接雕刻，所以在基础知识中设计学的点线面转换规律可以直观感受到，而不通过第三方操作进行转接性理解，由此节约了学生学习游戏模型制作的时间。
游戏设计课必须重点讲解块面构建与点线雕凿之间的关系。看起来一样的游戏高精度模型，为何水准有巨大差别？2002年，美国艺电（EA）游戏公司外包给印尼公司“极品飞车10”项目的建模工程，完工后飞车外观俊朗，贴图华丽，但不符合EA要求，模型全部返工。唯一致命失误在于建模师躲避构建飞车复杂的结构，试图用贴图来表现车体表面，导致飞车模型在转面测试中，发现车体多处构件没有光影变化。众所周知，浮雕必须是从大块雕刻入手到细部刻画的一门雕刻艺术，如果没有良好的块面结构意识，浮雕雕刻必然失误不断。所以，学生通过练习必然会强化从模型整体结构入手雕刻的能力。
2.数字人体雕塑课程设计思路
数字雕塑课程以人体雕塑为主要内容，学生能快速理解游戏人物角色制作的要点。其中关键在于适当讲解如何划分人体各体块之间的结构，肌肉和骨骼之间正确的比例关系，以此让学生通过课程理解三维角度观察和制作游戏角色的必要性，杜绝在雕塑过程中试图通过小笔触堆砌大体块与用笔刷涂抹的方式来建立结构关系的错误做法，并在训练过程中强化学生对各种笔刷和剪切工具综合应用的能力。
数字浮雕课程旨在培养学生从三维角度进行设计的兴趣，在第二阶段的人体雕刻练习课程中将着眼于培养学生以科学严谨的方法制作模型，“学习人体形体雕刻将为成为雕刻家提供强有力的支持”。人体既是复杂的体块组合，同时也是最常见的形体。之所以挑选人体形体成为雕刻课程主要内容，是为了方便学生观察参照物，也能快速发现模型外形上的不足。教师为学生提供一整套的人体各部分比例数据和真人模特参考图片，客观上用以修正学生的主观表现效果，通过这阶段的训练，学生形成以参考资料来辅助设计的艺术创作观念，防止学生以天马行空、无知者无畏的心态从事游戏模型设计。此外，在软件操作训练中，适度增加快捷键匹配手写板操作的训练，让学生逐步熟练操控移动、缩放、旋转等制作手段，更好地引领学生从2.5维向三维角度建模进阶。 游戏角色模型设计仅仅能完成大致的模型形体制作，与课程目的有相当大距离，下一阶段课程让学生对已有模型展开精修。与其他三维软件相似的是，ZB软件同样要求拓扑面片的合理性，即模型不仅结构和细节精准，而且避免产生多余的不规则多边形。计算机图形学知识说明不规则多边形纳入内存计算后，无法进行持续细分，在高细分光滑模型表面会出现破损面、挤出面等问题。所以提醒学生不时注意拓扑面合理性，必须保证四边面片或三角面片。
3.Alpha工具及相关课程设计思路
服饰、道具、纹理精雕课程训练细节刻画能力是这一阶段课程的目的。学生经过前期训练，笔刷应用更为流畅细腻，然而细节雕刻需要更多耐心，同时也要细致观察比较模型整体。重点在于学会Alpha笔刷与贴图的应用，不但可以加快流程进度，增加学生的创作欲望，也为学生理解贴图原理和贴图制作的技巧提供训练机会。课程目的要求学生提交游戏角色模型表面着色效果图与贴图原文件，看似简单的作业却需要学生用更多的时间来完成。
实际上Alpha贴图是指16位灰度带有Alpha通道的图片文件，支持的文件格式有PSD、BMP和16位TIFF图像，理论上适当的照片都可以成为ZB中Alpha贴图库的内容，学生将会面临更加多样化的方案来进行游戏模型表面细节的制作，常常会显得无所适从，不知从何下手。此外Alpha工具涵盖的知识点异常丰富，将会涉及ZMapper、AIPloyPaint、 ZAppLink、Topology制作笔刷、制作纹理图章与镂花模板等内容，更加让学生感到困惑，从而丧失信心。在课程设置上首先引导学生添加细节系统性为细节部分进行布局十分重要，对多边形模型进行分组，建立起有比较、有变化的细节添加方案，切不可为了变化而变化。分组雕刻的最大益处在于将刻画细节的侧重点规划出来，使学生明白细节雕琢是有比较的雕琢，不是一概而论。其次，课程中多重Alpha贴图课程要安排学生将Alpha贴图存入不同的层中，之后采取层与层之间叠加、消减的方式来得到各种效果，既不会给学生带来重复操作的痛苦，还会增添很多意外收获的学习喜悦，有助于强化记忆增加理解。最后，ZB中UVProjectionMaster 和PolyPainting 这两项重要的拓扑工具也需要学生充分理解掌握Alpha工具，它们可以直接将模型表面的画笔效果转换成UV投影纹理方向。换言之，理解Alpha工具将有助于贴图精细化合理化，将有助于游戏模型制作的完美。
三、结语
游戏设计课程中涉及艺术视觉设计、计算机图形学、雕塑艺术和游戏开发流程等知识内容，应用软件包括平面图像处理软件、游戏引擎检测端、三维模型制作软件等，在大学本科有限的课时内设计符合学生的学习规律，做到由浅入深、从理论到实践，又能在课程衔接上承上启下，不断增加学生兴趣的课程不可能一蹴而就，还需要在今后的教学实践中，不断摸索，勇于创新，善于总结、探索出能将游戏三维模型设计教学推向完善的道路。
关键词：游戏设计课程；Zbrush；次时代游戏模型；Alpha工具
近年来，本科艺术类数字媒体专业课程设计中都适当增加了游戏设计课程。笔者近期通过对高校艺术类教学大纲的制定和讨论中发现，游戏设计课程主要以游戏视觉设计为核心教学目的，围绕这一目的制定了视觉设计课程的教学内容和课程框架。其中可以清晰地分为两个类别：即偏向平面视觉设计的交互界面设计与偏向游戏角色和场景的三维模型设计。而后者直接影响游戏用户对游戏可玩性的视觉评分，不仅是游戏在视觉上能否吸引玩家用户的重要标准，也是游戏视觉设计的重要发展方向。在教学中指导学生科学有效地制作有视觉冲击力、外形新颖美观、动作姿态优美的游戏模型，使学生掌握从无到有、从有到精制并符合行业内标准游戏模型的教学方法。
一、高校游戏设计课程与Zbrush软件的联系
大学本科二年级学生面临的难题一方面是软件操作不熟练，另一方面是设计学基础知识转换到实际操作中无从下手的困惑。以往游戏设计教学大纲中提出游戏本题设计和游戏视觉设计两项课题，通常是指在规定的课时指导学生制作一款可以实现操作的小游戏。游戏视觉设计是要求学生能够掌握一款制作游戏模型的软件。由于目前人才市场需要更多能够在游戏项目上制作独立次时代游戏模型的高校毕业生，但实际上游戏产业是一项分工细致，劳动附加值极高的产业，市场不需要入门级的游戏设计者。所以，需要调整教学大纲中不适应的部分，面对学生和市场的两难境地，学生需要在课程中得到更加专业的游戏设计能力的提升。
ZB软件可以在一般系统环境中顺畅运行，非常适合学校教学普及硬件标准，同时也是一款业界相当认可的三维游戏模型制作软件，在无纸化教学环境中，这款软件支持手写板操作，也能在软件界面上直接书写。高校游戏设计教学过多使用 AutoDesk Maya，软件本身并不妨碍游戏设计的表现与创作，但在游戏模型的结构修改和精细度表现上，教师无法用软件指导学生。例如，在Maya游戏教学过程中，学生只有在完成全部游戏模型的制作后，教师才能给予评讲和评分。因为在制作过程中，教师很难发现学生制作模型的问题，不能及时叫停学生的错误操作，只能通过学生无数次试错操作后，让学生自己发现并解决问题。而ZB软件则可以通过快速增减面数，得到简单的模型和精细化后的模型，让教师在简单模型的阶段指出学生出现的结构性错误，避免了此类问题的发生。另外，ZB卓越的细节雕刻功能，模型表面绘画着色和贴图转化的功能让学生能够快速理解并转化设计学基础知识。
二、循序渐进的形象化教学思路
新课程教学大纲设计思路满足以下几个层次的需求，合乎从简到繁的适应性训练过程，能帮助学生及时发现并纠正从构建模型框架结构到雕刻微小局部细节的错误操作。最重要的是使得学生掌握以多款软件联合工作来完成创作，增强了学生的学习兴趣，扩展了学生的学习思路。
1.数字浮雕课程设计思路
学习使用ZB软件与其他三维软件不同的是节省了大量熟悉软件界面的时间，例如，学生学会使用三维软件制作一个水杯，水杯设计不能与设计学基础知识和游戏设计的实质内容进行任何关联，但为了使学生掌握三维软件能实现从线到面，从面转换为体积物体的道理，必须设置这项课程训练。新的ZB课程训练增添了2.5维块面浮雕训练，要求学生在首节课学会安装使用手写板，对指定的经典浮雕作品进行临摹，手写操作直接避免软件界面操作，学生在屏幕上、数码泥板上以数码笔为刻刀直接雕刻，所以在基础知识中设计学的点线面转换规律可以直观感受到，而不通过第三方操作进行转接性理解，由此节约了学生学习游戏模型制作的时间。
游戏设计课必须重点讲解块面构建与点线雕凿之间的关系。看起来一样的游戏高精度模型，为何水准有巨大差别？2002年，美国艺电（EA）游戏公司外包给印尼公司“极品飞车10”项目的建模工程，完工后飞车外观俊朗，贴图华丽，但不符合EA要求，模型全部返工。唯一致命失误在于建模师躲避构建飞车复杂的结构，试图用贴图来表现车体表面，导致飞车模型在转面测试中，发现车体多处构件没有光影变化。众所周知，浮雕必须是从大块雕刻入手到细部刻画的一门雕刻艺术，如果没有良好的块面结构意识，浮雕雕刻必然失误不断。所以，学生通过练习必然会强化从模型整体结构入手雕刻的能力。
2.数字人体雕塑课程设计思路
数字雕塑课程以人体雕塑为主要内容，学生能快速理解游戏人物角色制作的要点。其中关键在于适当讲解如何划分人体各体块之间的结构，肌肉和骨骼之间正确的比例关系，以此让学生通过课程理解三维角度观察和制作游戏角色的必要性，杜绝在雕塑过程中试图通过小笔触堆砌大体块与用笔刷涂抹的方式来建立结构关系的错误做法，并在训练过程中强化学生对各种笔刷和剪切工具综合应用的能力。
数字浮雕课程旨在培养学生从三维角度进行设计的兴趣，在第二阶段的人体雕刻练习课程中将着眼于培养学生以科学严谨的方法制作模型，“学习人体形体雕刻将为成为雕刻家提供强有力的支持”。人体既是复杂的体块组合，同时也是最常见的形体。之所以挑选人体形体成为雕刻课程主要内容，是为了方便学生观察参照物，也能快速发现模型外形上的不足。教师为学生提供一整套的人体各部分比例数据和真人模特参考图片，客观上用以修正学生的主观表现效果，通过这阶段的训练，学生形成以参考资料来辅助设计的艺术创作观念，防止学生以天马行空、无知者无畏的心态从事游戏模型设计。此外，在软件操作训练中，适度增加快捷键匹配手写板操作的训练，让学生逐步熟练操控移动、缩放、旋转等制作手段，更好地引领学生从2.5维向三维角度建模进阶。 游戏角色模型设计仅仅能完成大致的模型形体制作，与课程目的有相当大距离，下一阶段课程让学生对已有模型展开精修。与其他三维软件相似的是，ZB软件同样要求拓扑面片的合理性，即模型不仅结构和细节精准，而且避免产生多余的不规则多边形。计算机图形学知识说明不规则多边形纳入内存计算后，无法进行持续细分，在高细分光滑模型表面会出现破损面、挤出面等问题。所以提醒学生不时注意拓扑面合理性，必须保证四边面片或三角面片。
3.Alpha工具及相关课程设计思路
服饰、道具、纹理精雕课程训练细节刻画能力是这一阶段课程的目的。学生经过前期训练，笔刷应用更为流畅细腻，然而细节雕刻需要更多耐心，同时也要细致观察比较模型整体。重点在于学会Alpha笔刷与贴图的应用，不但可以加快流程进度，增加学生的创作欲望，也为学生理解贴图原理和贴图制作的技巧提供训练机会。课程目的要求学生提交游戏角色模型表面着色效果图与贴图原文件，看似简单的作业却需要学生用更多的时间来完成。
实际上Alpha贴图是指16位灰度带有Alpha通道的图片文件，支持的文件格式有PSD、BMP和16位TIFF图像，理论上适当的照片都可以成为ZB中Alpha贴图库的内容，学生将会面临更加多样化的方案来进行游戏模型表面细节的制作，常常会显得无所适从，不知从何下手。此外Alpha工具涵盖的知识点异常丰富，将会涉及ZMapper、AIPloyPaint、 ZAppLink、Topology制作笔刷、制作纹理图章与镂花模板等内容，更加让学生感到困惑，从而丧失信心。在课程设置上首先引导学生添加细节系统性为细节部分进行布局十分重要，对多边形模型进行分组，建立起有比较、有变化的细节添加方案，切不可为了变化而变化。分组雕刻的最大益处在于将刻画细节的侧重点规划出来，使学生明白细节雕琢是有比较的雕琢，不是一概而论。其次，课程中多重Alpha贴图课程要安排学生将Alpha贴图存入不同的层中，之后采取层与层之间叠加、消减的方式来得到各种效果，既不会给学生带来重复操作的痛苦，还会增添很多意外收获的学习喜悦，有助于强化记忆增加理解。最后，ZB中UVProjectionMaster 和PolyPainting 这两项重要的拓扑工具也需要学生充分理解掌握Alpha工具，它们可以直接将模型表面的画笔效果转换成UV投影纹理方向。换言之，理解Alpha工具将有助于贴图精细化合理化，将有助于游戏模型制作的完美。
三、结语
游戏设计课程中涉及艺术视觉设计、计算机图形学、雕塑艺术和游戏开发流程等知识内容，应用软件包括平面图像处理软件、游戏引擎检测端、三维模型制作软件等，在大学本科有限的课时内设计符合学生的学习规律，做到由浅入深、从理论到实践，又能在课程衔接上承上启下，不断增加学生兴趣的课程不可能一蹴而就，还需要在今后的教学实践中，不断摸索，勇于创新，善于总结、探索出能将游戏三维模型设计教学推向完善的道路。