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摘要：三维动画在国内外已成为与漫画、电影一样普及的娱乐媒介，并且随着商品化的发展而变得应用范围更加广泛。设计者在设计角色模型时，必须要考虑角色面部的布线，而角色的布线是基于面部的骨骼与肌肉的走向而分布的。基于面部的肌肉和骨骼结构，分析现有技术下面部建模的布线和造型技巧，研究面部模型搭建的关键性技术。通过3ds Max的角色头部建模的设计与实现，论述了基于教学的三维角色头部模型的制作方法，以及三维角色头部建模系统的设计原理与思路和具体的设计过程。并以此验证了面部建模的布线和造型技巧的准确性和实用性。在实际的制作过程中，使用多边形建模技术实现了三维头部模型的创建。
关键词：模型创建；面部布线；头部模型
三维的造型形象，它兼具多元文化特色，能同时满足人们对个性和娱乐性的需求。市场上以三维形象设计生产的产品随处可见，其带来的影响也越来越广泛，三维艺术开启了我国乃至世界艺术界的新潮流。在教学的过程中，学生对头部模型的创建以及面部绘制一直是学习的难点部分。有很多学生在制作的过程中不能将布线与造型很好的整合在一起。本论文从三维模型的面部塑造出发，研究3ds Max软件中头部模型的创建的关键性技术。对于帮助学生研究角色头部建模技术并将其应用到实际的动画制作之中，实现更加逼真的动画效果，有着非常重要的现实意义。在研究三维卡通角色造型塑造的原则与方法的基础上，分析主流的三维模型制作技术的特点，并设计出一套方便学生学习及掌握的布线合理造型准确的三维模型制作方案。
一、3ds Max建模布线分析
面部布线的一般规律是以合适的面来表现更多的结构及转折，并保证在相应面数下边缘尽可能的圆滑。平坦部分尽量减少面数，而为了减少锯齿，表现圆润的效果，有起伏有弧度的部分则需要一定的面数。创建模型需要讲究的是合理利用面的能力。学生在进行那个人创作时，由于资金、硬件等问题，在进行高模的制作时，必须保证将模型的细节表现到位的同时，不能让模型产生大量的分段数。设计者在设计角色模型时，必须要考虑角色面部的布线。而角色的布线是基于面部的骨骼与肌肉的走向而分布的。设计者之所以在创建模型的时候反复斟酌、调整布线效果，正是因为布线的效果，会直接影响后续的面部表情制作。布线优秀的模型，能为面部表情制作提供良好的操作基础。这样在调节表情动画时，设计者会非常轻松的实现面部表情的校对和处理。反之，如果在设计者在设计模型的时候，片面的追求模型的造型，而忽略布线效果的话，为会后面的动画调节带来毁灭性的打击，严重影响动画调节的进度。
二、角色头部建模的设计与制造
（一）头部整体制作
创建一个长方体，为了方便面部五官的塑造，将高度的分段数设为2。为制作好的模型添加平滑效果，以添加模型的分段数。在制作的过程中为了更有效率的进行制作，需要使用“对称”修改器对模型进行修改，调整出头部的基本轮廓。将模型右下方的顶点删除，为后面的脖子结构的制作预留空间。在完成头部基本形体塑造以后，开始制作面部基本的五官特征。制作开始时以面部的运动发源点为基点开始面部五官的搭建。首先确定模型的嘴部位置，以口轮匝肌中心为原点，制作嘴裂的结构，同时调整嘴部向四周进行放射状的布线。其次，确定模型的眼睛位置，以眼轮匝肌中心为原点，制作眼裂的结构，同时调整眼睛向四周进行放射状的布线绘制。接下来就可以按照布线规律为模型加线，制作眼轮匝肌和口轮匝肌之间的结构线。再次，绘制了鼻子的结构线，并调整出鼻子的基本体积。细化模型效果，为模型加线，丰富眼部的结构，完成面部基础布线的绘制和造型的塑造。
笔者设计的头部模型整体制作的方法，可以很好的从整体上确定面部五官的基本体积，帮助学生找准眼轮匝肌和口轮匝肌的基础布线，并通过删除的点确定脖子的位置，为后续深化制作面部细节和梳理布线提供了很好的基础，方便学生对头部模型基础塑造的
（二）鼻型的制作
唇型的基础布线绘制完成后将进入鼻子的制作环节。首先从鼻子的大体外形轮廓开始制作。现在模型鼻子结构的网格线的数量不足以做出细节，这时就要为其结构加线。在确定鼻翼顶端的线，保证布线的走向要环绕口轮匝肌。在鼻梁侧面的面添加两条线段。然后将鼻翼位置的点进行调整，形成大体鼻翼的样子，将鼻翼和鼻梁的结构进行区分。同时继续保持布线的走向是环绕口轮匝肌的。
虽然在表情动画中鼻子直接参与产生的动画效果并不多，但是要认真考虑鼻子与周围结构的连接处理。笔者设计的鼻型制作的方法，不仅能够较好的还原鼻子的结构，而且可以保证产生的面都是四边面，还基于面部肌肉结构的分布准确的处理了鼻子的布线与口轮匝肌和眼轮匝肌的关系。
（三）唇型的制作
鼻子制作完后，观察模型发现唇部的细节不够丰富，为了把嘴唇刻画得更加生动，需要为嘴部周围的布线增加段数。选择嘴部开口周围的线，进行加线处理，实现围绕口轮匝肌延伸的布线效果。围绕嘴裂，添加一圈线段，制作出嘴唇和面部的分界线。将以嘴角为中心的上下两端的布线调整均匀，实现上嘴唇和下嘴唇的分段数的统一。侧面观察嘴唇的形状，分别调节上下嘴唇的凹凸形状，注意唇结节的位置和下嘴唇的突起部位，从而产生柔和的嘴唇曲线。
笔者设计的嘴部布线主要是按照口轮匝肌的结构在嘴部周围一圈一圈的布线，然后以嘴裂为中心，向四周散射，符合口轮匝肌的肌肉走向。
（四）眼型的制作
首先制作眼眶的结构，复制出眼皮的结构面。将切出的眼眶继续缩放，使用顶点位移工具对复制出的顶点进行位移的操作，调整眼眶的形状。因为眼皮是包裹眼球的，想要更加准确地塑造出眼皮的弧度，可以先给模型做一个眼球，以便确定眼睛的大体形状。调整视角，在各个视图中调整顶点位置，让眼眶尽量贴在眼球上面，保持眼眶的弧度，制作眼皮的厚度。
笔者设计的眼部布线主要是按照眼轮匝肌的结构在眼部周围一圈一圈的布线，然后以眼睛的中心为点，向四周散射。在造型方面，是按照设定图片效果，在内外眼角的塑造上进行优化，保证结构准确的情况下减少了工作量。 （五）耳朵的制作
使用选择工具，选中挤出结构，在先前的面上制作出新的结构面。随时调整边的方向和大小，使得整个弧度和耳朵的结构相符，做出耳轮的结构。考虑到耳朵和头部的相接问题。耳朵向鬓角连接的横线过多，脸部的线将会不够用于连接。在连接的过程中，尽量将面部的结构线与耳朵生成的面进行对应的连接，避免三角面和五边面的出现。完善耳轮，使其富有肉感。选择耳壳纵向上中间的线进行调整。从各个角度进行观察，完成耳朵模型。
耳朵部分基本是不会参与面部表情动画的，所以在笔者设计的耳朵的制作方法时，将其制作重心放在耳朵造型的塑造上，此方法在可以有效的减少耳朵向鬓角及周边范围连接的线段的基础上较好的解决模型产生的三角面问题，最终效果边数合理，造型准确。
（六）脖子的制作
选择下颚中心的线，进行结构的复制。在新复制出的面上，使用连接工具添加分段。使用桥接工具将下颚中间与边缘对面的边进行结构的创建。选中头部与下颚边缘的线。往下拖拽，复制出脖子的结构。造型可以按照角色的设定进行制作。观察模型，发现脖子前端结构线不够，所以不能塑造出脖子圆柱形的结构。简单调整之后，可以给脖子加线来深入刻画细节。脖子效果制作完成。
笔者设计的脖子建模方法，可以很好的对脖子圆柱形的结构进行塑造。相对于传统的先创建圆柱再进行连接的方法，此方法可以很好的节省学生在制作脖子与头部连接的时间，加快学生工作的流程。
三、三维头部模型最终实现
四、结语
本文是结合当前3ds Max中制作头部建模的相关技术而展开的。通过次方案设计的三维卡通头部模型不仅符合面部五官造型上的造型规律，并且在布线的绘制方面严格按照面部表情肌肉的分布和走向，适合进行面部表情动画的调节。学生在使用此方法的过程中，可以较好的把握从整体到局部再到整体的制作方法，帮助学生从复杂的面部布线绘制中找到突破口。对于学生较好的绘制面部布线提供简单明了的制作方法，为学生制作出符合面部表情动画制作的高级角色头部模型提供更直观参考和依据。
【参考文献】
[1]Maestri.Gcorge.数字人物动画制作[M].北京：机械工业出版社.西蒙与舒斯特国际出版社，2003.
[2]刘书亮，张显.电影艺术与技术[M].北京：北京广播学院出版社，2005.
[3]李环宇.三维动画角色造型设计探究[D].吉林大学硕士论文，2012（05）.
[4]王可.动画角色造型与创意表现[M].上海：上海人民美术出版社，2007：31-33.
[5]宋慈颖.动画形象的符号意义探微[J].艺术与设计，2009（02）：208-209.
[6]秦明亮.动画造型与设计艺术[M].北京：中国人民大学出版社，2005：77.
[7]肖著强，李洁.浅析动画创作中角色造型设计的符号化特征[J].电影评介，2007（23）.
[8]闫英林.动画角色造型[M].沈阳：辽宁美术出版社，2004：56-59.
关键词：模型创建；面部布线；头部模型
三维的造型形象，它兼具多元文化特色，能同时满足人们对个性和娱乐性的需求。市场上以三维形象设计生产的产品随处可见，其带来的影响也越来越广泛，三维艺术开启了我国乃至世界艺术界的新潮流。在教学的过程中，学生对头部模型的创建以及面部绘制一直是学习的难点部分。有很多学生在制作的过程中不能将布线与造型很好的整合在一起。本论文从三维模型的面部塑造出发，研究3ds Max软件中头部模型的创建的关键性技术。对于帮助学生研究角色头部建模技术并将其应用到实际的动画制作之中，实现更加逼真的动画效果，有着非常重要的现实意义。在研究三维卡通角色造型塑造的原则与方法的基础上，分析主流的三维模型制作技术的特点，并设计出一套方便学生学习及掌握的布线合理造型准确的三维模型制作方案。
一、3ds Max建模布线分析
面部布线的一般规律是以合适的面来表现更多的结构及转折，并保证在相应面数下边缘尽可能的圆滑。平坦部分尽量减少面数，而为了减少锯齿，表现圆润的效果，有起伏有弧度的部分则需要一定的面数。创建模型需要讲究的是合理利用面的能力。学生在进行那个人创作时，由于资金、硬件等问题，在进行高模的制作时，必须保证将模型的细节表现到位的同时，不能让模型产生大量的分段数。设计者在设计角色模型时，必须要考虑角色面部的布线。而角色的布线是基于面部的骨骼与肌肉的走向而分布的。设计者之所以在创建模型的时候反复斟酌、调整布线效果，正是因为布线的效果，会直接影响后续的面部表情制作。布线优秀的模型，能为面部表情制作提供良好的操作基础。这样在调节表情动画时，设计者会非常轻松的实现面部表情的校对和处理。反之，如果在设计者在设计模型的时候，片面的追求模型的造型，而忽略布线效果的话，为会后面的动画调节带来毁灭性的打击，严重影响动画调节的进度。
二、角色头部建模的设计与制造
（一）头部整体制作
创建一个长方体，为了方便面部五官的塑造，将高度的分段数设为2。为制作好的模型添加平滑效果，以添加模型的分段数。在制作的过程中为了更有效率的进行制作，需要使用“对称”修改器对模型进行修改，调整出头部的基本轮廓。将模型右下方的顶点删除，为后面的脖子结构的制作预留空间。在完成头部基本形体塑造以后，开始制作面部基本的五官特征。制作开始时以面部的运动发源点为基点开始面部五官的搭建。首先确定模型的嘴部位置，以口轮匝肌中心为原点，制作嘴裂的结构，同时调整嘴部向四周进行放射状的布线。其次，确定模型的眼睛位置，以眼轮匝肌中心为原点，制作眼裂的结构，同时调整眼睛向四周进行放射状的布线绘制。接下来就可以按照布线规律为模型加线，制作眼轮匝肌和口轮匝肌之间的结构线。再次，绘制了鼻子的结构线，并调整出鼻子的基本体积。细化模型效果，为模型加线，丰富眼部的结构，完成面部基础布线的绘制和造型的塑造。
笔者设计的头部模型整体制作的方法，可以很好的从整体上确定面部五官的基本体积，帮助学生找准眼轮匝肌和口轮匝肌的基础布线，并通过删除的点确定脖子的位置，为后续深化制作面部细节和梳理布线提供了很好的基础，方便学生对头部模型基础塑造的
（二）鼻型的制作
唇型的基础布线绘制完成后将进入鼻子的制作环节。首先从鼻子的大体外形轮廓开始制作。现在模型鼻子结构的网格线的数量不足以做出细节，这时就要为其结构加线。在确定鼻翼顶端的线，保证布线的走向要环绕口轮匝肌。在鼻梁侧面的面添加两条线段。然后将鼻翼位置的点进行调整，形成大体鼻翼的样子，将鼻翼和鼻梁的结构进行区分。同时继续保持布线的走向是环绕口轮匝肌的。
虽然在表情动画中鼻子直接参与产生的动画效果并不多，但是要认真考虑鼻子与周围结构的连接处理。笔者设计的鼻型制作的方法，不仅能够较好的还原鼻子的结构，而且可以保证产生的面都是四边面，还基于面部肌肉结构的分布准确的处理了鼻子的布线与口轮匝肌和眼轮匝肌的关系。
（三）唇型的制作
鼻子制作完后，观察模型发现唇部的细节不够丰富，为了把嘴唇刻画得更加生动，需要为嘴部周围的布线增加段数。选择嘴部开口周围的线，进行加线处理，实现围绕口轮匝肌延伸的布线效果。围绕嘴裂，添加一圈线段，制作出嘴唇和面部的分界线。将以嘴角为中心的上下两端的布线调整均匀，实现上嘴唇和下嘴唇的分段数的统一。侧面观察嘴唇的形状，分别调节上下嘴唇的凹凸形状，注意唇结节的位置和下嘴唇的突起部位，从而产生柔和的嘴唇曲线。
笔者设计的嘴部布线主要是按照口轮匝肌的结构在嘴部周围一圈一圈的布线，然后以嘴裂为中心，向四周散射，符合口轮匝肌的肌肉走向。
（四）眼型的制作
首先制作眼眶的结构，复制出眼皮的结构面。将切出的眼眶继续缩放，使用顶点位移工具对复制出的顶点进行位移的操作，调整眼眶的形状。因为眼皮是包裹眼球的，想要更加准确地塑造出眼皮的弧度，可以先给模型做一个眼球，以便确定眼睛的大体形状。调整视角，在各个视图中调整顶点位置，让眼眶尽量贴在眼球上面，保持眼眶的弧度，制作眼皮的厚度。
笔者设计的眼部布线主要是按照眼轮匝肌的结构在眼部周围一圈一圈的布线，然后以眼睛的中心为点，向四周散射。在造型方面，是按照设定图片效果，在内外眼角的塑造上进行优化，保证结构准确的情况下减少了工作量。 （五）耳朵的制作
使用选择工具，选中挤出结构，在先前的面上制作出新的结构面。随时调整边的方向和大小，使得整个弧度和耳朵的结构相符，做出耳轮的结构。考虑到耳朵和头部的相接问题。耳朵向鬓角连接的横线过多，脸部的线将会不够用于连接。在连接的过程中，尽量将面部的结构线与耳朵生成的面进行对应的连接，避免三角面和五边面的出现。完善耳轮，使其富有肉感。选择耳壳纵向上中间的线进行调整。从各个角度进行观察，完成耳朵模型。
耳朵部分基本是不会参与面部表情动画的，所以在笔者设计的耳朵的制作方法时，将其制作重心放在耳朵造型的塑造上，此方法在可以有效的减少耳朵向鬓角及周边范围连接的线段的基础上较好的解决模型产生的三角面问题，最终效果边数合理，造型准确。
（六）脖子的制作
选择下颚中心的线，进行结构的复制。在新复制出的面上，使用连接工具添加分段。使用桥接工具将下颚中间与边缘对面的边进行结构的创建。选中头部与下颚边缘的线。往下拖拽，复制出脖子的结构。造型可以按照角色的设定进行制作。观察模型，发现脖子前端结构线不够，所以不能塑造出脖子圆柱形的结构。简单调整之后，可以给脖子加线来深入刻画细节。脖子效果制作完成。
笔者设计的脖子建模方法，可以很好的对脖子圆柱形的结构进行塑造。相对于传统的先创建圆柱再进行连接的方法，此方法可以很好的节省学生在制作脖子与头部连接的时间，加快学生工作的流程。
三、三维头部模型最终实现
四、结语
本文是结合当前3ds Max中制作头部建模的相关技术而展开的。通过次方案设计的三维卡通头部模型不仅符合面部五官造型上的造型规律，并且在布线的绘制方面严格按照面部表情肌肉的分布和走向，适合进行面部表情动画的调节。学生在使用此方法的过程中，可以较好的把握从整体到局部再到整体的制作方法，帮助学生从复杂的面部布线绘制中找到突破口。对于学生较好的绘制面部布线提供简单明了的制作方法，为学生制作出符合面部表情动画制作的高级角色头部模型提供更直观参考和依据。
【参考文献】
[1]Maestri.Gcorge.数字人物动画制作[M].北京：机械工业出版社.西蒙与舒斯特国际出版社，2003.
[2]刘书亮，张显.电影艺术与技术[M].北京：北京广播学院出版社，2005.
[3]李环宇.三维动画角色造型设计探究[D].吉林大学硕士论文，2012（05）.
[4]王可.动画角色造型与创意表现[M].上海：上海人民美术出版社，2007：31-33.
[5]宋慈颖.动画形象的符号意义探微[J].艺术与设计，2009（02）：208-209.
[6]秦明亮.动画造型与设计艺术[M].北京：中国人民大学出版社，2005：77.
[7]肖著强，李洁.浅析动画创作中角色造型设计的符号化特征[J].电影评介，2007（23）.
[8]闫英林.动画角色造型[M].沈阳：辽宁美术出版社，2004：56-59.