论艺用解剖在三维角色制作中的应用 毕业论文.doc

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1、 毕业设计（论文）UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS)题 目: 论艺用解剖在三维角色制作中的应用学 院 数码艺术专 业 艺术设计学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 年4月1日 毕业设计(论文)绪 论在大学5年的专业学习过程中，我发现我们在学习三维软件制作角色的过程中忽略了对传统艺术最基本原理的学习, 致使我们的专业学习舍本求末，只学习了软件操作知识等表面知识，没有真正了解到制作好三维角色作品的本质因素在于对美术基础、素描原理和解剖知识的掌握。这是导致学生作品不够扎实及作品与市场要求脱节的最主要原因，也是我们的水平和专业水平的主要差距之一。我们的三维角色作品通常会出现：

2、1、在初期建模时角色大体结构比例不合理。2、在建立基础模型布线时，拓扑结构没有符合人体正常运动原理，不利于骨骼绑定后制作动画效果。3、在深入塑造形体细节时肌肉夸张不合理或者分布错位，关键骨点错位等。导致这类问题的 理合理感觉角色上肢前臂能承受用手掌攻击时的收到的冲击力。主要原因是对传统美术功底掌握的不足(对人体解剖知识的缺乏) 二维转换三维的透视观察方法的不适应。其次对剧情人物性格的理解缺乏，软件熟练程度不够等也是导致作品不够完美的原因。论文的意义在于明确在三维角色制作这一新兴专业学习过程中，传统美术基础和艺用解剖原理掌握的重要性，并在制作了一定量的三维角色之后把平时积累的对形体塑造方法从感觉

3、到具体理论的一个梳理和总结。这些问题的解决对制作出有血有肉的三维动画角色有重要意义。第一章 三维角色和艺用解剖的概述第一节 三维角色制作的发展现状三维动画包括三维角色制作、场景制作、角色骨骼绑定、角色或场景动画、布料和粒子特效、灯光渲染等内容。三维动画作为电脑美术的一个分支，是建立在动画艺术和电脑软硬件技术发展基础上，而形成的一种相对独立新型的艺术形式。“早期主要应用于军事领域，直到70年代后期，随着PC机的出现，计算机图形学才逐步拓展到诸如平面设计、服装设计、建筑装潢等领域。80年代，随着电脑软硬件的进一步发展，计算机图形处理技术的应用得到了空前的发展，电脑美术作为一个独立学科真正开走上了迅

4、猛发展之路”。 三维角色制作是三维动画重要基础元素之一。三维角色制作步骤可分为：1、在三维软件中基本拓扑结构建立也就是建模。2、在建立基础低模的基础上，继续将基础模型导入ZBrush或其他软件中，雕刻塑造具有丰富细节的高模。3、为低模分uv，也就是三维模型在二维空间的展开，概念类似剥桔子皮。4、使用三维软件烘焙法线或置换贴图等，使其在低模上呈现丰富的细节。5、绘制颜色和纹理贴图。在步骤1、2、5的制作过程中，需要艺术家对人体结构及解剖知识和素描原理有相当的认识，才能制作出即具有逼真、合理的细节又能做出符合动作原理的优秀三维角色模型。三维角色制作从软件主导慢慢趋向于艺术家主导，所以今后的发展方向

5、是以传统素描艺用解剖为基础的写实角色制作和艺术家想象力发挥的角色作品这两大趋势。 精卫填海三维角色制作过程中收集了大量优秀动画片和大型游戏的三维角色资料和制作教程，研究不同时代不同题材的动画和游戏角色设计的发展方向后,发现现阶段制作三维角色的软件技术相对于前5年有了较快的发展。Mudbox、Zbursh等雕刻软件的发展大大促进于艺术家的发挥，创造了许多现代的米开朗基罗和罗丹(如图1)，甚至许多业余爱好者的作品也有相当的质量。图11 ZBrush艺术家的作品第二节 何为艺用解剖 艺用解剖是在人体解剖学的基础上，“以人体骨骼和肌肉作为研究对象，研究人体外部形态和结构以及人体运动和姿态的基本规律和特

6、点。1”由于艺用解剖学与医用解剖学的不同，它的内涵也发生了变化，它不仅包含医学解剖的部分内容（即解剖结构），同时还要研究视觉经验、艺术表现有关的其他方面。人体自古就被人类认为是大自然最完美的造物。在经历了长时间的进化之后，人体构造几乎是完美的力学原理的体现。因此人体中蕴含了均衡美、对称美、曲线美、协调美等美的表现形态，所以研究和塑造人体美，始终是各个时代美术家创作的重要题材。古希腊时期，人们赞美人体的完美，在人体比例上追求理想化，因此人体艺术作品都高度匀称、典雅，体现出完美的美学思想，代表作品是执长矛折掷铁饼者。“16世纪文艺复兴时期，绘画和雕塑在人文主义思想和科学方法的双重影响下，艺术家们将

7、人体解剖作为艺术必修的基础课2”，观察人体骨骼和肌肉的构造和结构，绘制成图谱，并把解剖学知识运用到自己的艺术实践之中，创造了大量经典的艺术作品。历史上运用解剖原理制作雕塑达到顶峰的有米开朗基罗和罗丹等著名艺术家，如思考者、大卫。正是在这些艺术家的不断探索和总结，逐渐形成了艺用人体解剖学这门课程。第二章 艺用解剖在不同种类作品中的应用第一节 在写实类作品中的应用页独珑何为写实？“写实是指据事直书，是真实地描绘事物。2”写实绘画从表面看是一个古典和传统的样式。“从最早的西班牙岩画到十九世纪的法国学院派、印象派；从前苏联的绘画到中国社会主义时期的讲究题材的油画，都是写实的面貌。2”写实艺术并不是照抄

8、现实，而是“人的物质形态外化延伸的结果。”当外在物体反映在人的大脑里面，一些区域对形、色彩、比例、平衡进行专门的感应、解析。人们在生活中对物质形态的判断标准基本相同，这也就是写实艺术的来源 。所以在优秀的三维写实类角色作品中，需要作者对人体结构、比例、运动对肌肉所造成的曲张有相当的了解程度和表现，这样才能让观众感受到人体比例和平衡的美感。在三维角色的制作中最为重要的是头部的制作，头部是表现角色特征个性特点最主要的部分。在写实类的角色中对头部特征准确性的把握，是决定了角色作品的成败的关键,如图1。图21 人物头部要做好头部，首先要了解头骨。头部骨骼非常复杂，由构造不同的两大部分组成：正面眉弓以上

9、，侧面在颧骨弓以上，包括整个后面直接与大脑接触的骨群，称为脑颅。它由额骨、顶骨、颞骨、枕骨等构成；眼眉下方构成面部骨群，称为面颅。它由鼻骨、颧骨、上颌骨等构成。人的头部造型由骨骼决定，头部骨骼对头部外形的影响最大，特别是那些骨骼上面仅有表皮而很少肌肉覆盖的部位，这些骨形显露的地方绘画上常称为“骨点2”。这些“骨点”对造型艺术意义重大，但却是医用解剖图中忽略的地方。 头部骨骼的形态和表面的起伏，决定了头部的形态特征，所以考古工作者可以通过出土的头骨，推测并复原面部外形。在人物头部造型中，依据头骨上的造型骨点，进行结构定位、体面转折和局部特征表现是非常重要的。除了要明确头骨的基本解剖结构特征和基本

10、比例特征之外，还要明确构成头部起伏的骨相形态特征和体面的转折部位。应该注意以下几点：1、脑颅部分的骨形几乎全部显于外形，额结节、顶结节、颞线、颅结节、枕后结节是头颅造型转折的骨点，决定了头颅形态特征。2、鼻骨的倾斜与隆起决定了鼻部的坡度和高低。3、颧骨的高低使面部显得高突或扁平，颧弓处是面部最宽处，两侧颧弓的宽窄与高低，决定了面部的宽度与面颊的形状，也是面部侧面上下两个倾斜面的分界线。头部制作一般由以下步骤组成：1、解决人们“显觉”的合理度、舒适度。显觉可以初步理解为人们对形体的第一感觉，通俗说起来就是素描中形体准确度的问题。为了解决形体准确度的问题，我们可以这样理解，世界上各种物体的形体和形

11、态千差万别，但是它们具有构成其基本形体的集合因素， 如三角形、长方形、圆柱体、立方体等，也就是我们通常所说的几何形式因素。因此在制作人体或者人脸的作品过程中，我们把这种几何形式因素作为制作复杂形态的一种辅助手法，通过抽象、概括,把人体归纳成各种几何体的组合。利用几何体单纯、明显的体块关系和概括的透视和明暗关系，来塑造人体或脸部作品在三维空间中的体量和基本结构特征。 在制作合理的拓扑布线模型的基础上，按解剖原理调整合理的脸部形状和人物脸部特点。先从感性入手也就是上段所述的几何形体观察方法，如先明确颅骨和脸部大体形状呈何种几何趋势，再理性分析抓准主要骨骼的特点:不同人种性别年龄的顶骨、颞骨、颧骨、

12、眉弓、鼻骨比例等。合理塑造脸部主要肌肉：口轮、眼轮、咬肌等。这一步是制作的最主要也是难度较大的部分，如图2。图22 头部建模2、明确“体量感3”。进入三维雕刻软件对角色进行进一步雕刻塑形。首先我们再次利用几何的观察方法观察头部形体，我们会了解到头部形体可以简单概括为一个高比宽长的立方体，脑颅部分呈现圆拱状，前部颧骨线以上至发迹呈正方形，在颞线处向侧面转折。颧骨线以下至颌骨部为三角形，向侧面转折形成两个面。嘴的部分是镶嵌在三角形上的半圆柱体等，这些是根据头骨外形的结构所确定的，这种几何观察方法的概括形成了一个具有共性的头部整体。其次需要对脸部特征和肌肉走势进行确定和明确，特别要注意表情肌的构造，

13、因为人脸部肌肉组织较薄但能做出千百种不同的表情。在对肌肉组织的理解和制作中，重要的不是找出具体位置，而是看出肌群所形成的大块体积与内部骨骼带来的转折关系，不能只以光影的表面现象来描绘。3、在肌肉按照解剖原理合理分布的基础上按照性别、年龄、职业，适量加上表皮脂肪。在大体特征完整的基础上加入皱纹、皮肤纹理和角色肤色个性化特征。头部左右几乎对称，除了在制作个别表情的情况下。因此“我们要在制作过程中牢固建立中线的概念2”，这是掌握头部结构的关键。中线是我们表现不同角度、不同运动、不同透视时对称关系的依据。在头骨、肌肉、表皮三者的对应关系中，要学会区别那些是骨点的显露，哪些是肌肉的堆积，哪些是表皮的变化

14、。优秀精湛的头像素描和雕塑作品往往能很好地表现出三者的区别，尤其在古典大师的作品中，更能感觉到这一点，如图3。图23 无贴图和毛发的人物脸部第二节 在肢体夸张类作品中的应用何为肢体夸张？肢体夸张是根据影视作品和游戏作品剧情需要，角色的身体的某一部分有某种特异的功能或超能力，需要夸张这一肢体使其特殊化。夸张一般表现在骨骼畸形、肌肉肿大、肤色奇特、长出异肢、指甲变长、表皮硬化或鳞片化等。 虽然是夸张表现肢体但也不能漫无边际的乱长，为了使其夸张的部分合理化，作者必须从基本人类肢体结构出发，如肌肉在骨骼或肌腱上的起点和消失点、动脉或静脉的走向、毛发指甲在肢体上的合理生长点等等。这样才能避免角色肢体夸张

15、到影响正常活动的问题。 无论人们设计何种魔幻世界的角色都脱离不了自然界中的因素，所以这类细节的处理能给作品带来更好的独特世界和带入感。以手部的夸张为例，如图4。 图24 手部夸张手的结构复杂，动作灵活，形态多变，可将手部分为腕、掌、指三部分来理解，腕骨背面凸起，掌面凹陷。由于腕骨和掌骨连成一体，腕的体积不太明显，但在手的造型中容易忽略腕的结构特征，必须注意腕部和手、臂的链接，否则手的造型生硬呆板。手的动作首先体现在腕部，然后才是掌骨和指骨。手部骨骼分：手舟骨、月骨、三角骨、豌豆骨、大多角骨、小多角骨、头状骨、钩骨。掌骨5块，从外侧向内侧依次为第1到第5掌骨。指骨14块，其中拇指2块，余为3块，分别称近节指骨、中节指骨和远节指骨。手部的