3D游戏建模及音乐音效制作毕业论文.docx
《3D游戏建模及音乐音效制作毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3D游戏建模及音乐音效制作毕业论文.docx（78页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
3D游戏建模及音乐音效制作毕业论文
本科毕业论文
（科研训练、毕业设计）
题目：
3D游戏建模及音乐音效制作
姓名：
学院：
软件学院
系：
软件工程
专业：
软件工程
年级：
学号：
指导教师（校内）：
职称：
指导教师（校外）：
职称：
年月
摘要
在计算机信息技术飞速发展的今天，从计算机图形学基础上发展起来的三维动画技术被广泛地应用在电影、游戏及一些虚拟现实的场合中，为广大艺术家、三维设计工作人员提供了更为广阔的可以发挥想象力的舞台，同时也使观众极大地开拓了视野，视觉感官得到充分的享受。
随着三维建模工具的发展，建模方法也得到了不断的创新，针对不同的建模方法进行实践与研究成为了当前中国三维工作者的主要目标。
新型的建模技巧主要采用了多边形建模以及NUBRS建模方法。
多边形建模以点与点之间的直线边为基础，通过边产生不规则面，由面组合形成模型。
本文中作者的主要工作在于，将多边形建模过程进行细化，将实际工作的所运用的建模技巧通过实例进行展现。
低面模型的建立极大地增进了多边形建模的重要性，文中自制实例所采用的技巧在极大程度上降低了模型中面数的使用，以此为游戏提供了运行效率上的改善。
这些实例技巧在功能上实现了更为开放的建模方式，同时提高了建模的速度，在材质与贴图技巧上采用了个性化处理方式，对于促进建模效率的进一步提高具有重要意义。
此外，文中简述了音乐音效在游戏开发中的重要性，在应用技巧时作者通过了一个实例分析，展示了简单的音乐音效制作方法，为个人游戏开发提供了提供了条件。
关键词:
三维设计工具3dMax多边形建模音乐音效3D游戏
Abstract
Inthecomputerinformationtechnologyarerapidlydevelopingtoday,computergraphicsdevelopedonthebasisofthe3-Danimationtechnologyhasbeenwidelyusedinfilms,gamesandvirtualrealityinsomeoccasions,forthevastnumberofartists,three-dimensionaldesignworktoprovideawiderTheimaginationcanplaythearena.Butalsotogivetheaudiencegreatlyopenedupthefieldofvision,visualsensesarefullyenjoy.Withthedevelopmentofthree-dimensionalmodelingtools,modelingmethodhasbeenconstantinnovation,fordifferentmethodsofmodelingandresearchintopracticeonthecurrentthree-dimensionalworkofthemainobjectives.
ThenewmodelingtechniquesmainlyusedNUBRSandpolygonmodelingmethods.Polygonmodelingbasedpointtopointbetweenthelinear,producedthroughtheedgeofirregular,formedbythecombinationofmodel.Thisthesisistobepolygonmodelingprocessrefinement,theactualworkoftheuseofmodelingtechniquestoshowbyexample.Theestablishmentoflow-surfacemodelhasgreatlyenhancedtheimportanceofpolygonmodeling,intheexampleofthetextwhichdesignbymyselfadoptedbytheskillstoalargeextentreducethenumberofmodelsinuse,thisgameprovidedarunningefficiencyimprovements.
Theseexamplesoffunctionalskillstoachieveamoreopenwayofmodeling,whileimprovingthespeedofmodeling,materialsandtexturesinthetechniquesusedonapersonalizedapproachtothepromotionoffurtherimprovetheefficiencyofmodelingisofgreatsignificance.
Inaddition,thetextofthemusiconthesounddevelopmentofthegametheimportanceoftheapplicationofskillsthroughacaseanalysisbyauthor,displayasimplemusicsoundproductionmethods,toprovideapersonalgamedevelopmenthasprovidedtheconditions.
Keywords:
3Ddesigntools3dMax；polygonmodeling；musicsound；3Dgame
Contents
第一章绪论
项目背景
几年前，如果有人会使用3dsmax等3D软件，制作出简单的人物模型或建筑模型，那就是3D高手。
而如今，3dsmax已经发行到2008版，其功能的强大程度已足够让初学者跟着书中实例制作出照片般逼真的图像和复杂而自然的动作。
也正因为三维软件如此强大的功能和操作简易性，被广泛应用于众多领域。
目前多数的电影都采用了特效，使得原本危险又昂贵的传统实地拍摄被取代。
另外，3ds也已经在游戏开发中占据了不可替代的地位。
在现在蓬勃发展的游戏行业，三维工作人员已成为不可缺少的组成部分，公司在近阶段计划通过Unreal编辑器制作UT2004地图进行发布，并完善地图功能使之成为可以在UT2004世界战网上运行的关卡。
项目中的部分建模以及部分音乐音效制作在老师的指导下由我负责。
任务概要
根据原画设计师的构图，我主要采用了多边形方法建立模型，根据该方法使得我可以通过3ds工具制作任何形态的模型。
在这过程中，我不断通过学习建模技巧并形成了一定的个人建模风格，也摸索出了一些个性化处理技巧，包括UVW贴图的制作流程简化，多方位实现建模效率等，在很大程度上降低了模型建立时使用的面数，加快了游戏地图的运行效率。
另外，在音乐音效部分，通过对Audacity制作工具的熟悉使用，我对所需要的音乐音效进行了合成和编排，并达到了一定的游戏需求水平。
本文结构
本论文将分成六章对3D游戏建模及音乐音效制作的相关技术与实现过程进行介绍：
1．第一章：
主要介绍了项目由来的背景及选择3D游戏建模及音效制作为毕业设计课题的背景，并对系统的整体框架进行说明。
2．第二章：
主要介绍了3D游戏开发的技术，并讲述其系统框架设计方案。
3．第三章：
主要介绍了具体建模实现过程中遇到的重点与难点问题及系统开发的工具，开发流程。
4．第四章：
主要介绍了3D游戏中附带的音乐音效的制作。
5．第五章：
主要讲述将已建好的模型及音乐导入关卡设计中的地图后的效果，并将结果展现出来。
6．第六章：
主要对本项目进行总结，概括了其优点和特色，指出了其中存在的问题和今后的改正方向。
并对项目进行了展望。
第二章游戏开发简介
游戏世界的本质
就像是我们的现实世界一样，游戏其实都是虚拟世界，设计游戏，就是设计了一个新的世界，设计者担负了上帝的职责，创造了一个世界，并创造了这个世界的所有法则。
而玩家则像是生物的祖先繁衍出下一代，在游戏世界中创造了一个执行其操作的角色。
游戏都必须有其相应的世界观，规则以及系统，这些都可以与现实世界不同，但它们作为将玩家带入模拟世界的东西，必须具有其独特性。
世界观指的是背景设定和它所独有的一套完整的体系。
背景——代表着玩家在游戏世界中的责任，情感。
只有通过世界观的体现，人们才能体会到规则的乐趣，才能产生游戏的成就感，游戏拥有的无限乐趣和无限体验。
游戏艺术
被誉为“电影奇才”的好莱坞著名导演史蒂文·斯皮尔伯格（StevenSpielberg），他的《大白鲨》、《》、《侏罗纪公园》等著名的商业娱乐片而为广大的电影迷们所知。
他曾经这样形容游戏艺术：
“我认为游戏艺术的真正标志，是有人承认自己在第17关时哭了。
”哭泣是人类情感的真实体现，电影的故事是用一种特殊的方式去感染、感动观众，而游戏，因为玩家也参与和创造了故事，想要操纵玩家的情绪是相当困难的，所以游戏是必须具有艺术内涵，可以是惊天动地、催人泪下的爱情，也可以是风声鹤唳、草木皆兵的战争，这些都能通过玩家在游戏中的行为表现出来，为玩家带来更深层次的情感体验。
建模作为三维艺术的基础，在作品形象的内涵中，必须将角色客观存在的结果视觉感受根据需要表现出来。
对结构的表现不应局限于作品外在的刻画中，更多的应是艺术家对其内涵的感受和把握，使作品形成独特的艺术魅力。
如果说，画面是游戏靓丽的容颜，那么音乐就是游戏那动人的歌喉。
容颜终有一天会老去，人们看久了会厌倦，但美妙的歌声却可以在人们心中萦绕不尽、回味无穷。
游戏发展到现在，诞生了许多令人难忘的经典游戏音乐作品，进入到网络游戏时代，音乐制作也变得越来越精致，不少游戏的配乐都已采取如电影大片般的大手笔打造。
游戏引擎
引擎好比是赛车的引擎，当引擎作为赛车的主要部件，决定了赛车的性能、稳定性、速度、操纵感这些直接与驾驶者相关的指标上时，我们也同时知道了游戏引擎在游戏开发及游戏运行中的重要性。
玩家在游戏中，会体验到剧情、关卡、美工、音乐、操作等游戏内容，而这些都是有引擎进行直接控制的，它类似于一个发动机，将游戏中的各个元素进行连接，并在后台控制指挥它们同时、有序地工作。
引擎必须处理游戏各个部分的工作：
包括光影效果、动画、物理系统、碰撞探测、渲染，同时引擎也必须实现I/O互动，以实现游戏世界的逼真性，满足玩家的感观体验。
2.3.1游戏引擎的结构图
图2-1游戏引擎的结构图
2.3.2游戏引擎开发的重要性
如我们所言，引擎直接控制了玩家所体验到的剧情、关卡、美工、音乐、操作等内容，当有两款游戏采用同样引擎进行开发的时候，人们就会发现其具有相似的内容，甚至连情节设定都如出一辙。
所以在Unreal引擎推出后不久，游戏的图像发展到了一个天花板的高度，该引擎以其强大的功能和处理能力，让所有人为之折服，然后也以此同时，过多的游戏使用了该引擎使得游戏特异性荡然消失，玩家厌倦了拿着抢跑来跑去的单调模式。
开发者们不得不开始需求新的突破，开始往游戏中添加更多的功能实现，包括人工智能、实时变化的场景、更为逼真的打斗场面、多变的游戏情节及游戏结果等，人们将游戏整体效果向更为逼真、多元化的方向发展，并且随着科学技术的发展，家用电脑的运行速度得到了不断的提升，如果更好地提高这些设备的运行效率，更好地体现这些设备的功能，也是游戏引擎开发需要考虑的因素。
2.3.3游戏引擎的发展历程
1992年，3DRealms公司/Apogee公司发布了一款只有2M多的小游戏——《德军司令部》（Wolfenstein3D），因其在X轴和Y轴德基础上增加了一根Z轴，这对于看惯了2D游戏的玩家来说，无疑是个巨大的冲击。
在该引擎发售前的几个月，Origin公司已经推出了一款第一人称视角的RPG——《创世纪：
地下世界》（UltimaUnderworld），这款游戏采用了类似的技术，当它们之间还是有相当大的差别。
在技术细节上，Wolfenstein3D引擎比不上《创世纪：
地下世界》的引擎，但它更好地利用了第一人称视角的特点，快速火爆的游戏节奏，让人们记住了“第一人称射击游戏”这个单词，而不是“第一人称角色扮演游戏”。
引擎诞生初期，与Wolfenstein3D同样出自idsoftware的另一个射击游戏《毁灭战士》（Doom）面世，Doom引擎在技术上大大超越了Wolfenstein3D引擎，因此在设计上更加自由。
在引擎的进化过程中，肯·西尔弗曼于1994年为3DRealms开发的Build引擎史一个重要的里程碑，它的肉身就是家喻户晓的“毁灭公爵”（DukeNukem3D）。
然而，从总体上来说，Build引擎并没有为3D引擎带来任何质的变化，突破的任务最终由idsoftware公司的《雷神之锤》（Quake）完成了。
从3D技术来看，Quake引擎是当时第一款完全支持多边形模型、动画和粒子特效的真正意义上的3D引擎，而不是Doom、Build那样的引擎。
此外，Quake引擎也开启了连线游戏的先河。
一年之后，idsoftware公司推出了《雷神之锤2》，其使用了全新的引擎，并且充分地利用了3D加速和OpenGL技术，在图像和网络方面与前作相比有了质的飞跃。
然而，一场战争在蕴量中就要爆发了。
正当QuakeⅡ独霸整个引擎市场额时候，EpicMegagames公司（即现在的Epic游戏公司）的《虚幻》（Unreal）问世了。
其优秀的画面及引擎处理能力，让所有的人惊呆了，其震撼力完全可以与人们第一次见到《德军司令部》时的感受相比。
在接下来的两年时间里，Unreal得到大量推广，众多的游戏使用了该引擎。
其使用范围并不限于游戏制作，同时涵盖了教育，建筑等其他领域。
从2000年开始，3D引擎朝两个不同的方向发展：
一是通过融入更多的叙事成分和角色扮演成分以及加强游戏的人工智能来提高游戏的可玩性；二是朝着纯粹的网络模式发展，在这一方面上，idsoftware公司再次走到了整个行业的最前沿，在QuakeⅡ出色的图像引擎的基础上加入了更多的网络成分，推出了一款完全没有单人过关模式的网络游戏——《雷神之锤3竞技场》（QuakeⅢArena）它与Epic公司稍后推出的《虚幻竞技场》（UnrealTournament）一同成为引擎发展史上的一个转折点。
以此同时，另一款引擎在慢慢觉醒，并在1998年-2000年迅速崛起，那就是Monolith公司的LithTech引擎，该引擎的开发共花了五年的时间，耗资700万美元，当它第一个版本推出的时候，立即引起了业界的注意。
在接下来的大段时间里，开发者们使得游戏引擎向高效、处理能力更高、功能更全面的方面不断发展，并使得引擎具有了处理人工智能的技术。
现在Unreal引擎已发展到第三代，其游戏画面效果如图：
图2-2游戏画面效果图
图2-3游戏画面效果图
图2-4游戏画面效果图
图2-5游戏画面效果图
图2-6游戏画面效果图
尽管引擎的不断进化使游戏的技术含量越来越高，但最终决定一款游戏是否优秀的因素在于使用技术的人而不是技术本身。
如前所述，引擎相当于游戏的框架，框架打好后，你就只需往里填充内容即可，在这里，框架只是提供了一种可能性，游戏的精彩与否取决于内容。
正如《无人永生》开发小组所说：
“所有问题最终都会归结为一点——你的游戏是否好玩。
”
游戏与电影
在计算机信息技术飞速发展的今天，从计算机图形学基础上发展起来的三维动画技术被广泛应用在电影、游戏及一些虚拟现实的场合中，为广大艺术家、三维设计工作者提供了更为广阔的可以发挥想象力的舞台。
同时也使观众极大地开拓了视野，视觉感观得到充分的享受。
当人们进行电影拍摄的时候，如果去反映自然灾害和怪兽侵扰等内容，如果去得到虚拟的角色或者场景，使得三维技术迅速发展并投入到电影行业，使得电影行业中的科幻类、史诗类、3D动漫等电影迅速火爆起来。
而三维技术在游戏引擎发出起来之后，一直为游戏开发所运用，并加速了相互之间的发展。
电影中的场景和人物表达是非常细致的，这也是电影制作中运用的建模方法和游戏制作中运用的建模方法最大的不同。
人是具有多种情感的动物，在电影中，我们必须去表达人物角色不同的情感的形态表现，场景的实时变化等，这些都使得电影建模更具挑战性。
而游戏制作中，不仅需要考虑人物的形态表现，更多地要考虑游戏引擎的承载能力以及游戏运行的计算量、计算速度。
所以在游戏中制作的模型一般才用低多边形的建模方式进行创建，即多边形面数控制于3000个面以下。
当然，随着当今家用电脑的运行速度逐步提高，省面模型将会渐渐淘汰。
游戏项目分工
我们公司项目组对于项目的分工具体如下：
2.5.1概念设计
提供项目需要的所有素描和草稿，比如人物、武器、载具和地图布局。
负责概念设计的概念设计师不仅需要展现特殊的技能，在创意和描述的基础上制作出2D图像，而且需要拥有良好的设计感觉，这对提高最终游戏的视觉效果及其有帮助。
2.5.2关卡设计
该设计需要了解如何为游戏或项目设计与制作地图，这个团队成员应该十分了解Unreal编辑器，以及在游戏地图中可以做什么不可以做什么。
负责关卡设计的关卡设计师需要有全面地认识，比如什么是当今游戏中流行的，以及怎么才能使特殊创意看上去最好。
对于室内设计，他们还需要有不错的审美观，来放置灯光，装饰标准和制作某些东西，以保证全部游戏中的每一张地图在整体上和谐一致。
2.5.3模型设计
在概念模型中的2D作品转变为3D的东西以导入游戏。
典型说来，模型作品需要在多边形数量上保持较低水平，具体情况取决于项目需要的物理细节总量。
模型设计是需要熟悉策划人选定的3D软件中的多边形建模工具，且应该乐意与概念设计师紧密合作，以确保他们的作品遵循最初的设计。
模型设计是还必须和关卡设计师紧密联系，以便为每一张地图制作出全部必需的静态模型。
2.5.4程序/代码
编写程序及代码的工作成员需要熟悉Unreal脚本的运作，以及如何使用脚本把必要的功能整合到游戏和项目中去。
程序员还要了解很多关于驱动Unreal引擎的底层概念，好的程序员还应该了解Unreal脚本语言的功能。
这样才能判断把一个新的创意整合到系统中去的几率。
2.5.5音乐音效制作
游戏音乐制作是指音乐的MID制作部分，即电脑数字化音乐制作的部分。
我们以月之门游戏音乐制作室为例，大部分的游戏配乐通常都是采用MID和真实乐器共存的方式来完成。
MID制作是将创作出来的游戏音乐中的非真实乐器部分，利用电脑数字音频设备，以音序器作为指令编辑核心，以软、硬件采样音源、辅以效果器得以完成的。
2.5.6网页设计
网页设计主要负责站点设计，保持维护和更新。
给项目做宣传是游戏成功的一个重要方面，可以在其他在线社区和论坛上提及你的游戏或项目，让人们登录你的站点，关注游戏的发售。
第三章基于多边形建立九尾狐模型及人物模型
建模的基础
建模是三维艺术的基础，若希望通过三维软件创建出理想的模型，就需要广泛了解客观世界中的事物，掌握其基本规律。
尽管我们可以通过自己的新想法去任意改动模型，但最终得到的结果是需要有相应的内涵来支持的，否则该模型就失去了艺术的意义。
3.1.1建模的基本条件
首先，我们知道，游戏中常见的主人公绝大多数为人类，那么我们就需要了解人体结构的一些相关信息：
在人体造型中，通常用头高和身高进行比较，称之为“头高比例”，一般为8:
1，然而这个数值并不是不变的，各个地方的人物存在着差异，西方人较高，亚洲人较矮等；男女区别在于胸廊与髋部的比例和形体结构上，男性由于脂肪层薄、骨骼较显露、胸廊较宽、髋部较窄、颈部较粗、喉结突出，所以男性应该具有比较刚劲有力的体貌特征，女性由于脂肪层厚、躯干表面较圆浑、乳腺发达形成乳房、胸廊较窄、髋部较宽、颈部较细、平坦，所以女性在外形轮廓上看，线条较圆滑，体态轻柔美丽。
因此，通过这些区别，我们需要抓住所要表现的角色的个性特征，从而使得创建出的角色更加生动。
另外，不论是角色建模或者建筑建模，各种道具的建模都必须通过细心的观察，思考，以充分地表现模型的不同特征。
3.1.2建模的相关工具
游戏是一个虚拟世界，制造这个世界的人，在现实生活中或许很平凡，有着各种各样的称谓：
三维动画师、影视特效美术、广告创意设计、电脑游戏美工、数字艺术家、三维发烧友……然而他们使用的工具并不陌生：
3dsmax、Maya、Softimage3D、Lightwave、Rhino等等.大家最耳熟能详的可能就是Maya、3dsmax、Softimage3D这三大软件了。
Maya和Softimage3D是从工作站转入PC机行列的，其品质不容置疑；后者对大家来说更为亲切，也拥有最多的使用者。
奇怪的是现今很多人徘徊在学习软件的选择中，其实不论是3dsmax、Maya或是其他软件，功能都是一样的，这也是它们长期发展中互相借鉴、取长补短的结果，所以只要认定一个深入学习就可以了。
此外，在建模方面口碑不错的软件还有：
AnimationMaster[5]
堪称历史最悠久的一款角色建模和动画软件，它最大的特点就是完全依靠样条曲线和样条曲线面片建模。
其功能类似与MAX中的Surface工具。
Lightwave
美国动画软件大厂NewTek的杀手级产品，其主要工具是MetaForm，类似于MAX的MeshSmooth工具。
主要方法是建立低多边形的Mesh网个体，再进行表面的细分。
Rhino[6]
这是世界上第一套将NURBS曲面引进Windows作业系统的3D电脑辅助工业造型软件，它为使用者提供了一个非常容易操作、快速且精确的环境。
此外，还有一些辅助软件，为三维游戏制作人员常涉及的有：
Poser[7]
可以将它当作一个模型库进行使用，其中包含了大多数常见的人和动物模型，也可以通过编辑和改装制作奇异的生物，并且可以在网络上取得各公司为其开发的模型，并导入软件中进行使用，同时MAX制作的生物模型亦可以导入软件进行绘制、修改。
DeepPaint3D[8]
它为模型做贴图是再好不过的选择。
当然，一般用Photoshop进行贴图制作。
3.1.3建模与艺术修养
《TheGrinch》（格林驰如何偷走圣诞节），该电影作为2000年全美票房第一的影片，其中使用的CG技术无所不在：
3D建筑物是Maya的功劳；层叠的树木、山峦是由Holudini软件制作的；用PolygonBase来制作雪花；做云彩用的最多的是VoxelCenerator软件的3DVoLumetricClound功能。
为了制作该影片，DigitalDomain数码公司还专门研发了几款新的软件工具。
由此可见，一个好的作品，可以运用多种软件进行设计；而同时也有许多经典的案例可以说明，一种软件也能做很多好的作品。
所以作品的优劣不在于软件，而在于它的内涵，即创作者要表达的思想性、艺术性。
随着科学技术的发展、人们日益提高的精神文化需要，新技术、新软件的推出将会层出不穷，如果将精力全用在学习软件上，永远也学不完。
况且如Maya、3dsmax等大型软件的功能已相当全面，犹如一部大辞典，谁能全部
升级会员 