3D游戏场景建模毕业设计

西南林业大学本科毕业（设计）论文
（二○一四届）
题目：网络3D游戏场景建模
分院系部：计算机与信息学院
专业：电子信息工程
*名：**
导师姓名：韩旭
导师职称：实验师
二○一四年五月
网络3D游戏场景建模
刘忠
（西南林业大学计算机与信息学院，云南昆明650224）
摘要：目前我国的网络游戏玩家日益增多，而3D游戏则已经成为了时下最主流的游戏类型。

3D游戏就是三维游戏，既是在游戏中使用3D模型来制作人物、场景等物体，使玩家可以在游戏中体会到长宽高三种度量，让玩家可以360度旋转视角，从各个角度来进行游戏。

三维游戏中场景设计是3D游戏构成中的重要组成部分，场景设计是指三维游戏中除角色造型以外的随着时间改变而变化的一切事物的造型设计。

好的场景设计可以提升三维游戏的美感，强化渲染主题，它能够使三维游戏的渲染效果更加的饱满。

本文旨在通过3ds max完成两个3D游戏场景的建模，然后通过Photoshop处理贴图之后，对场景模型进行贴图渲染。

关键词：三维游戏，3ds Max，场景建模，贴图渲染，Photoshop
Network 3D Game Scene Modeling
Liu Zhong
(School of Computer and Information Science, Southwest Forestry University,
Kunming, Y unnan, 650224, China)
Abstract:At present, China's online game player is increasing, while the 3D game has become the most popular type of game. 3D game is a game, not only in the game to use the 3D model to production tasks, scene objects, so that the game player to the game experience to the length and the width of three kind of measure, let the game player can rotate 360 degrees angle, to carry out the game from all angles.
In the 3D game scene design is an important part of the game in the form of 3D, scene design refers to design 3D game in addition to the role shape vary with the time changes everything. Good design can enhance the scene 3D game of beauty, strengthen the render the theme, it can make the 3D game rendering more full.
Modeling the 3ds Max completed a 3D game scene, and then through the Photoshop mapping, map rendering the scene model.
Keywords: The 3D game, 3ds Max, scene modeling, texturing rendering, Photoshop
目录
1引言..................................................................................................................................... - 1 -
1.13D游戏场景的研究意义.......................................................................................... - 1 -
1.2国内外三维游戏行业现状........................................................................................ - 1 -2游戏场景的重要性............................................................................................................. - 3 -
2.1游戏场景的作用........................................................................................................ - 3 -
2.2构思方法.................................................................................................................... - 4 -3三维游戏设计所用的软件................................................................................................. - 5 -
3.13ds Max ...................................................................................................................... - 5 -
3.2Photoshop ................................................................................................................... - 6 -4魔法学院建模设计............................................................................................................. - 8 -
4.1中世纪建筑风格........................................................................................................ - 8 -
4.2设计图和设计思路.................................................................................................. - 10 -
4.2.1设计图............................................................................................................ - 10 -
4.2.2设计思路........................................................................................................ - 11 -
4.3制作地基.................................................................................................................. - 12 -
4.4制作小房子.............................................................................................................. - 14 -
4.5制作中心房子.......................................................................................................... - 17 -
4.6尖塔房子.................................................................................................................. - 26 -
4.7遇到的问题及解决方法.......................................................................................... - 30 -5古代城墙建模设计........................................................................................................... - 31 -
5.1古代城墙.................................................................................................................. - 31 -
5.2设计图和设计思路.................................................................................................. - 33 -
5.2.1设计图............................................................................................................ - 33 -
5.2.2设计思路........................................................................................................ - 34 -
5.3制作城门.................................................................................................................. - 34 -
5.4制作阁楼.................................................................................................................. - 42 -
5.5制作城墙走廊.......................................................................................................... - 48 -
5.6材质贴图.................................................................................................................. - 50 -
5.7遇到的问题及解决方法.......................................................................................... - 56 -6总结与展望....................................................................................................................... - 57 -
6.1总结.......................................................................................................................... - 57 -
6.2展望.......................................................................................................................... - 57 -参考文献.................................................................................................................................. - 58 -指导教师简介.......................................................................................................................... - 59 -致谢...................................................................................................................................... - 60 -
1引言
1.13D游戏场景的研究意义
三维游戏中场景设计是3D游戏构成中的重要组成部分，场景设计是指三维游戏中除角色造型以外的随着时间改变而变化的一切事物的造型设计。

好的场景设计可以提升三维游戏的美感，强化渲染主题，它能够使三维游戏的渲染效果更加的饱满。

恰当的场景设计更能为游戏提升附加价值，直接影响着整个游戏的风格和艺术水平。

3D游戏场景制作的意义在于对于一个虚拟娱乐世界的创造。

一个制作细腻、精美的游戏场景能起到烘托整体游戏气氛，将玩家带入到剧情中的作用，使游戏参与者能感悟到游戏策划者所想向玩家传递的游戏内涵与游戏文化。

所以，游戏场景制作是游戏美术制作中一个不可缺少的重要组成部分。

场景设计既要求有高度的创作性，有要求有很强的艺术性。

游戏场景不仅仅是绘景，更不同于环境设计。

它是一门为游戏服务，为展现故事情节，完成戏剧冲突，刻画人物性格服务的时空造型艺术。

它的创作是依据游戏剧本、依据角色造型、依据特定的时间线索规定的。

游戏场景设计对镜头画面的形成有着至关重要的作用，可以说场景空间设计制约着镜头画面。

设计一般是依据场景空间的创作思维来安排镜头画面中景色的变化、视觉的变化、镜头的运动方式以及场景气氛效果的营造。

场景设计还有可能影响到剧情的发展，比如古代对建筑物规模和建筑形状的规定都很严格，那么古装角色要根据自己的身份选择合适的建筑去居住和生活，活动范围也会受到限制，剧情要依照这些场景来展开。

场景设计不但影响着角色与剧情，而且还影响着游戏参与者对于游戏画面的欣赏。

1.2国内外三维游戏行业现状
国内三维游戏行业起步于90年代，在98年以后到现在经历了一个扩张期，几个行业都已经初具雏形，有了一大批在这个行业谋生的从业者。

由于是新的行业，一切都是从零开始，没有专门的学校开这样的专业，没有专门
的高水平师资力量，没有传统的势力范围，没有垄断。

所以说这个行业对于那些文凭不高，但自身能力很强的人来说，简直就是风水宝地，大家在一样的起跑线上奔跑，和化工，金融这些传统行业不同，这个行业的高手都是30左右，说资历也不会太长。

现在国内三维行业基本可以分成以下五个分支：电影、广告、游戏、电视包装、建筑。

从业人员来讲，做建筑三维设计的最多，做电影的最少。

而三维游戏设计则是一个大市场，是现在国内三维游戏角色商业应用最多最成功的领域，可是盗版，程序开发，故事和原画这些都影响着游戏的成功，这个行业集中了国内一大批的高手。

而今，网络游戏在资本市场上造就的神话正在集中上演，先是在软件领域拼搏了19年的金山，以网络游戏之名成功上市；其后，曾在中国保健品行业大出风头，如今又在中国网游行业再造传奇的“奇人”史玉柱，于2007年11月1日在美国纽约证券交易所为巨人网络敲响上市钟声，本以为已被盛大、网易、九城等先行者瓜分殆尽的网游市场，随着新生力量的迅速崛起，开始重新划分版图。

紧随着这一产业的兴盛，网络游戏公司急忙寻找市场经理、产品开发和高级技术人员，但是无不兴叹良才无觅处。

究其原因，据分析，该行业从业者多为玩家出身，出于对网络游戏的痴迷，曾投入大量时间、精力，唯其如此，才能熟谙此道；然而，对基于宏观市场观念的管理、市场、研发却相对不熟悉。

从相关行业可以找到一部分专才，但网络游戏行业的某些职位，比如产品开发,却又必须对游戏有全心投入的经验、了如指掌的认识。

供不应求，已使网络游戏业的市场经理、开发专才的身价，与IT行业相关人士相比有过之而无不及。

如今，建筑和城市的模拟，3D游戏和科学数据的交互等都步入了新世纪体验的行列。

但是我国的三维游戏产业领域还十分薄弱，整体处于刚刚起步的阶段，在其复兴的过程中不仅需要众多的人才出现，还更加需要技术的不断探索和革新。

所以，本篇文章的主要指导思想就是：通过对游戏场景建模设计以及其实现的研究来进一步的推动我们三维游戏产业领域的发展。

2游戏场景的重要性
随着3D网络游戏的不断发展，场景的制作同样也成为了其中一个比较重要的组成部分，一个漂亮的场景画面，会直接影响到玩家对游戏的喜好程度，所以在构建游戏场景模型的时候，就要尽可能的将其做得完美漂亮。

优秀的游戏作品应该是内容与形式的完美结合，除了需要好的情节、好的剧本、好的系统、好的操作性外，优秀的美术风格也是不可缺少的。

极具个性的人物设计、优美精致的自然背景、想象力丰富的世界观……这些都是游戏设计师孜孜以求的目标。

2.1游戏场景的作用
游戏场景设计是指游戏中除了角色造型以外的一切物体的造型设计。

游戏的主体是游戏角色或是参与者控制的主体，围绕在主体周围，与主体发生关系的所有事物，如生活场所、陈设道具、社会环境、自然环境以及历史环境。

场景设计既要有高度的创造性，又要有很强的艺术性。

场景设计一般分为室内空间、室外空间和内外结合空间。

场景设计要完成的常规的设计图包括：场景效果图、场景平面图、立面图、结构鸟瞰图、场景细部图和气氛渲染图。

场景设计既请求有高度的创作性，又请求有很强的艺术性。

动漫游戏场景不只仅是绘景，更不同于环境设计。

它是一门为动漫游戏效劳，为展示故事情节，完成戏剧抵触，描写人物性格效劳的时空外型艺术。

它的创作是根据动漫游戏剧本、根据角色外型、根据特定的时间线索规则的。

动漫游戏场景设计对镜头画面的构成起着至关重要的作用，能够说场景空间设计限制着镜头画面。

设计过程是根据场景空间的创意义来布置镜头画面中景别的变化、视角的变化、镜头的运动方式以及场景氛围效果的营造。

场景设计还有可能影响到剧情开展，比方古代对建筑范围和建筑形制的规则都很严厉，那么古装角色要依据本人的身份选择适宜的建筑去寓居和生活，活动范围也会遭到限制，剧情要按照这些场景来展开。

2.2构思方法
游戏场景设计需要从宏观上把握游戏的场景造型，要有驾驭整个作品的主体意识。

在游戏艺术风格创作中，场景设计师需要与游戏艺术指导等主创人员在创作意识上取得统一的认同，这是重要的创作原则。

在实际的工作中创作意图的统一，往往是以艺术指导的意图为主，这是为了使影片游戏形成完整而具特色的风格。

完整性是一切艺术传作所必须的。

作为场景设计师，要达到宏观把握，整体处理，就需要设计师在设计之初就先做一次总指导，然后再进行设计。

正确完整的思维方式应该是：整体构思——局部构成——总体归纳。

也就是先有一个整体的思路，再进行每个局部的设计，然后再进行总体的归纳整理。

具体的做法就是要从调度着手，充分考虑场面的调度，以动作为依据。

强调造型的意识，以造型的表意性、叙事性取代说明性。

游戏的艺术基调是通过角色的行为、造型风格、情节节奏、气氛、色彩等表现出的一种感情情绪的特征。

游戏的基调就像音乐的主旋律，无论乐章如何变化，总会有一个基本基调，或庄严、或悲壮、或宏大、或欢快等等。

造型形式，特别是场景的造型形式，是体现影片整体形式风格、艺术追求的重要因素。

场景的造型形式直接体现出游戏的空间结构、色彩搭配、绘画风格，设计者需要探求游戏整体与局部、局部与局部之间的关系，形成游戏造型形式的基本风格。

场景的造型随着技术的不断更新，造型变得更复杂细致，实时渲染也变得更快。

游戏厂商不断的在过分追求游戏画面的写实性，将写实做到极端，势必会带来负面的影响，游戏场景的造型风格应吸纳全世界各地域文化的特点。

3三维游戏设计所用的软件
3.13ds Max
伴随着计算机技术的发展，各种应用软件应运而生，3ds Max就是这些软件中的杰出代表。

它以强大的功能，领先的技术，低廉的价格使以前以前人们可望而不可即的电脑三维动画设计变为现实，并为广大的专业制作人员提供了最高性价比的动画制作软件。

使3ds Max，可以在个人计算机上快速创建具有有专业品质的3D模型、照片般真实感的静止图像和电影品质的动画。

3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX，是Discreet公司开发的（后被Autodesk 公司合并）基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。

其前身是基于DOS操作系统的3D Studio系列软件。

在Windows NT出现以前，工业级的CG制作被SGI图形工作站所垄断。

3D Studio Max + Windows NT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛，首先开始运用在电脑游戏中的动画制作，后更进一步开始参与影视片的特效制作，例如X战警II，最后的武士等。

在Discreet 3Ds max 7后，正式更名为Autodesk 3ds Max。

3ds Max是著名的三维动画设计软件，也是全球销量最好的三维动画和建模软件，全球每年都会新增大量基于PC平台的专业艺术家、动画师和广播电视及电影特技制作者，他们大都会选择3ds Max。

软件在其出世以来还赢得了超过65个行业大奖，它在全球拥有最广泛的三维动画设计用户群，是目前PC上最流行的三维动画设计软件。

3ds Max经过不断的发展和改进，如今已经到了2015版。

3ds Max广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。

清风室内设计培训机构的云计算三维核心技术在室内设计行业得到广泛运用，使3dmax的运算速度加快。

图 3-1 3ds Max2010中文版界面
上图则是3ds Max2010中文版本的界面，比起之前的版本，它增加了新的建模工具，可以自由地设计和制作复杂的多边形模型。

且新的及时预览功能支持AO、HDRI、SOFT SHADOWS、硬件反锯齿等效果。

此版本给予设计者新的创作思维与工具，并提升了与后制软件的结合度，让设计者可以更直观的进行创作，将创意无限发挥。

3.2Photoshop
Adobe Photoshop，简称“PS”，是由Adobe Systems开发和发行的图像处理软件。

Photoshop主要处理以像素所构成的数字图像。

使用其众多的编修与绘图工具，可以有效地进行图片编辑工作。

Photoshop有很多功能，在图像、图形、文字、视频、出版等各方面都有涉及。

2003年，Adobe Photoshop 8被更名为Adobe Photoshop CS。

2013年7月，Adobe 公司推出了最新版本的Photoshop CC，自此，Photoshop CS6作为Adobe CS系列的最后一个版本被新的CC系列取代。

Photoshop的专长在于图像处理，而不是图形创作。

图像处理是对已有的位图图像进行编辑加工处理以及运用一些特殊效果，其重点在于对图像的处理加工；图形创
3 三维游戏设计所用的软件
作软件是按照自己的构思创意，使用矢量图形来设计图形。

平面设计是Photoshop应用最为广泛的领域，无论是图书封面，还招帖、海报，这些平面印刷品都需要Photoshop 软件对图像进行处理。

在游戏建模中，模型后期的贴图处理就需要利用到Photoshop，这同样是一个非常重要的步骤，关系到模型的贴图处理，特别是无缝贴图的制作，只有处理好了，渲染之后才能达到所需要的效果。

下图是Photoshop CS5版本的界面：
图 3-2 Photoshop cs5界面
4魔法学院建模设计
4.1中世纪建筑风格
欧洲的建筑风格按照历史发展流派来分的话，主要分为七种：一种是古希腊建筑风格，它出现于公元800年至公元300年；二是古罗马建筑风格，它出现于公元前300年至公元365年；三是欧洲中世纪建筑风格，出现于公元400年前至1400年，封建领主经济占统治地位，城堡式建筑盛行；四是文艺复兴建筑风格，出现于公元1420至1550年；五是新古典主义建筑风格。

哥特式建筑是11世纪下半叶起源于法国，13~15世纪流行于欧洲的一种建筑风格，主要见于天主教堂。

15世纪，文艺复兴运动反对封建神权，提倡复活古罗马文化，仍把当时的建筑风格称为“哥特”。

这时期的建筑仍以教堂为主，建筑风格完全脱离了古罗马的影响，而是以尖券（来自东方）、尖形肋骨拱顶、坡度很大的两坡屋面和教堂中的钟楼、扶壁、束柱等为其特点。

图 4-1 哥特式建筑
哥特式建筑以其高超的技术和艺术成就，在建筑史上占有重要地位。

哥特式教堂的结构体系由石头的骨架券和飞扶壁组成。

其基本单元是在一个正方形或矩形平面四
角的柱子上做双圆心骨架尖券，四边和对角线上各一道，屋面石板架在券上，形成拱顶。

采用这种方式，可以在不同跨度上作出矢高相同的券，拱顶重量轻，交线分明，减少了券脚的推力，简化了施工。

飞扶壁由侧厅外面的柱墩发券，平衡中厅拱脚的侧推力。

为了增加稳定性，常在柱墩上砌尖塔。

图 4-2 天主教堂
哥特式建筑的特点是尖塔高耸、尖形拱门、大窗户及绘有圣经故事的花窗玻璃。

在设计中利用尖肋拱顶、飞扶壁、修长的束柱，营造出轻盈修长的飞天感。

以及新的框架结构以增加支撑顶部的力量，使整个建筑以直升线条、雄伟的外观和教堂内空阔空间，再结合镶着彩色玻璃的长窗，使教堂内产生一种浓厚的宗教气氛。

教堂的平面仍基本为拉丁十字形，但其西端门的两侧增加一对高塔。

哥特式教堂的内部空间高旷、单纯、统一。

装饰细部如华盖、壁龛等也都用尖券作主题，建筑风格与结构手法形成一个有机的整体。

巴黎近郊的圣德尼修道院是罗马风风格向哥特风格转型过程中的一座里程碑式的建筑。

与罗马式教堂最大的不同在于它的轻盈与明亮，这与其窗户设计有直接的关系。

装饰窗户的彩色玻璃，设计美观，阳光从外面泻进，透过五彩缤纷的色彩，制造出圣洁的气氛。

图 4-3 罗马教堂
4.2设计图和设计思路
4.2.1设计图
本人的论文题目是3D游戏场景建模，因此我的第一个场景模型选择的是下图中的中世纪魔法学院。

图 4-4 中世纪魔法学院
4.2.2设计思路
首先，拿到了中世纪魔法学院这样的一个图纸之后，我在建模之前，要对它进行分析，理出一步步的设计思路，为之后的建模做一个流程。

对上图进行解析，可以将其分为八个部分，如下图所示：
图 4-5 中世纪魔法学院流程图
第一部分就是制作地基，即是图中的①部分，它的制作确定了整个魔法学院占地面积和大体构造；
第二部分是在地基上创建第一个小房子，即是图中的②部分，命名为二号小房子；
第三部分是紧挨着二号小房子创建一个横向的房子，即是图中的③部分，命名为三号小房子；
第四部分则是制作魔法学院的中心房子，是这个模型中最大也是比较复杂的一个部分，即是图中的④部分；
第五部分则是制作最后的两个尖塔式房子，位于中心房子两侧，相互对称，即使图中的⑤和⑥部分；
第六部分则是在Photoshop中对材质贴图进行修改，制作无缝贴图，然后再3ds max中对模型进行各位部分的贴图；最后对贴好材质贴图的中世纪魔法学院模型进行灯光渲染，然后出最后的完成图。

4.3制作地基
根据魔法学院的图纸，可以看出第一部分中地基的形状构造，所以先打开3ds Max 2010，在四个视图中的顶视图中，用线的命令开始绘画。

图 4-6 制作地基
在制作的过程中，需要注意的是，画每一条线段的时候，在落到下一个点之前，要按住Shift键，这样可以保证画出的每一条线都是直线。

当画出好了左边的地基的时候，在右边的命令窗口中选择“挤出”命令，给它的一个厚度，将其转化为一个立体的三维图形，如图所示：
图 4-7 地基
得到这样一个左边的地基之后，再右击将其转化为可编辑多边形，如此才可以进行点、边、面等等的调节。

最大化视口切换之后，利用“移动”工具，对地基的每一个顶点不断的调节，让它的上面的那个面比下面的面要稍微小一点点，如此看上去会比较光滑，边缘会比较好看。

图 4-8 调节顶点
慢慢的调节各个顶点，使地基有一个切面的形状之后，利用“镜像”命令将其复制一个，然后用“移动”命令将它们移动右边的位置，将两个何在一起，这样地基就做好了。

图 4-9 地基组
做好了地基之后，接下来要做第二部分，在地基上制作二号小房子。

为了防止制作过程中会破坏掉已经做好了的地基模型，因此用“附加”命令将左右两个地基附加成一个整体，或者在工具栏“组”命令中将其成组。

4.4制作小房子
在右边的工具栏中，选择标准基本体中的长方体，然后在顶视图中，制作一个box，长宽比地基稍微小一点点，如下图所示：
图 4-10 新建box
图 4-11 连接边
做出一个box之后，就在右边的修改命令中进行长宽高的修改，以及分段数的设置。

然后同样将其转化为可编辑多边形，选中四条边，用“连接”命令将其分段，然后“挤出”，做出一个房子墙角。

在这里需要注意的是，挤出命令中有三个选项，组、局部法线、按多边形，它们的挤出结果是不一样的，在这里我们选择局部法线命令。

挤出一个墙角的形状之后，在对象的前面，同样是利用“连接”命令，进行三次连接之后，做出一个门的形状。

然后利用“移动”工具进行顶点的调节，使之变成一个圆形拱门的形状。

图 4-12 墙角制作
删除拱门下边的顶点之后，选中门所在的面，进行“挤出”命令，往里挤出，就做出了一个门的形状。

同时利用“缩放”工具，选中同一条线上顶点，在X轴上进行缩放处理，就能够将各个顶点都对齐。

在这里会出现一些问题，因为需要挤出的拱门所有的面都不在同一个平面上，所以会出现一些扭曲，面的歪斜等等。

因此在这里出现这些问题之后，就需要“孤立当前物体”最大化视口，放大之后慢慢的调节点、边、面，删除多余的，添加缺少的，同时辅助“焊接”、“塌陷”等命令，将其做得细致美观，这一步需要的是耐心。

做完门的结构之后，在对象物体的左面用同样的方法，一步步细心的制作出一个窗子的结构。

为了在制作的过程中方便观察，所以每做好一个对象之后，就进行材质编辑，赋予对象默认材质，同时将拓扑线的颜色改为黑色，如下图所示：
图 4-13 挤出门窗
接下来就是制作房顶的结构模型，同样先制作一个box，然后再右边的工具栏中将其转化为可编辑多边形，选择“连接”命令，增加分段数，利用“移动”和“缩放”工具调节各个顶点，将其制作成一个房顶的形状。

图 4-14 制作房顶
做好房顶之后，接着就要制作一些装饰物之类的结构，比如房梁等等，这样可以令它看起来比较逼真。

做好了所有结构之后，如上图所示，就比较像一个房子了，这时候同样将整个房子的所有模型结构附加或成组。

创建一个圆柱体box，给予32段分段数，然后用“缩放”命令调节顶点；创建长方体box，“连接”命令分段之后，
选择中间的面，利用“挤出”命令将其挤出，做成一个书本，如下图所示：
图 4-15 制作魔法书
现在②号小房子就做好了，然后就用同样的方法制做③号小房子。

同样新建一个长方体box，转化为可编辑多边形后，“连接”命令增加分段数，“移动”工具和“缩放”工具调节顶点，最终得到下图所示的模型：
图 4-16 制作二号小房子
4.5制作中心房子
再制作第④部分中心房子的时候，窗子的制作设计及其重要。

先做一个box，转化为可编辑多边形，选中一条边后用“环形”命令，经过多次连接之后，调节顶点和边，做出两道窗子的形状，用“挤出”命令向里挤出，改变数值。

窗子两边剩下的线条不好看，就用“目标焊接”命令将两个顶点拉到顶上焊接起来。