计算机辅助设计与数字图像技术设计在游戏设计中的应用

南京信息工程大学艺术学院 张明晓

随着电子硬件和技术水平的不断更新，游戏画面的品质不断提升，随之增长的是游戏玩家对游戏的感官效果要求也更加严格。而这也激励着游戏设计师通过运用计算机辅助技术和更加高水平的数字媒体技术，大力提升其效果。文章将对计算机辅助设计和数字图像艺术在游戏场景中的应用进行分析研究，希望能对游戏行业的发展有所助益。

游戏设计对于整体镜头画面的展现有着至关重要的作用，可以说各处的细节设计制约着镜头画面。拿场景来讲，设计场景是依据场景空间的创意思维来安排镜头画面中场景、视角的变化、镜头的运动轨迹以及场景气氛效果的营造。不同风格、质量的场景也会影响到游戏剧情，比如古风游戏中，想要达到写实效果，前期建筑的规模和建筑的位置都要很严谨，才好匹配相对应设定的古装角色，游戏剧情也好依据前期这些场景设计来展开。

纵观市面上现行的游戏，流行且有大量用户基础的游戏有很大的比例为国外输入，尤其游戏场景以及细节设计方面，能体现我国多元化美术风格的作品寥寥无几，作为一个有着丰厚历史底蕴，具备多彩艺术元素的国家，我们有义务突破思维定势，利用独有的设计美学及视角去推动游戏产业的发展，由此，我借创作游戏过程中不可或缺的计算机和数字图像技术来研究游戏设计[1]。

1 数字图像技术

随着计算机的普及以及技术的飞速提升，媒介衍生出很多交互途径:文本、音频、动画和视频等，数字图像也属其中之一。早在20世纪60年代，美国JPL通过此项技术尝试对探测器发回的月球图片进行一系列去噪、压缩、图像增强等图像处理，并结合计算机技术绘制出了地形图，后续更是依靠此技术形成彩色图和镶嵌图，为人类探索研究更多领域奠定坚实基础。而在游戏设计中，数字图像技术因其再现性好、灵活性高、处理精度高、适用面广等特点，更能给予人们大量信息，并且更为方便直观易懂，越来越得到更广泛和大量的应用[2]。

2 数字图像技术设计在游戏中的应用

2.1 数字图像技术之游戏场景

游戏场景作为构成元素之一在游戏中是不可或缺的，场景设计需要使用构成的思维方式将游戏场景各元素巧妙结合，创造出符合游戏设定的场景。游戏场景的设计一般要先将复杂的场景组合打散、分解，化繁为简，为了场景不显得单调和杂乱无章，通常还要加以小物件点缀，以创造更加写实效果。为了丰富游戏画面的层次感，增强玩家的代入感、场景的空间感和透视感，设计人员一般优先选择将自然场景融入游戏场景中，如雷电、云雾、烈日等天空场景；山脉、森林、沙漠等陆地场景；河流、瀑布、海浪等水上场景。除了自然场景，还有人工场景，即人为设计建造的场景，其包括室内场景，如书房、客厅、棋牌室等；室外场景，如桥梁、房屋、街道、汽车等。Maya是构建游戏场景重要工具之一，前期可以建造出不同年代、不同风格的建筑物、家具、工具等，后续按照游戏最初预想设定结合，可直观地向玩家表达出游戏的年代背景及风格[3]。

2.2 数字图像游戏元素设计

2.2.1 角色轮廓与画面节奏

大多游戏中会有不同身型、性别等一系列不同特点的角色，所以在轮廓设计方面，通常在设计单个游戏角色前期会突破其老旧固有的轮廓，创意勾画出很多主体不变形态千变万化的轮廓，加以灰色调形成剪影，后期利用Maya、Zbrush逐一建模拓扑并精修捏造。画面的节奏体现在其整体布局的疏密程度，拿道路的设计来说，应先考虑小路所处的游戏环境与其被利用重点程度，野外动作类的环境中有装备可捡的必经之路可适当降低植被覆盖率，且一般设计的较为平坦；经营策略类环境则不同，大多属于跑酷类游戏，道路设置正常障碍，符合现实即可。

2.2.2 数字图像之色彩搭配

市面上受大众欢迎，销量颇高的很多游戏，其成功原因之一就是其接近完美的色彩搭配，开发者们深知玩家如果长时间专注于单一色彩或是色差变化极小的图像，会出现视觉疲劳，甚至对此款游戏产生厌烦情绪。而想避免或改善这种情况，色彩是有效的治愈方式之一，同样的场景及构图，运用完全不同的色彩搭配营造出截然不同的色彩氛围，会给人以不同的心里感受；好的色彩搭配也会让场景整体层次在视觉上更清楚，不同关卡之间改变背景颜色在视觉上也会更有区分感，玩家更容易感受到游戏的深度和变化（例如:Smash Hit），导引玩家视点集中在策划者设计好，想要被注意到的重要的点上。所以在游戏场景设计中，颜色的选取与搭配，亮度所占比例，在设计过程中都要注意[4]。

2.2.3 气氛烘托之光源作用

同样的游戏，同样的色彩搭配，气氛不同，给予玩家的游戏体验不同，整个游戏奠定的基调也不同，而根本影响因素就是光源。光源的类型、光度以及光照范围的大小都会影响到游戏气氛。自然光在游戏光源类型中属于基础光源，一般为了更加写实，后期会调节饱和度、亮度等来配合游戏烘托气氛。不同类型、风格的游戏需要不同的气氛，除了自然光始终作用于整个游戏环境中，还应有大气、雨滴、火苗等进行辅助，使整个环境生动写实。人为环境中街市需要相对暖色调的光源突显热闹繁华气氛，空巷中忽明忽暗的破旧路灯带来紧张静谧，洗衣房这种的房间则需要冷色调彰显枯燥氛围等。

在整个游戏基本完成的收尾阶段，设置主光源固然重要，但添加大小、类型、光照范围、强弱不同，具有颜色倾向的辅助光源点缀的重要性也不可忽略，有时候辅助光源才是一个好游戏气氛的细节体现，属游戏的卖点之一。图1城堡相对下层的角度中分设了冷、暖两种光源，突然的由明转暗，制造出紧张气氛，指引玩家走指定的路线，拿到线索。这种布光方法可以很好的刺激到玩家感官，激起好奇心，从而提高游戏运行效率。

图1 实例场景制作成图Fig.1 The example scene is made into a picture

3 计算机辅助设计在游戏设计中的应用

计算机辅助设计可以帮助设计人员快速完成前期的美工制作以及后期的动画开发。目前，比较常用的计算机游戏三维开发软件有3Ds Max、Maya，二维有Photoshop、Painter等。下面只对Maya在游戏艺术设计中的应用进行分析[5]。

Maya软件是3D标准开发工具之一，其本身具备角色制作能力，随着开发者不停地更新其性能，Maya照比最初代大大提高了电影、电视、游戏等领域开发、设计、创作的工作效率，比如新的运算法提高了性能，新的HLSL着色工具和硬件着色API可以很大提升游戏的写实效果，在角色创建和骨骼动画方面的制作也更具弹性。目前，Maya软件在诸多3D领域中得到广泛应用，如网游、影视动画制作、园林建筑设计等。在本文的游戏设计中，Maya通常被作用于建造室内外精细模型及人物骨骼绑定、动画制作等方面。而Maya软件之所以能在很多个领域如此受欢迎并得到广泛的应用，与其自身所具备的各种强大功能有着密不可分的关联。建造与修改相辅相成，由此设计人员能够快速完成前期模型的建造，如图2所示。

想做好一个游戏，前期的模型效果图至关重要，是设计人员设计构思的形象具体化。但单看图纸是不够直观的，如果想要看到精细模型的材质贴图及最后整体的空间感，就需要借助对应的三维软件来展现，而Maya软件的很多功能恰好可以实现这一想法。可以看到图3客厅中的所有物体，大到墙体，小到电视按键，都是充分利用了Maya软件的建模功能。前期借助基础造型中的立方体，按照效果图对建筑物中每一面墙体的实心部分进行大致创建，后期设计人员通过变形、倒角、软化边等工具，再进行一些收尾操作，便可在较短的时间内完成大致游戏所需模型的制作。室内类型游戏中，墙体部分永远是游戏前期建模的重点环节之一，因其面数多，所需数量大，故多建好一个以此复制多个，通过旋转、挤压，对墙面上设计好需要凹进去的部位进行收缩、倒角或添加循环边等工具平衡细节，如图3中的沙发、台阶、扶手等[6]；游戏一般以大模型为主，所以装饰物都是比较小的模型，意在完美效果，丰富玩家感官体验。但在具体创建过程中，由于需求较大，数量较多，所以需要设计人员反复创建和修改，一些相对简单的模型，利用Maya软件基础修改工具调整便可完成；而稍显复杂的，可以采取外部导入的方法，从模型库中选取所需的模型，将其下载导入至已初步建好的模型组中，通过Maya进行简单修改整合，基本就可以满足游戏设计要求，这样既省时省力，也提高了团队效率。

图3 室内客厅场景Fig.3 Indoor living room scene

4 结语

对于游戏的定义有很多种不同说法，荷兰学者胡伊青定义其为在某一固定时空范围内进行的一种消遣活动，虽然自由却也有一定约束力；《高级汉语大词典》中有“戏剧”“结交”等解释；而黄进则在《论儿童游戏中游戏精神的衰落》中将其定义为“享乐和发展”。不同的定义承载了游戏的多元性，增添其神秘感，而日益强大的数字图像技术与计算机辅助技术可将娱乐性、竞技性、互动性、仿真性融为一体，逐渐为世人揭开其神秘面纱。