時間：2022-07-10 11:39:43
序論：在您撰寫三維動畫設(shè)計(jì)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
一、整合表現(xiàn)要素對三維動畫設(shè)計(jì)的視覺效果
一部完美的三維動畫作品是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，動畫的場景設(shè)計(jì)需要的不僅僅是繪景，同樣為三維動畫設(shè)計(jì)而服務(wù)，并且將故事情節(jié)有效的展現(xiàn)出來，從而完成戲劇漫畫的沖突。同時還會對人物性格動作造型進(jìn)行有效的刻畫。設(shè)計(jì)者不僅要投入到動畫場景設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中，而且還要努力去克服技術(shù)上的難題，同時還要對其理論進(jìn)行全面的研究，尤其是探討造型設(shè)計(jì)形式、空間的設(shè)計(jì)形式以及色彩設(shè)計(jì)形式。在對三維動畫進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要加入人性化關(guān)懷，只有這樣才能更好的吸引觀眾的興趣，滿足觀眾的要求。其一，促使鏡頭的表現(xiàn)力得以提高。三維動畫最開始主要應(yīng)用于科技領(lǐng)域，并且其最大的用途還是對真實(shí)情況的仿真，目前三維動畫更多的應(yīng)用于藝術(shù)領(lǐng)域，特別是影視行業(yè)，并且已經(jīng)出現(xiàn)了很多優(yōu)秀的作用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)財(cái)富。在三維動畫中，攝影機(jī)一般是虛擬的，它能夠順利實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)電影中攝影機(jī)所不能完成的工作，并且獲得比較生動的圖畫。以前，很難拍攝到極近鏡頭或者長距離的鳥瞰鏡頭，但是現(xiàn)在利用三維虛擬攝影機(jī)都能夠輕松的完成。其二，提高角色運(yùn)動與空間的表現(xiàn)力。在進(jìn)行三維動畫設(shè)計(jì)時，虛擬的立體空間就是我們一直追求的空間效果，角色在其中可以實(shí)現(xiàn)任何方式以及任意角度的運(yùn)動，除了三維軟件自身所具備的動力學(xué)系統(tǒng)外，還可以順利的實(shí)現(xiàn)與動捕儀相配合起來，最終帶給觀眾一種逼真的、激烈的視覺運(yùn)動畫面。
二、三維動畫設(shè)計(jì)中的視覺形式的構(gòu)成規(guī)律
計(jì)算機(jī)三維動畫的視覺設(shè)計(jì)主要是利用造型的手段來進(jìn)行傳達(dá)信息。視覺上的美感是視覺語言的一大特征。與普通的語言相比較，視覺語言具有明顯的區(qū)別。視覺語言本身具有獨(dú)特的規(guī)律，只有遵循這些規(guī)律才可以將視覺語言的表現(xiàn)優(yōu)勢發(fā)揮出來。
（一）對稱
美學(xué)形式的原理之一就是指對稱。自然界中的葉子、花瓣以及魚鱗的排列中都可以遇到線、面對稱的多種多樣規(guī)律性。在建筑物上，對稱也是非常重要的。然而在繪畫中也會將對稱作為藝術(shù)表現(xiàn)組成的因素而出現(xiàn)，比如達(dá)芬奇的《最后的晚餐》其實(shí)就是一個對稱構(gòu)圖的范例，對稱給人一種安定、嚴(yán)肅的感覺。在古典主義作品中，對稱成為構(gòu)成藝術(shù)形式的最重要的規(guī)則。
（二）比例與分割
比率其實(shí)比例或者相互分割的意思。在希臘羅馬時代，比例幾乎與對稱做間義語而使用。希臘語中“類似”的意思應(yīng)該是“依照比例”。其中所說的比例或者相互分割是指長度。比如：美麗的人體具有某一種比例。比例成為美學(xué)史上最早提出的法則之一。在文藝復(fù)興時期，比例美成了神圣的法則。達(dá)芬奇認(rèn)為美是完全建立在各部分之間的神圣比例關(guān)系上，這實(shí)際是說比例法是美感的基礎(chǔ)。在古希臘的雕塑中也經(jīng)?？梢钥吹竭@種黃金分割的比例。達(dá)芬奇的代表作《蒙娜麗莎》就是按照黃金分割的比例來構(gòu)圖的，現(xiàn)代畫家也將黃金分割的比例運(yùn)用到他們的創(chuàng)作構(gòu)圖中。在創(chuàng)作構(gòu)圖中，恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用比例原理是非常有意義的，但是僅僅具備嚴(yán)密的數(shù)理邏輯性的繪畫并不一定是佳作。如果不考慮到內(nèi)容，過于追求化，這就會影響到創(chuàng)造性的發(fā)揮。
（三）節(jié)奏與韻律
節(jié)奏是一個有秩序的過程，其可以提供著可靠的步調(diào)以及格局。如果構(gòu)建起了節(jié)奏，我們就能夠預(yù)見到它的連續(xù)性。通過保持節(jié)奏，可以感受到其中的愉悅。節(jié)奏是一種有次序和有規(guī)律的變化，其中可以被理解為在形式結(jié)構(gòu)上所形成的視覺效果。秩序規(guī)律的模式影響著造型的節(jié)奏。人的每一個活動都與某種節(jié)奏形式有著非常密切的聯(lián)系。走路的步態(tài)、雙膀的擺動都有明顯的節(jié)奏，不同年齡的人、不同性別的人，其走起路來的節(jié)奏也是不相同的。節(jié)奏一詞本有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)的意思。比如：在音樂中曾經(jīng)被定義為“相互連接的音所經(jīng)實(shí)踐的秩序”。對于音樂而言，節(jié)奏是非常重要的一個因素。在不具備時間要素的創(chuàng)造作品中，有不少情況都會將節(jié)奏作為反復(fù)的形態(tài)以及構(gòu)造，比如連續(xù)的線等。雖然有時候是靜止的作品，觀察的視線應(yīng)該要追求其中所說的線、形與形態(tài)要素之間的排列。節(jié)奏是一種較為特殊的表現(xiàn)手段，有時候具有直接描繪意義，并且節(jié)奏在某種藝術(shù)中起著非常重要的作用。如：節(jié)奏的視覺、重復(fù)形成的節(jié)奏、交替形成的節(jié)奏以及漸變形成的節(jié)奏，所以要合理的控制好節(jié)奏。
三、結(jié)語
一、角色造型分類
在對三維動畫當(dāng)中的人物進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，不僅僅是要考慮到人物所表現(xiàn)在外部的形體，更為重要的是應(yīng)注重塑造的角色內(nèi)在的氣質(zhì)以及性格。在角色造型的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用最為廣泛、最多的是實(shí)物類的造型，像動畫中的寫實(shí)類則可以劃分為兩種：一種是純寫實(shí)，如《小蛾蚌找媽媽》、《花木蘭》等，這種都是依據(jù)人物的原型，加上少部分的藝術(shù)修飾；第二種形體式的造型，如《大鬧天宮》、《人猿泰山》等等，對于這些角色的設(shè)計(jì)，與現(xiàn)實(shí)就有很大的差異。
二、造型要素符號化分析
作為將多項(xiàng)藝術(shù)綜合在一起的動畫藝術(shù)，它所使用的表現(xiàn)手段有動作、繪畫、聲音、性格等方面。在動畫形象的塑造中，這些動畫藝術(shù)的表現(xiàn)手段都御用不同的形式集于一體，表現(xiàn)形式的融合才將動畫藝術(shù)獨(dú)特的審美價值表現(xiàn)了出來。在互動化、動態(tài)化飛速發(fā)展的新時代，塑造出來的具有獨(dú)特視覺的的形象，已經(jīng)逐步的被人們所認(rèn)可；動畫形象也用它獨(dú)特的“語言”，已經(jīng)影響了世界文化。從本身來講，動畫形象也屬于一個國家的文化，從另一個面講，也代表著民族應(yīng)有的精神。所以，筆者認(rèn)為，可以將三維動畫中所表現(xiàn)出來的角色視為對傳統(tǒng)文化傳承的系統(tǒng)符號的組成。作為三維動畫角色造型，是從人、社會以及自然中逐漸衍生出來的，并且分為了若干小系統(tǒng)，在配合上有機(jī)的結(jié)合，輸出一個完成的模型系統(tǒng)，最終讓人們來評價起功能性。
三、角色內(nèi)涵設(shè)計(jì)要素
（一）性格要素
19世紀(jì)英國的著名演員麥克雷蒂曾經(jīng)說過：想要測定出性格的深度，則需要探索他潛在的動機(jī)，真實(shí)的去感受他心中最細(xì)致的、精細(xì)的情緒變化，挖掘出字面下所隱藏的思想，從而真正的掌握住一個具有鮮明個性的人的內(nèi)心真髓。其中最關(guān)鍵的是要去了解角色、抓住基調(diào)，即角色最為本質(zhì)、最為核心的方面、思想以及個性特點(diǎn)。動畫角色的創(chuàng)造是否能夠得到成功，關(guān)鍵取決于設(shè)計(jì)者對角色的實(shí)際理解以及感受的多少。實(shí)際上，想要準(zhǔn)確的抓住人物性格的基調(diào)，主要是從動畫電影的劇本中、角色行為以及對話語言中進(jìn)行摸索。高爾基曾經(jīng)說過這么一句話“情節(jié)是性格的歷史?！闭怯捎诿恳粋€動畫形象都具有自身獨(dú)特的特點(diǎn)，動畫里面的角色才能夠有血有肉；只有角色之間進(jìn)行相互的比較，才能夠真正的構(gòu)建出屬于這一部動畫真正的靈魂。所以，筆者認(rèn)為將角色的性格塑造完美，對動畫的影響是巨大的，設(shè)計(jì)人員必須要重視這一點(diǎn)。
（二）形體要素
在《符號形式的哲學(xué)》這一文當(dāng)中，卡西爾表示：“各種符號形象集合在一起，就形成了人類的文化?！倍已鸥鞑忌舱f過：“人類以視覺、聽覺要素作為基礎(chǔ)，就形成了人類社會中最社會化、最為貼切以及具有豐富意味的符號系統(tǒng)?！倍谌S動畫的設(shè)計(jì)中，角色造型就成為了最主要的符號。也可以說成，在動畫作品中，角色所具有的視覺符號、聽覺符號的意旨與設(shè)定的表現(xiàn)都是運(yùn)用的造型符號的整體集中性。
（三）表情要素
對于表情的研究，所選取的參照物基本上都是在現(xiàn)實(shí)中實(shí)際存在，或者是在以現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)，加以中和或者擴(kuò)展得來的。（無論是人物，還是動物需要塑造的角色都如此。）在動畫表情的設(shè)計(jì)中，首先考慮的是角色的真實(shí)性（大量的參考現(xiàn)實(shí)實(shí)物），然后還需要考慮是否符合動畫表演的特殊性。動畫角色的表情設(shè)計(jì)必須符合角色的本身特征。這樣設(shè)計(jì)出來的角色才能符合所要求的表情。俗話說：“相由心生，而心靈的窗戶則是眼睛?！痹趧赢嬓蜗蟮谋砬檠芯恐校枰浞值难芯空嫒搜劬?，在其中，我們發(fā)現(xiàn)了眼睛之所以不同的關(guān)鍵。試想一下，一個動畫人物的眼睛沒有任何的變化，那它就算不上三維動畫中一個鮮明的形象，最多能算做一個模型，或者是玩具。迪斯尼曾經(jīng)說過：“觀眾喜歡關(guān)注動畫角色的眼睛，因?yàn)檠劬δ軌騻鞑バ撵`的呼喊，所以想要讓形象具有說服力，必須在這方面的技術(shù)上投入時間和資金?！?/p>
（四）動作要素
理查德·威廉姆斯有這么一段話：“傳統(tǒng)的動畫作為繪畫藝術(shù)的發(fā)展，那三維動畫設(shè)計(jì)則可以作為木偶戲的發(fā)展，換句話將，既是具有高科技的木偶戲。但是兩者包含的角色塑造的動作、重量等方面，則是都需要解決的問題。”例如：
在福建泉州有聞名于耳的提線木偶戲，強(qiáng)調(diào)的表演概念則是——傀儡意念。其中的傀儡意念指的是以專門的舞臺表現(xiàn)的語言作為其特點(diǎn)，運(yùn)用準(zhǔn)確的把握，作為傀儡戲自身具有藝術(shù)規(guī)律一種依據(jù)的獨(dú)特創(chuàng)作思維方式。而我們則可以借鑒這一種理念方式，從“角色的性格思維”這點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)出角色的動作，這樣才能夠讓三維角色更富有生氣，并且貼切劇情需要。
（五）聲音要素
動畫形象的配音在三維動畫的創(chuàng)作中，是角色造型設(shè)計(jì)中不可或缺的部分，配音與視覺形象的完美結(jié)合，才能構(gòu)造出生動的形象。不論是哪一部經(jīng)典的動作作品，除了讓人們眼前一亮的絢麗畫面，還需要貼切的聲音與之相配合，而且聲音也能夠留給人們深刻的印象。隨著三維動畫的發(fā)展，配音的重要性也逐漸的顯現(xiàn)出來，不再是以往的無聲電影了。
隨著我國的數(shù)字電子技術(shù)的深入發(fā)展，為了適應(yīng)動畫市場的需求，在數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)了三維動畫技術(shù)的運(yùn)用。在三維動畫設(shè)計(jì)中，主要是靜與動的結(jié)合，將動畫生動形象化，運(yùn)動賦予動畫更多的藝術(shù)感染力是動畫設(shè)計(jì)的本質(zhì)，而動畫是運(yùn)動的一個基礎(chǔ)，是運(yùn)動藝術(shù)表現(xiàn)的一種形式。動畫設(shè)計(jì)的本質(zhì)就是將畫面以動態(tài)的形式表現(xiàn)出來。簡而言之，動畫設(shè)計(jì)包括兩個方面，動態(tài)的畫面以及動與靜相結(jié)合的畫面。隨著動畫設(shè)計(jì)技術(shù)的提高，改變了傳統(tǒng)的動畫設(shè)計(jì)形式，將每一副畫面以動態(tài)的形式表現(xiàn)出來，真正意義上賦予畫面動態(tài)感和形象感，提高動畫的藝術(shù)表現(xiàn)力。隨著三維動畫設(shè)計(jì)技術(shù)的逐漸成熟，數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的動畫設(shè)計(jì)采用和傳統(tǒng)的動畫設(shè)計(jì)相同的原理，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動畫的設(shè)計(jì)與制作，在基本原理相同的情況下，加強(qiáng)技術(shù)的改革與完善，從本質(zhì)上提高了動畫設(shè)計(jì)的表現(xiàn)效果。數(shù)字藝術(shù)電子技術(shù)的利用為動畫設(shè)計(jì)提供了一個新的發(fā)展方向和表現(xiàn)形式，滿足了設(shè)計(jì)者對動畫的更多的主觀思想的表達(dá)，提高了動畫設(shè)計(jì)的光影、畫面、紋理、運(yùn)動等各個方面的表達(dá)效果，實(shí)現(xiàn)動畫設(shè)計(jì)一個新的飛躍。在三維動畫設(shè)計(jì)的過程中，運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)建立一個真實(shí)的三維空間場景，使動畫設(shè)計(jì)更加的形象化和生動化。在數(shù)字電子技術(shù)日趨成熟的今天，很多先進(jìn)的運(yùn)動原理被引入了三維動畫設(shè)計(jì)軟件，這些設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)三維動畫時，根本不需要設(shè)計(jì)每一幀畫面。只需要設(shè)計(jì)好動畫之間的連接點(diǎn)，滿足動畫的自動轉(zhuǎn)化，從而形成動態(tài)的畫面。這種技術(shù)方法有效的提高了設(shè)計(jì)效率，并且使畫面之間的銜接自然、流暢，形成一個整體動態(tài)畫面的感覺。通過三維動畫設(shè)計(jì)軟件，將靜態(tài)的畫面先設(shè)計(jì)出來，然后運(yùn)用運(yùn)動學(xué)的理論，設(shè)計(jì)出關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)的畫面，最后從整體的畫面表達(dá)出發(fā)，達(dá)到三維動畫效果。
二、數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中三維動畫設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析
1．廣告三維動畫設(shè)計(jì)三維動畫設(shè)計(jì)最主要的一種類型就是廣告三維動畫設(shè)計(jì)，以商業(yè)化廣告為目的，利用多媒體技術(shù)，豐富廣告內(nèi)涵，提高廣告的表現(xiàn)力，從而吸引消費(fèi)者，引導(dǎo)購物。廣告三維動畫設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的目的性，時間短，但是所要展示的內(nèi)容卻要有針對性，能夠吸引人、感染人，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化廣告效果。所以在廣告三維動畫設(shè)計(jì)中一般為了將廣告內(nèi)容更加的形象化、生動化、具體化，往往采用多種特效技術(shù)，如:粒子效果、濾鏡效果等，將廣告動畫美化，提高廣告動畫的表現(xiàn)力和吸引力，達(dá)到引導(dǎo)消費(fèi)者消費(fèi)的目的。
2．影視三維動畫設(shè)計(jì)影視三維動畫設(shè)計(jì)主要是與影視相結(jié)合，將影視作品殊的鏡頭和畫面通過三維動畫設(shè)計(jì)合并成影片需要的特效。隨著影視制作技術(shù)和設(shè)備不斷提高和完善，人們對影視動畫的要求也越來越高。在影視作品中為了能夠有效的提高特殊鏡頭的感染力，給人以更大的視覺沖擊和巨大的視覺震撼，提高影視作品的藝術(shù)性。在影視作品制作中采用三維動畫設(shè)計(jì)，結(jié)合多種多媒體軟件，使影片發(fā)揮最大的表現(xiàn)力，以達(dá)到特殊的影視效果。利用三維動畫設(shè)計(jì)，影視動畫的展現(xiàn)將更加的真實(shí)，更能夠促動觀眾的情感，為影視作品提供更多的展示平臺，實(shí)現(xiàn)影視作品的真實(shí)化，給人以更廣闊的視覺享受空間。
3．游戲三維動畫設(shè)計(jì)游戲本身就是一個絢爛的，跳躍的，豐富的場景和畫面，游戲不同于一般的影視作品，具有真實(shí)存在的人，而是一個完全虛擬的平臺。三維動畫設(shè)計(jì)在游戲的開發(fā)設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵性的作用。游戲中的場景、人物、活動等都是通過三維設(shè)計(jì)制作的。利用三維技術(shù)，將游戲中的人物、場景生動形象化，利用環(huán)境效果，運(yùn)動效果等特效，構(gòu)成一個虛擬卻真實(shí)的世界，從而使游戲更加的吸引人，使游戲者在游戲中感受到樂趣。
4．工業(yè)三維動畫設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)運(yùn)用在每一個所需要的行業(yè)中都發(fā)揮著巨大的作用，在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，三維動畫仍然起著十分重要的作用。利用三維動畫技術(shù)將工業(yè)的設(shè)計(jì)以立體的、空間的形式表現(xiàn)出來，能夠完整的、真實(shí)的模擬工業(yè)設(shè)計(jì)的流程和布局，這樣就能更加簡單的觀察設(shè)計(jì)中存在的不合理的地方，能夠有效的調(diào)整方案規(guī)劃設(shè)計(jì)，使工業(yè)設(shè)計(jì)流程布局更加的合理化和科學(xué)化，這樣就有效的減少了工業(yè)施工過程中存在的問題，提高了工業(yè)的成功率，有效的節(jié)約了時間。
5．建筑三維動畫設(shè)計(jì)建筑三維動畫設(shè)計(jì)與上述工業(yè)三維動畫設(shè)計(jì)類似，都是利用三維動畫技術(shù)，將建筑進(jìn)行全方位的展示，提高建筑設(shè)計(jì)的效果。三維動畫設(shè)計(jì)技術(shù)將想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，以有限的視覺設(shè)計(jì)效果展示無限的設(shè)計(jì)空間。在未來建筑設(shè)計(jì)要求不斷增加的前提下，為了節(jié)約建筑成本，減少建筑施工過程中存在的問題，就必須將三維動畫設(shè)計(jì)具體的應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)中，以三維動畫技術(shù)展示建筑設(shè)計(jì)的空間效果圖，使人們能夠更加全面的、立體的感受整個建筑的整體效果，提高建筑價值。
6．機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動畫機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動畫能夠有效的將機(jī)械的各個部分以及各個零件的運(yùn)動關(guān)系，通過電腦真實(shí)的、客觀的表現(xiàn)出來，使其能夠從整體上把握機(jī)械設(shè)計(jì)，還能較快發(fā)現(xiàn)機(jī)械在細(xì)微之處存在的不足，并加以更正，避免了生產(chǎn)出產(chǎn)品后再進(jìn)行更正，節(jié)省了大量的原料和時間，提高了生產(chǎn)效率。在機(jī)械設(shè)計(jì)中運(yùn)用的三維動畫，要掌握相關(guān)的軟件，電腦系統(tǒng)配置要高，要滿足軟件的運(yùn)行。在機(jī)械設(shè)計(jì)中的三維動畫的創(chuàng)造是有步驟，分過程進(jìn)行的，一般而言主要分為三個部分:第一，動畫編導(dǎo)。它是機(jī)械設(shè)計(jì)的一個前期的準(zhǔn)備工作。首先，設(shè)計(jì)人員對產(chǎn)品進(jìn)行大致的一個三維模擬，將回路中的線路設(shè)計(jì)成場景，展示產(chǎn)品流程原理。其次，最重要的，單個的裝置可以按照準(zhǔn)備好的路徑運(yùn)行，在電腦上面放大檢測，觀察其運(yùn)行情況。最后，合理的配置相關(guān)的配件，掌握好它們之間的工作原理，使整個流程更加的快速、順暢。動畫編導(dǎo)需要掌握相應(yīng)的知識和技術(shù)，能夠靈活的運(yùn)用軟件設(shè)備，有效的減少機(jī)械設(shè)計(jì)中的錯誤和偏差，提高機(jī)械設(shè)計(jì)的合理性。第二，資料收集。資料收集的途徑有很多種，如:網(wǎng)上查閱、圖書館等。主要收集的都是機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容和設(shè)備，如:收集路徑、機(jī)械設(shè)備，基本流程、三維幾何尺寸等。提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。第三，建立模型。一般而言建立模型也分為設(shè)計(jì)水平不高的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)難度系數(shù)大的產(chǎn)品。前者建立模型的方法有很多種，并且都簡單易操作。但是對于后者模型的建立就必須貼近原產(chǎn)品，模型建立難度大、時間長。下面主要就設(shè)計(jì)難度大的產(chǎn)品模型建立提出集中方法:第一種方法:創(chuàng)建實(shí)體模型，通過微調(diào)相關(guān)的比例修改產(chǎn)品尺寸，準(zhǔn)確的把握好尺寸大小，抓住關(guān)鍵點(diǎn)建立基礎(chǔ)模型。第二種方法:通過函數(shù)程序在客戶端應(yīng)用程序中創(chuàng)建對象，然后再分別創(chuàng)建一些子對象，最后通過這些子對象來完成實(shí)體的構(gòu)建和編輯。編輯完成后再保存結(jié)果與原模型進(jìn)行對比。在創(chuàng)建子對象以及對于實(shí)體的構(gòu)建和編輯都可以通過軟件內(nèi)部的宏功能輕松的實(shí)現(xiàn)。這種方法相對比較省時省力，適合創(chuàng)建一些結(jié)構(gòu)單一、建模步驟較多的零部件。但是如果所需要創(chuàng)建的模型需要很多宏的時候，就比較容易出現(xiàn)差錯。
三、數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中三維動畫設(shè)計(jì)過程
在數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)三維動畫，第一步要先確定動畫腳本，建立模型;第二步要制定出三維動畫的材質(zhì)貼圖，設(shè)定好光源和攝像機(jī)后，加入一些三維動畫的特用效果，進(jìn)行調(diào)試;第三步是輸出三維動畫設(shè)計(jì)，進(jìn)行后期合成。數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的三維動畫設(shè)計(jì)過程和傳統(tǒng)的動畫設(shè)計(jì)方法有著很大的區(qū)別，數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)中的三維動畫設(shè)計(jì)主要以數(shù)字電子技術(shù)為基礎(chǔ)，利用多種設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)三維動畫設(shè)計(jì)的快捷化、科技化發(fā)展，極大地改變了我們的工作方式。隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，三維動畫設(shè)計(jì)在各個領(lǐng)域的作用顯得越來越重要。三維動畫設(shè)計(jì)主要利用數(shù)字電子技術(shù)，以多種設(shè)計(jì)軟件為平臺，讓文字、圖像、音頻等藝術(shù)元素進(jìn)行完美結(jié)合，為不同的行業(yè)提供或虛擬或真實(shí)的三維動畫場景，衍生了數(shù)字藝術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)。
早在2007年，全國各類高職院校就在教育部“以工作過程為導(dǎo)向的課程開發(fā)”精神指導(dǎo)下開始了以工作過程為導(dǎo)向的課程建設(shè)研究；而在《教育部2012年工作要點(diǎn)》第三點(diǎn)第18條“大力發(fā)展職業(yè)教育”和第19條“促進(jìn)高等教育特色發(fā)展”中明確指出“要深化校企合作、產(chǎn)教結(jié)合，加強(qiáng)行業(yè)指導(dǎo)。深入實(shí)施國家示范性職業(yè)學(xué)校數(shù)字化資源共建共享計(jì)劃?！被诠ぷ鬟^程導(dǎo)向的系統(tǒng)化課程資源建設(shè)已經(jīng)成為高職院校課程建設(shè)的重中之重。近年來，高職院校的課程建設(shè)雖然有了較大的突破，但仍有不足。就“三維動畫設(shè)計(jì)”這門課程來說，目前開發(fā)基于工作過程導(dǎo)向的三維動畫設(shè)計(jì)課程資源的高職院校還是很少，高職院校三維動畫設(shè)計(jì)課程資源建設(shè)尚處于起步階段。三維動畫課程教學(xué)與企業(yè)崗位需求不能直接對接，導(dǎo)致職業(yè)院校培養(yǎng)的學(xué)生不能迅速適應(yīng)企業(yè)的要求。
2基于工作過程導(dǎo)向的“三維動畫設(shè)計(jì)”課程資源開發(fā)的研究目的
基于工作過程導(dǎo)向的課程資源建設(shè)將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)融為一體，它能夠滿足高職院校培養(yǎng)技能型、實(shí)用型專門人才的目標(biāo)；它使學(xué)生認(rèn)知能力發(fā)展和建立職業(yè)認(rèn)同感相結(jié)合；科學(xué)性與實(shí)用性相結(jié)合，符合職業(yè)能力發(fā)展規(guī)律與遵循技術(shù)、社會規(guī)范相結(jié)合；學(xué)校教育與企業(yè)實(shí)踐相結(jié)合”，學(xué)生通過對工作任務(wù)化的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀學(xué)習(xí)的統(tǒng)一，為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。基于工作過程導(dǎo)向的“三維動畫設(shè)計(jì)”課程資源開發(fā)就是以推進(jìn)基于工作過程導(dǎo)向的課程建設(shè)為綜旨,以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為目標(biāo)將企業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目部分引入課堂,提供全套的“生產(chǎn)型”課程教學(xué)資源，加強(qiáng)對學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、就業(yè)能力、工作能力和人際和諧能力，以適應(yīng)企業(yè)對三維動畫設(shè)計(jì)人才的需求。
3基于工作過程導(dǎo)向的“三維動畫設(shè)計(jì)”課程資源開發(fā)的研究意義
3.1理論意義
基于工作過程導(dǎo)向的課程資源開發(fā)，是職業(yè)院校深化課程建設(shè)的重要內(nèi)容，是推進(jìn)職業(yè)教育的重要途徑，是培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用性人才的重要途徑。
3.2實(shí)踐意義
基于工作過程導(dǎo)向的課程資源開發(fā)有助于更好的與企業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，增加課程面向職業(yè)教育的適應(yīng)性?；诠ぷ鬟^程的課程資源開發(fā)立足于行動導(dǎo)向體系課程，以工作過程作為課程資源開發(fā)的參照系，為改進(jìn)教學(xué)行為提供了新思路。與生產(chǎn)過程配套的課程資源能夠?qū)⒃瓉淼木€性教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成一個動態(tài)學(xué)習(xí)的過程，能夠使課堂變得富有生機(jī)和活力，有利于培養(yǎng)師生的應(yīng)變能力與創(chuàng)意思維，有助于提高學(xué)生的就業(yè)能力和適應(yīng)職業(yè)變化的能力。
4基于工作過程導(dǎo)向的“三維動畫設(shè)計(jì)”課程資源開發(fā)的研究內(nèi)容
基于工作過程導(dǎo)向的“三維動畫設(shè)計(jì)”課程資源開發(fā)應(yīng)包括：課程標(biāo)準(zhǔn)、.校內(nèi)講義、項(xiàng)目庫、學(xué)習(xí)工作頁、多媒體課件、教學(xué)演示錄像、測試題庫、實(shí)訓(xùn)包等內(nèi)容。通過基于工作過程導(dǎo)向的“三維動畫設(shè)計(jì)”課程資源的開發(fā)，推進(jìn)教學(xué)改革，以滿足職業(yè)能力培養(yǎng)為最終目標(biāo)。建立與三維動畫設(shè)計(jì)工作過程一致的學(xué)習(xí)情境，借鑒三維動畫產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)制定三維動畫設(shè)計(jì)課程標(biāo)準(zhǔn)，引入企業(yè)的典型項(xiàng)目，構(gòu)建集生產(chǎn)型、仿真型、創(chuàng)意型三大類型于一體的項(xiàng)目庫、編輯能夠?qū)⒔虒W(xué)與工作融為一體的學(xué)習(xí)工作頁、教學(xué)課件和電子書。編寫適應(yīng)三維動畫設(shè)計(jì)師資格鑒定的職業(yè)知識測試題庫與滿足三維動畫設(shè)計(jì)師上崗標(biāo)準(zhǔn)的職業(yè)技能訓(xùn)練題庫，以有效實(shí)現(xiàn)學(xué)生職業(yè)技能的培養(yǎng)，保證校內(nèi)硬資源與校外軟資源有機(jī)結(jié)合，學(xué)習(xí)技能與仿真生產(chǎn)同步進(jìn)行，真正實(shí)現(xiàn)所學(xué)與所用無縫對接并達(dá)到零距上崗。
5基于工作過程導(dǎo)向的“三維動畫設(shè)計(jì)”課程資源開發(fā)的研究方案
5.1研究主線社會調(diào)研。調(diào)研分析三維動畫師崗位的工作要求、任務(wù)與職責(zé)從而確定三維動畫師崗位的職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)，為確定基于工作過程導(dǎo)向的課程開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。生產(chǎn)觀摩。觀摩企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程，分析動畫產(chǎn)品的開發(fā)流程，研究其普遍規(guī)律和行業(yè)規(guī)則，確定動畫設(shè)計(jì)的基本工作過程，為基于工作過程導(dǎo)向的課程教學(xué)過程設(shè)計(jì)提供參考。項(xiàng)目提煉。研究企業(yè)以往工作項(xiàng)目，認(rèn)真分析并整理出適合用于課堂訓(xùn)練的，流程清晰且有代表性的優(yōu)秀項(xiàng)目，為基于工作過程導(dǎo)向的課程資源開發(fā)做出項(xiàng)目準(zhǔn)備。資源設(shè)計(jì)?；诠ぷ鬟^程導(dǎo)向的課程資源設(shè)計(jì)。分析其他基于工作過程導(dǎo)向的課程的資源，根據(jù)本課程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出三維動畫師工作過程的講義和配套課件。參考三維動畫設(shè)計(jì)師職業(yè)資格考試的大綱，設(shè)計(jì)出與職業(yè)資格考試相配套的試題庫。
5.2具體步驟制定課程標(biāo)準(zhǔn)：組織團(tuán)隊(duì)人員研究確定三維動畫課程的課程標(biāo)準(zhǔn)。編寫校內(nèi)講義：根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)精選合作企業(yè)的優(yōu)秀項(xiàng)目，并組織團(tuán)隊(duì)人員對校內(nèi)講義版式及內(nèi)容進(jìn)行討論。建立項(xiàng)目庫：根據(jù)企業(yè)項(xiàng)目整理集貼圖、效果圖、工程原文件全部在內(nèi)的項(xiàng)目庫。開發(fā)學(xué)習(xí)工作頁：根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)與校內(nèi)講義按學(xué)習(xí)進(jìn)程編寫不同學(xué)習(xí)情境所對應(yīng)的學(xué)習(xí)工作頁（包括技術(shù)單、資料單、計(jì)劃單、考查單）。制作教學(xué)課件：根據(jù)校內(nèi)講義制作特色項(xiàng)目教學(xué)課件。編寫技能題庫：組織團(tuán)隊(duì)人員完成本項(xiàng)目的試題庫的整理與編輯。錄制教學(xué)錄像：根據(jù)項(xiàng)目庫內(nèi)容錄制項(xiàng)目制作的教學(xué)演示錄像。編輯測試題庫：借鑒三維動畫設(shè)計(jì)師職業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建知識測試題庫。整理實(shí)訓(xùn)包：根據(jù)三維動畫設(shè)計(jì)課程實(shí)訓(xùn)要求編寫實(shí)訓(xùn)計(jì)劃、動員報告、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書，并整理所需圖片與工程素材。
6結(jié)語
在骨架提取方面，已經(jīng)有很多自動生成骨架的方法。①②③Baran等的Pinocchio系統(tǒng)創(chuàng)造性地提出了骨架嵌入的方法。在自動角色動畫方面，骨架嵌入比骨架提取要好的原因是對于復(fù)雜骨架的角色，骨架提取可能會產(chǎn)生不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這就讓使用者很難將原來有的骨架運(yùn)動數(shù)據(jù)運(yùn)用到其中來。雖然可以通過附屬肢體模板來鑒別復(fù)雜的附屬肢體，但是由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，自動生成時也會產(chǎn)生各種不同的誤差。骨架嵌入相對于骨架提取的另一個優(yōu)勢就是它能夠在骨架中定義角色所需要的很多的結(jié)構(gòu)信息，這是在提取的純幾何骨架圖中難以得到的。
幾乎所有的網(wǎng)格變形技術(shù)，無論是基于表面的還是基于體積的，都可以用來作為基于骨架運(yùn)動動畫中的對表面進(jìn)行蒙皮。④⑤不幸的是，到目前為止，這些方法都不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時的動畫。Baran等的線性混合蒙皮（LBS）具有簡單高效并且能夠利用GPU進(jìn)行運(yùn)算，并可以根據(jù)骨架進(jìn)行子空間變形等優(yōu)點(diǎn)。雖然在質(zhì)量上的不能夠達(dá)到很好的效果，但是它仍然成為在實(shí)踐應(yīng)用中最常用的方法。所以我們的系統(tǒng)采用該方法。⑥
二、原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程
對于輸入的三維角色模型，我們首先嵌入骨架，然后通過定義骨骼運(yùn)動對表面網(wǎng)格上每個頂點(diǎn)的變化的影響權(quán)值，將表面皮膚依附在骨骼上。對于不同的角色，我們建立不同的罰函數(shù)去懲罰那些我們不期望的骨架嵌入方式。基于樣本用支持向量機(jī)的方法求得最大邊緣解，然后對不同罰函數(shù)賦予不同的權(quán)值。用人工智能中A*啟發(fā)式的方法在指數(shù)級的搜索空間里加速尋找最優(yōu)的骨架嵌入方式。在蒙皮階段用熱擴(kuò)散方程的方法去計(jì)算骨架運(yùn)動時每一塊骨骼對表面網(wǎng)格上頂點(diǎn)的影響權(quán)值。據(jù)骨架的變化情況，插值計(jì)算出骨架的“蒙皮”模型的各個頂點(diǎn)的位置變化。對于某個特定骨骼，“蒙皮”模型的頂點(diǎn)變換矩陣＝初始姿勢的變換矩陣的逆×姿勢變換后的矩陣。另外還要考慮到一個頂點(diǎn)可能受多個骨骼運(yùn)動的共同影響。
1.骨架嵌入
由于骨架嵌入需要將骨架重新定義大小和定位使得它能夠正確的嵌入到模型當(dāng)中，所以它能公式化為一個優(yōu)化的過程：計(jì)算關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置和朝向使它能夠更好的適合于給定的模型。但是這個優(yōu)化是一個三維空間的問題，所以連續(xù)優(yōu)化的方法是不可行的。因此可以建立一個用頂點(diǎn)表示潛在關(guān)節(jié)點(diǎn)，用邊表示獨(dú)立的骨骼的圖來簡化優(yōu)化問題。建立這樣一個圖是具有一定挑戰(zhàn)的，因?yàn)槲覀兛梢杂梦粗獢?shù)量的頂點(diǎn)和邊來表示相同模型的關(guān)節(jié)和骨架。我們在近似模型垂直等分的平面上建立中軸面，并且建立圓心在中軸面上的圓的一個特定的集合，將這些圖的圓心連接起來形成一個圖。然后使用自定義的離散的罰函數(shù)來最優(yōu)化的骨架嵌入這個圖。為了幫助優(yōu)化，在給定的骨架中可以包括一些關(guān)節(jié)點(diǎn)的額外的信息。比如說對稱的部位應(yīng)該以相同的名稱命名，又比如如果一個關(guān)節(jié)被命名為腳，那么就表示它應(yīng)該事在模型中位置最低的一個關(guān)節(jié)。由于定義的罰函數(shù)是獨(dú)立于具體的模型的，所以并沒有減弱它的通用性。
2.簡化骨架
前面的步驟建立了幾何圖G=(V,E)來表示骨架，我們需要將它嵌入到我們給定的骨架當(dāng)中。給定骨架原先是以有s個節(jié)點(diǎn)的樹的形式給出(在一般人形的骨架上會取s=18)，但是如果這s個節(jié)點(diǎn)沒有經(jīng)過簡化，嵌入的優(yōu)化過程是很難處理的。因此我們需要一個簡單的骨架，所以在嵌入骨架之前，需要將骨架簡化。所有的自由度為2的關(guān)節(jié)都將被除去(比如說膝關(guān)節(jié)）,關(guān)節(jié)兩端的骨骼塊被連在一起。簡化后的骨架將會只有r個連接點(diǎn)。那么骨架嵌入以后缺少某些必要關(guān)節(jié)的骨架怎么讓角色動起來呢？我們根據(jù)未簡化骨架上關(guān)節(jié)在整條邊上的比例，重新計(jì)算出該關(guān)節(jié)在簡化骨架上的位置，然后插入到骨架中。在我們的系統(tǒng)中，簡化的骨架中r＝7。簡化后的結(jié)果就是我們可以將簡化的骨架嵌入到系統(tǒng)中以最小化罰函數(shù)懲罰的對象。否則這樣的工作是很難實(shí)現(xiàn)的。
3.離散的嵌入骨架和優(yōu)化
一般不可能計(jì)算離散的嵌入方式時使罰函數(shù)最小，因?yàn)榍度氲臄?shù)量是指數(shù)級的。但是可以用類似分支定界的方法在問題的解空間樹T上搜索問題解。我們使用這樣一種方法：首先根據(jù)部分嵌入的下界估計(jì)保存優(yōu)先級隊(duì)列。然后在每一步，取出在隊(duì)列中最好的部分嵌入，將它展開，與下一個關(guān)節(jié)進(jìn)行計(jì)算，然后將結(jié)果保存在隊(duì)列中。所以，第一個被完整展開的嵌入就是最好的嵌入。為了加速算法并且盡可能少的占用內(nèi)存，如果部分嵌入有一個很高的下界，那么它將被立即拒絕并不在嵌入到隊(duì)列中。雖然這種算法在最壞的情況下依然是指數(shù)級的，但是在我們測試實(shí)際情況它都是很快的。
在骨架嵌入前將骨架進(jìn)行了簡化，省略了很多的關(guān)節(jié)，比如說膝關(guān)節(jié)，但簡單骨架嵌入以后，要讓角色真正的動起來，還是需要重新插入這些關(guān)節(jié)。在這里可以通過按比列分割骨架圖中路徑最短的邊來得到。我們希望嵌入后的骨架能夠很好的滿足角色的形態(tài)比列，但是，有時候骨架并不能很好的適應(yīng)我們的角色。同時，一些小的被忽略的骨骼塊并沒有被賦予正確的朝向。骨架優(yōu)化的過程就是為了解決這些問題的提出的。
4.蒙皮
我們的角色和嵌入的骨架在將皮膚依附到骨架上之前是沒有任何關(guān)聯(lián)的。骨架并不能夠驅(qū)動角色運(yùn)動。因此我們需要指定骨架運(yùn)動與角色表面網(wǎng)格變化之間的聯(lián)系。雖然在這里我們可以用很多的網(wǎng)格編輯技術(shù)來進(jìn)行網(wǎng)格變形，但是我們選擇標(biāo)準(zhǔn)的LBS方法：假設(shè)表示網(wǎng)格頂點(diǎn)j的坐標(biāo)，表示第i塊骨骼的變形矩陣，表示第i塊骨骼對第j個網(wǎng)格頂點(diǎn)的變形權(quán)值。LBS把j變形后的位置表示為。我們的目標(biāo)就是找到每一塊骨骼變化對所有頂點(diǎn)的影響權(quán)值。我們所期望權(quán)值有以下幾個特性：首先它應(yīng)該與網(wǎng)格的大小無關(guān)，其次權(quán)值的變化應(yīng)該平滑，最后關(guān)節(jié)間兩塊骨骼的移動寬度必須與關(guān)節(jié)到表面網(wǎng)格的距離成一定的比例。即使有一個方案能夠得到權(quán)值使得骨骼能夠滿足這些特性，但是它們很可能失敗因?yàn)樗麄兒雎粤私巧牡膸缀螌W(xué)特性。作為代替，我們用熱平衡原理來尋找權(quán)值。假設(shè)我們把角色的體積認(rèn)為是一個不占容積的熱導(dǎo)體，然后我們強(qiáng)迫骨骼i的溫度為1，而其他骨骼的溫度為0。當(dāng)熱平衡以后，我們就可以把表面上每個頂點(diǎn)的溫度值作為該骨骼對它影響的權(quán)值。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
盼盼動畫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時主要依照三個標(biāo)準(zhǔn)：①廣泛性。適應(yīng)于盡可能多的模型。對一些結(jié)構(gòu)比較特殊，或者會產(chǎn)生歧義的模型能夠盡可能的正確嵌入骨架。②質(zhì)量。關(guān)鍵在于蒙皮的技術(shù)，讓表面皮膚能根據(jù)骨架運(yùn)動驅(qū)動正確的位和形變，以期與視頻游戲中的模型相媲美。③性能。運(yùn)行在大多數(shù)的家用計(jì)算機(jī)上。在盼盼動畫系統(tǒng)里對采用的模型進(jìn)行了一些簡單的限制：模型必須是全封閉的，并且是以最自然的姿勢站立，這樣能大幅度的提高骨架嵌入的準(zhǔn)確性。當(dāng)然模型需要是一個有四肢能被嵌入人體骨架的。
圖3為盼盼三維角色動畫系統(tǒng)的一張截圖畫面。系統(tǒng)主要包括模型選取、BVH運(yùn)動數(shù)據(jù)選取、運(yùn)行、視圖操作、工具條等功能。該系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境為英特爾酷睿雙核CPU，主頻為1.73Mhz，內(nèi)存為1GB。因?yàn)榕闻蝿赢嬒到y(tǒng)是單線程的，所以雙核的CPU幾乎沒有什么影響。測試發(fā)現(xiàn)，計(jì)算的主要消耗花費(fèi)在分離過程中距離場的計(jì)算上。
4、展望
雖然盼盼動畫系統(tǒng)在人體動畫領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展，但是它依然存在著不足，限制著它的應(yīng)用范圍。在技術(shù)方面，建立骨架圖的時候可以用橢圓來建立初始骨架圖。在應(yīng)用方面，首先它的蒙皮質(zhì)量在某些地方還可以改進(jìn)，可以通過在骨架上自動蒙皮的技術(shù)來提高質(zhì)量；其次，它的骨架中的關(guān)節(jié)與一般人體的關(guān)節(jié)有出入，不能由一般人體骨架運(yùn)動的數(shù)據(jù)來驅(qū)動，這樣就不能很好地利用網(wǎng)絡(luò)上大量的表現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動的運(yùn)動數(shù)據(jù)。另外，盼盼動畫系統(tǒng)依然不能夠表現(xiàn)手部動畫、臉部動畫這些需要細(xì)節(jié)的動作。如果能在后期中加入這些方面的應(yīng)用，一定能夠得到更為廣泛的應(yīng)用，并且大大減少人體動畫開發(fā)的整個周期。
注釋
①LiuP,WuF,MaW,LiangR,OuhyoungM,“Automaticanimationskeletonusingrepulsiveforcefield”,Proc.ofPacificGraphics’2003,pp.309-413.
②TeichmannM,TellerS.“Assistedarticulationofclosedpolygonalmodels.”Proc.ofComputerAnimationandSimulation’98,pp.87-102.
③KatzS,TalA,“Hierarchicalmeshdecompositionusingfuzzyclusteringandcuts”,ACMTransactionsonGraphics,2003,22(3):954-961.
④WadeL.Automatedgenerationofcontrolskeletonsforuseinanimation.PhDthesis,TheOhioStateUniversity,2000.
⑤BaranI,Popovi?J,“Automaticriggingandanimationof3Dcharacters”,ACMTransactionsonGraphics,2007,26(3):72.
⑥KryP,JamesD,PaiD,“EigenSkin:Realtimelargedeformationcharacterskinninginhardware”,Proc.ofSymposiumonComputerAnimation(SCA)’2003,pp.153-160.
水利工程建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)周期長、投資大、主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有標(biāo)準(zhǔn)化程度低、協(xié)同配合要求高等特點(diǎn)，并且專業(yè)涉及面廣，包括測繪、地質(zhì)、土木、建筑、機(jī)械、給排水等多個專業(yè)，各專業(yè)之間存在著相互聯(lián)系又相互制約的關(guān)系，且各專業(yè)的二維圖紙表達(dá)抽象，其他專業(yè)參照非本專業(yè)圖紙較難理解。因此，在水利工程展示中采用三維動畫表達(dá)設(shè)計(jì)意圖具有以下3點(diǎn)現(xiàn)實(shí)意義：
1）清晰展示工程建筑物主體結(jié)構(gòu)
三維動畫可從多視角將工程建筑的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、布置準(zhǔn)確地表達(dá)出來，在模型基礎(chǔ)上，能夠任意觀察壩工、廠房等專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)。相較于用工程圖紙加上說明的表達(dá)形式，更能直觀地讓人感受到工程建筑的形態(tài)，突破了二維的局限性。
2）明確展示各專業(yè)的設(shè)備布置
水利工程廠房專業(yè)中布置了電氣、暖通、水機(jī)等各專業(yè)設(shè)備，一般二維展示只能根據(jù)各個專業(yè)的相關(guān)圖紙作基本位置的介紹，通過數(shù)字標(biāo)高識別各設(shè)備布置的高程。通過三維動畫展示，能清楚地表達(dá)各個專業(yè)在真實(shí)場景中相互交錯的關(guān)系，一些本身具有運(yùn)動工作性質(zhì)的設(shè)備，還能模擬其工作過程并真實(shí)地表達(dá)出來。
3）直觀展示水利樞紐的工作原理及施工過程
通常為了說明重要的技術(shù)點(diǎn)，用簡單的、示意性的平面圖形來反映復(fù)雜的原理過程，不容易表達(dá)清楚三維空間上的真實(shí)內(nèi)容，而且還要求工作人員具備良好的抽象理解能力和很強(qiáng)的專業(yè)知識。用三維動畫表現(xiàn)動態(tài)的水利樞紐、展示水利工程的工作原理及施工過程等則非常直觀而清晰，也是對重點(diǎn)工程項(xiàng)目技術(shù)、工藝闡釋的深化和重要延伸。
2.三維動畫制作流程
三維動畫借助計(jì)算機(jī)對所表現(xiàn)對象的形狀、尺寸建立模型以及場景，為模型賦予特定材質(zhì)，設(shè)置模擬燈光，再根據(jù)要求設(shè)定模型的運(yùn)動軌跡、虛擬攝影機(jī)的運(yùn)動和其他動畫參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)的自動運(yùn)算生成一組靜態(tài)圖片，將這些靜態(tài)圖像高速播放，從而產(chǎn)生動態(tài)效果，之后添加字幕、圖像、音頻等效果，最后得到工程演示動畫，。實(shí)現(xiàn)三維動畫流程的Bentley軟件模塊主要有Architecture、Structural、GEOPAK、MicroStation的渲染模塊以及后期處理軟件AfterEffects等，可根據(jù)需要，結(jié)合各軟件的優(yōu)勢綜合利用。
2.1模型的建造
基于筆者所在單位三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺，利用MicroStation基礎(chǔ)軟件和包括測繪、地質(zhì)、建筑、結(jié)構(gòu)、管路、電氣、暖通、給排水、校審和全生命周期數(shù)據(jù)管理等涵蓋水電設(shè)計(jì)所有專業(yè)的專業(yè)模塊的強(qiáng)大功能，各個專業(yè)能夠同時進(jìn)行模型建造并實(shí)時協(xié)同。相較于傳統(tǒng)建模軟件，如Sketchup、3DMAX等更能精準(zhǔn)、快速地完成模型建造。利用MicroStation軟件的優(yōu)勢，最終能得到尺寸精確、細(xì)致、仿真度極高的壩區(qū)地形、擋水建筑物、通航建筑物、地下廠房模型、施工場地、公路等工程模型。
2.2材質(zhì)及燈光的選擇
材質(zhì)的處理，可在MicroStation中的渲染模塊用軟件自帶的材質(zhì)，也可根據(jù)需求，替換任意其他材質(zhì)，操作簡單便捷。三維動畫與水利工程建筑物相關(guān)的材質(zhì)種類不多，主要有混凝土、鋼筋、石頭等。由于水工建筑物的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但真實(shí)場景中材質(zhì)的同一種色調(diào)在三維展示中運(yùn)用略顯單調(diào)，并且難以清晰地表現(xiàn)建筑物各部分的銜接情況。為此，對同一種材質(zhì)也需收集多種顏色或紋理不同的樣本。燈光方面，可利用MicroStation中的渲染模塊功能可以模擬室內(nèi)、室外多種光源，表達(dá)形式也多樣化，如點(diǎn)光源、線光源、片面光源、太陽光源等。各專業(yè)結(jié)構(gòu)及布置情況展示的三維動畫對燈光的要求并不高，只需確保所展示的建筑物清晰可見，具有少量陰影即可。外部場景則需要對燈光的色彩、強(qiáng)度、衰減、陰影等方面進(jìn)行詳細(xì)考慮，以達(dá)到仿真效果。
三維動畫的最大優(yōu)點(diǎn)，就是能夠多角度查看工程場景，在現(xiàn)實(shí)中無法拍攝的角度，在三維動畫中能輕松展現(xiàn)，只需在場景中設(shè)置好行進(jìn)路徑，并設(shè)置相機(jī)位置及目標(biāo)點(diǎn)位置。在水利工程建筑中，室內(nèi)展示受到建筑布局及結(jié)構(gòu)的影響，可能出現(xiàn)視角被遮蓋、行進(jìn)過程中遇到專業(yè)設(shè)備阻攔等情況，為了能使建筑及專業(yè)設(shè)備能更專題研究Special Research好地被觀看，有時會根據(jù)場景需要，對建筑物進(jìn)行剖切、隱藏墻體或半透明化處理以達(dá)到最佳的展示效果。
2.4渲染輸出及后期合成
渲染輸出時根據(jù)三維動畫場景的時間長短，單張圖片為一幀，以每秒25幀形成動態(tài)效果。MicroStation能進(jìn)行渲染輸出連續(xù)的靜態(tài)圖片，渲染則由計(jì)算機(jī)自動操作。后期合成是將渲染輸出的圖片素材進(jìn)行加工處理，添加文字、標(biāo)注、顏色顯示框甚至聲音效果等，之后合成AVI、MOV等視頻格式的動畫，這一步驟主要在AfterEffects后期處理軟件及AdobePremiere視頻編輯軟件中完成。后期合成是水利工程三維動畫制作較為重要的一部分，能在三維動態(tài)展示的基礎(chǔ)上，添加更為清楚的解說及標(biāo)識。
3.三維動畫在水利工程中的實(shí)際應(yīng)用
筆者所在單位根據(jù)勘測設(shè)計(jì)技術(shù)市場及業(yè)主的需求，于2010年底成立了數(shù)字工程中心，其中，三維室主要推廣三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)，以托巴水電站、蟠龍抽水蓄能電站等各水利工程項(xiàng)目為依托，在協(xié)同平臺上利用三維建模，成功地將工程項(xiàng)目從二維轉(zhuǎn)化為三維，模擬出真實(shí)、精確的現(xiàn)實(shí)工程。在此基礎(chǔ)上，將模型以三維動畫的形式展示出來，更直觀地闡述工程技術(shù)原理，促進(jìn)科研開發(fā)與成果推廣工作水平進(jìn)一步提升。
4.結(jié)語
經(jīng)過現(xiàn)下計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷更新，有關(guān)三度空間內(nèi)部立體形象以及運(yùn)動創(chuàng)作活動開始緊鑼密鼓地運(yùn)作，其始終向外傳輸某種虛擬世界體系信息，設(shè)計(jì)主體的中心任務(wù)就是依照既定模型運(yùn)動軌跡以及虛擬攝影器械進(jìn)行異質(zhì)化動畫參數(shù)設(shè)定，最后配合方案指令賦予模型相關(guān)材質(zhì)并照上燈光；所有后期的激烈情節(jié)當(dāng)然需要計(jì)算機(jī)自動調(diào)試完成。而動畫角色定義剛好就是整個藝術(shù)規(guī)劃體系中的特殊要訣，其秉承一系列夸張、擬人藝術(shù)表現(xiàn)手段進(jìn)行可視形象搭設(shè)，動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)就是賦予各個動畫角色比較特別的生命力、藝術(shù)感染效果。可以說，角色設(shè)計(jì)工作已經(jīng)成為整部影視作品中的主導(dǎo)元素，單位腳本都必須圍繞其實(shí)施科學(xué)掌控。尤其在創(chuàng)作前期階段，依據(jù)劇本延展條件審視，系統(tǒng)地整合各類視覺形象，使得設(shè)計(jì)師的核心價值觀能夠清楚得傳輸?shù)绞鼙娙巳褐小＿@部分想象、個性內(nèi)容基本源自于生活考究經(jīng)驗(yàn)，能夠側(cè)面烘托人們的現(xiàn)實(shí)生活狀況與理想認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)秀的作品架構(gòu)內(nèi)部，角色形象以及性格特征會得到一定程度地放大化處理，設(shè)計(jì)主體長期維持童心狀態(tài)，盡可能地拓展創(chuàng)造力跟想象力。整個動畫中幾乎包攬萬象，其與電影一樣能夠刺激人們創(chuàng)作的火花，區(qū)別的是三維動畫中的角色大部分是為了迎合劇本需求被創(chuàng)造出來，透過形態(tài)比例、動作流程以及語言特征觀察，都或多或少隱藏著設(shè)計(jì)主體的性格特征。創(chuàng)作流程中，規(guī)劃人員有必要聯(lián)合故事時代背景以及內(nèi)容疏導(dǎo)格式進(jìn)行角色設(shè)計(jì)，包括身高、服裝樣式、發(fā)型以及配件等；另外，影片整體藝術(shù)表現(xiàn)風(fēng)格也將深入影響動畫造型結(jié)果，具化要素就是美術(shù)設(shè)計(jì)與動畫語言，總結(jié)為角色造型一直維持與動畫風(fēng)格相輔相成的交互關(guān)系。
2三維動畫角色造型分類標(biāo)準(zhǔn)陳列
造型設(shè)計(jì)工作需要針對外在形體與潛在氣質(zhì)做出疊加改造，卡通賦予角色一種特別的造型基礎(chǔ)，使其能夠盡量規(guī)避生活中混亂認(rèn)知跡象，充分彰顯獨(dú)到的藝術(shù)風(fēng)格。所謂的角色設(shè)計(jì)類別基本呈現(xiàn)為：（1）擬人化造型。三維動畫場景之中大多采用擬人手法實(shí)施造型梳理。例如，《獅子王》中的辛巴、《海底總動員》中的尼莫等，因?yàn)楹⒆颖容^喜歡動物，涉及生命化、擬人化的處理結(jié)果將會令我們發(fā)現(xiàn)截然不同的世界奇景，這種夸張式工藝在動畫作品中可說是隨處可見。因此，擬人化造型調(diào)試工藝主要呈現(xiàn)以下細(xì)化特征：首先，外型要基本符合動植物顯性特征。其次，關(guān)于人化的手部、面部特寫要足夠精細(xì)，全面迎合人們正常的審美習(xí)慣。（2）寫意類造型?；緩?qiáng)調(diào)部分個性化特征顯著的角色造型，這類動畫作品基本被定義為藝術(shù)片，其造型處理結(jié)果不會出現(xiàn)過多要求，只要透過影片反映活動中能夠適當(dāng)激發(fā)觀影人群的聯(lián)想思路便足以。其在造型設(shè)計(jì)工作上往往散發(fā)出一種隨意性色彩，但對于影片整體風(fēng)格把握能效上的確精良。
3三維動畫角色造型設(shè)計(jì)的細(xì)化流程分析
（1）整體風(fēng)格確認(rèn)。針對動畫劇本內(nèi)部角色實(shí)施設(shè)計(jì)活動中，需要首先掌握內(nèi)容表述風(fēng)格，異質(zhì)化類型動畫角色表現(xiàn)手段幾乎是天差地別的，必須保證設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行整體考察、驗(yàn)證。（2）角色性格搭配。動畫里應(yīng)該全程傳遞著多角色交流的活躍氛圍，經(jīng)過細(xì)致化的對比、映襯能夠進(jìn)一步彰顯動畫核心靈魂，針對這類性格特征做出有機(jī)鋪陳便對影片整體收視成果產(chǎn)生巨大影響。當(dāng)然，除了在表演活動上，造型基本承攬全篇章疏通的職責(zé)，單純拿《亞瑟和他的迷你王國》為例，在迷你王國中的小矮人就在人們心中留下難以磨滅的印記，其對神幻王國探險的氣魄以及天真的童心都博得大眾的喜好。（3）從自然、傳統(tǒng)藝術(shù)資源中挖掘靈感。三維動畫角色設(shè)計(jì)本就該結(jié)合自然、人文情感環(huán)境實(shí)施長期調(diào)研，從中掌握無限的素材資料，經(jīng)過設(shè)計(jì)主體科學(xué)鑒定與提煉、挖掘之后，使得一些看似丑陋的事物也能變得活潑可愛。傳統(tǒng)藝術(shù)經(jīng)過長時期的錘煉已經(jīng)蘊(yùn)藏著深厚的文化價值，針對其進(jìn)行有機(jī)吸收、改造將為作品自身內(nèi)涵灌輸更多活力因子，不計(jì)較地域、民族差異特性，無論任何藝術(shù)審美觀念都將得到充分融合。因此，能夠使影視作品滲透出一種傳統(tǒng)繪畫氣息，引起更多愛好主體的審視。例如，中國傳統(tǒng)雕塑工藝具備豐厚的裝飾趣味，比較迎合我國民族個性和審美心理標(biāo)準(zhǔn)，我國在三維動畫角色定義上就應(yīng)該廣泛吸納更多傳統(tǒng)風(fēng)格，使得材質(zhì)彰顯成果充斥著我們自己的角色韻味。（4）夸張與變形處理模式。在進(jìn)行角色設(shè)計(jì)時我們一般要考慮所設(shè)計(jì)的角色主要特征在那里，這些特征往往是吸引觀眾的地方，抓住它并對它進(jìn)行夸張強(qiáng)化處理，動態(tài)上亦是如此。實(shí)施夸張變形處理環(huán)節(jié)中應(yīng)該注意以下細(xì)節(jié)：首先，對形體要進(jìn)行歸納，強(qiáng)化幾何形體。其次，注意對比，包括體量上的大小對比，細(xì)節(jié)的煩瑣與簡潔的對比等。最后，掌握好適度與整體協(xié)調(diào)，注意平衡。例如，在二維環(huán)境中一個碩大腦袋可能比較可愛，但將他放入三維中就顯得特別怪異，因?yàn)樵谌S中除了考慮形還應(yīng)該考慮到體積的因素。
4結(jié)語
