畢業(yè)論文-立體動漫虛擬技術(shù)研究與應(yīng)用【精校排版】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　立體動漫虛擬技術(shù)研究與應(yīng)用</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要II</b></p><p>

2、　　Abstract.....................................................................................................................................III</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　

3、1.1 論文的提出1</p><p>　　1.2 研究背景及意義1</p><p>　　1.2.1 立體動漫是動漫發(fā)展的必然趨勢1</p><p>　　1.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)迅速發(fā)展并被廣泛運(yùn)用2</p><p>　　第二章 動漫和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀6</p><p>　　2.1 三維立體

4、動漫的出現(xiàn)6</p><p>　　2.2 4D動漫電影的興起6</p><p>　　2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展概況6</p><p>　　2.3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征7</p><p>　　2.3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用8</p><p>　　第三章 動漫虛擬技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)12&l

5、t;/p><p>　　3.1 動漫制作相關(guān)軟件12</p><p>　　3.2 三維動畫軟件介紹12</p><p>　　3.3 動漫制作硬件配置14</p><p>　　3.4 動漫制作流程與要點(diǎn)14</p><p>　　3.5 簡單立體動畫制作過程19</p><p>　　第

6、四章 虛擬技術(shù)對動漫發(fā)展前景的影響26</p><p>　　4.1 虛擬技術(shù)在動漫制作的可行性發(fā)展26</p><p>　　4.2 虛擬技術(shù)運(yùn)用的局限性26</p><p>　　4.3 對立體動漫虛擬技術(shù)的展望26</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p>

7、;<b>　　致謝29</b></p><p>　　立體動漫虛擬技術(shù)研究與應(yīng)用</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　為了滿足日益增長的觀眾的視覺感知、立體動漫產(chǎn)業(yè)逐漸成熟。區(qū)別三維卡通,不斷成長的4D動漫是三維的立體電影和周圍環(huán)境仿真組件組成的四維空間。加入虛擬技術(shù)就是為了使動漫變的更加逼真。立

8、體動漫發(fā)展的一個熱點(diǎn)就是虛擬的場景會隨著觀看者的位置而改變，使周圍環(huán)境更加生動。此次我們討論的就是怎樣讓虛擬的動漫角色與現(xiàn)實(shí)場景結(jié)合在一起。通過虛擬的場景，使觀眾能自由觀看，自主地變換觀看角度，體會周圍的環(huán)境，體驗(yàn)和感受動漫角色的故事。日漸成熟的技術(shù)會使觀看動漫的人們得到視覺的享受，這將是未來發(fā)展的趨勢。運(yùn)用了虛擬技術(shù)的動漫能讓觀眾體驗(yàn)到主角就在自己身邊，觸手可及。</p><p>　　本文主要從三個部分進(jìn)行介紹

9、。第一部分：主要講了立體動漫的發(fā)展，其中主要以3D和4D為代表，描述他們的發(fā)展和現(xiàn)狀。以及虛擬技術(shù)的發(fā)展情況。第二部分：主要介紹動漫的制作流程以及要點(diǎn)以及虛擬環(huán)境和人物模型所需的工具和步驟。第三部分：主要是通過對虛擬技術(shù)的了解，對未來動漫虛擬技術(shù)的展望。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：立體動漫；虛擬技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展</p><p>　　Three-dimensional cartoon v

10、irtual technology research and application</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In order to meet the growing audience's visual perception, three-dimensional cartoon industry gradual

11、ly mature. Difference of 3d cartoon, growing 4D anime is three-dimensional stereoscopic films and the surrounding environment simulation component of four-dimensional space. Join the virtual technology is to make anime b

12、ecome more realistic. The development of three-dimensional cartoon is virtual scene a hot spot with the viewer location and change, enabling environment more vividly. This is how </p><p>　　This paper mainly

13、introduced from three parts. The first part: mainly about three-dimensional cartoon development, which mainly 3D and 4D for represent, to describe their development and the status quo. And the development of virtual tech

14、nology situation. Part 2: mainly introduces the production process and key points cartoon character model and virtual environment and the necessary tools and steps. Part 3: mainly through the understanding of the virtual

15、 technology for future anime virtual techn</p><p>　　Keyword：Solid anime, Virtual reality, Application, Development </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 論文的提出</p>

16、<p>　　不斷地將高科技運(yùn)用于娛樂產(chǎn)業(yè)中，為人們提供更為豐富多彩的文化生活和感官體驗(yàn)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最終目的。動漫的出現(xiàn)，使人們有了消遣方式和對未來的夢想，我們能把我們不能實(shí)現(xiàn)的都做成動漫。動漫家可以通過自己的想象來塑造一個個夢幻的童話和美麗的王國。他們可以想做任何你做不到的事，可以天馬行空的想象，可以讓任何東西都有語言能力，可以讓原本死氣沉沉的東西充滿靈魂。我們則可以在任何時(shí)候去觀看動漫人物的生活，并與自己相結(jié)合?，F(xiàn)

17、在立體電影正是流行的趨勢，利用一些高科技技術(shù)，我們卻能夠在一個看上去平面的東西上看到一個個立體的人物，建筑，風(fēng)景。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)日益發(fā)展，運(yùn)用到各個學(xué)科領(lǐng)域，給人們帶來全新的感官體驗(yàn)。如果將兩者的優(yōu)勢結(jié)合，產(chǎn)生一種全新的動漫影片形式，在低廉的技術(shù)成本和合理的商業(yè)運(yùn)作下，必將有廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　1.2 研究背景及意義</p><p>　　立體動漫風(fēng)靡全球，越來越逼真的視覺

18、效果和豐富的感官體驗(yàn)吸引著越來越多的觀眾。更多的資金和人力投入到立體動畫電影的制作中來，人們對立體動漫的要求也就越來越高。虛擬技術(shù)會讓我們分不清哪是虛擬，哪是現(xiàn)實(shí)，將虛擬技術(shù)和動漫相結(jié)合，必會是觀眾的觀看體驗(yàn)得到升華。只要有了需求，那虛擬技術(shù)的發(fā)展前景將會令人無比期待。</p><p>　　1.2.1 立體動漫是動漫發(fā)展的必然趨勢</p><p>　　1953年5月24日立體電影首次出現(xiàn)

19、，好萊塢為了奪取觀眾觀看動漫，推出了新的播放模式----立體動漫。由于戴著3D眼鏡，觀眾們在看一些驚險(xiǎn)刺激的動漫時(shí)，會發(fā)現(xiàn)那些人物和建筑就在自己的面前。從那之后我們進(jìn)入了立體電影時(shí)代。三維立體電影的發(fā)展有兩個階段：膠片立體電影階段和數(shù)字3D電影階段。立體動畫電影主要集中在數(shù)字三維電影階段。由于3D電影的畫面是通過特制眼鏡與銀幕之間光線的交接和畫面視角頻繁切換而形成的，這使眼睛向大腦傳達(dá)自己真的在動這一訊息，但大腦卻沒收到肌肉運(yùn)動的信號，

20、于是頭腦就會發(fā)生知覺錯誤，加上耳前庭器的平衡感被打亂，有些人就可能出現(xiàn)頭暈、惡心等不適。其發(fā)展到目前為止可以分為3個階段。1995年至2000年是第一階段，此階段是三維動畫的起步以及初步發(fā)展時(shí)期。在這一階段，皮克斯／迪斯尼是三維動畫影片市場上的主要玩家。 </p><p>　　2001年至2003年為第二階段，此階段是三維動畫的迅猛發(fā)展時(shí)期。這一階段是皮克斯和夢工廠的天下，兩個公司都有自己獨(dú)特的動漫作品：夢工廠有

21、《怪物史萊克》，而皮克斯就有《怪物公司》；皮克斯有《海底總動員》，而夢工廠也有《鯊魚黑幫》。 </p><p>　　從04年開始，三維動畫影片步入其發(fā)展的第三階段———全盛時(shí)期。在這一階段，許多公司的動漫都很受歡迎：《冰河世紀(jì)》就是福克斯的代表作，這一次他們又與皮克斯和夢工廠合作推出了《冰河世紀(jì)2》。此外，迪斯尼也推出了第一部由自己獨(dú)立完成的動畫電影《小雞》。而夢工場，他們又推出了一部《怪物史萊克3》，受到了熱捧

22、，并且將繼續(xù)推出史萊克系列動畫。</p><p>　　立體動漫有許多優(yōu)點(diǎn)，比如：</p><p>　　能夠完成實(shí)拍不能完成的鏡頭；</p><p>　　制作不受天氣季節(jié)等因素影響；</p><p>　　可修改性較強(qiáng)，質(zhì)量要求更易受到控制；</p><p>　　實(shí)拍成本過高的鏡頭可通過三維動畫實(shí)現(xiàn)以降低成本；</p

23、><p>　　實(shí)拍有危險(xiǎn)性的鏡頭可通過三維動畫完成；</p><p>　　無法重現(xiàn)的鏡頭可通過三維動畫來模擬完成；</p><p>　　能夠?qū)λ憩F(xiàn)的產(chǎn)品起到美化作用。</p><p>　　1.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)迅速發(fā)展并被廣泛運(yùn)用</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality），又稱靈境技術(shù)，是9

24、0年代為科學(xué)界和工程界所關(guān)注的技術(shù)。它的興起，為人機(jī)交互界面的發(fā)展開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域；為智能工程的應(yīng)用提供了新的界面工具；為各類工程的大規(guī)模的數(shù)據(jù)可視化提供了新的描述方法。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，這種虛擬的環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三度空間，或是把其它現(xiàn)實(shí)環(huán)境編制到計(jì)算機(jī)中去產(chǎn)生逼真的“虛擬環(huán)境”，從而使得用戶在視覺上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺。這種技術(shù)的應(yīng)用，改進(jìn)了人們利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行多工程數(shù)據(jù)處理的方式，尤

25、其在需要對大量抽象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)；同時(shí)，它在許多不同領(lǐng)域的應(yīng)用，可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益[1]。</p><p>　　上世界60年代開始，美國的計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)界就開始了虛擬技術(shù)的萌芽。1959年克里斯托弗(Christopher Strachey)發(fā)表了一篇學(xué)術(shù)報(bào)告，名為《大型高速計(jì)算機(jī)中的時(shí)間共享》(Time Sharing in Large Fast Computers)，他在文中提出了虛擬化的基本概念，這篇文章也

26、被認(rèn)為是虛擬化技術(shù)的最早論述。</p><p>　　現(xiàn)在由于虛擬化技術(shù)在x86服務(wù)器上的迅速普及已經(jīng)引發(fā)了虛擬化技術(shù)的熱潮，但虛擬化技術(shù)最初只是應(yīng)用在大型主機(jī)上。大型機(jī)上的虛擬分區(qū)技術(shù)最早可以追溯到上世紀(jì)六、七十年代。早在上世紀(jì)60年代，IBM公司就發(fā)明了一種操作系統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)，允許用戶在一臺主機(jī)上運(yùn)行多個操作系統(tǒng)，讓用戶盡可能地充分利用昂貴的大型機(jī)資源。</p><p>　　最早使用虛擬

27、化技術(shù)的是IBM 7044 計(jì)算機(jī)。IBM之后，在上世紀(jì)60年代還開發(fā)了型號為Model 67的System/360主機(jī)。Model 67主機(jī)通過虛擬機(jī)監(jiān)視器(Virtual Machine Monitor)虛擬所有的硬件接口[2]。1965年IBM公司的“M44/44X”計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，定義了虛擬內(nèi)存管理機(jī)制，用戶程序可以運(yùn)行在虛擬的內(nèi)存中，對于用戶來說，這些虛擬內(nèi)存就好像一個個“虛擬機(jī)”，為多個用戶的程序提供了獨(dú)立的計(jì)算環(huán)境。</

28、p><p>　　IBM提出的虛擬機(jī)技術(shù)，使一批新產(chǎn)品涌現(xiàn)了出來，比如：IBM360/40，IBM360/67，以及VM/370，這些機(jī)器在當(dāng)時(shí)都具有虛擬機(jī)功能，通過一種叫VMM(虛擬機(jī)監(jiān)控器)的技術(shù)在物理硬件之上生成了很多可以運(yùn)行獨(dú)立操作系統(tǒng)軟件的虛擬機(jī)實(shí)例。</p><p>　　由于虛擬化技術(shù)技術(shù)在商業(yè)應(yīng)用上的優(yōu)勢，RISC服務(wù)器與小型機(jī)成為了虛擬化技術(shù)第二代受益者。1999年，IBM公司在

29、AS/400上提出了上“邏輯分區(qū)(LPAR)”技術(shù)和新的高可用性集群解決方案。在POWER管理程序上運(yùn)行的AS/400 LPAR令單臺服務(wù)器工作起來如同12個獨(dú)立的服務(wù)器。而在2002年，IBM 還更進(jìn)一步，其AIX5L v5.2還首次包括了IBM實(shí)現(xiàn)的動態(tài)邏輯分區(qū)(DLPAR)。DLPAR允許在無需重啟系統(tǒng)的情況下，將包括處理器、內(nèi)存和其它組件在內(nèi)的系統(tǒng)資源分配給獨(dú)立的分區(qū)。這種在不中斷運(yùn)行的情況下進(jìn)行資源分配的能力不僅令系統(tǒng)管理變得

30、更加輕松，而且因?yàn)槟軌蚋玫厥褂觅Y源而幫助降低總擁有成本。</p><p>　　不過，盡管惠普、Sun公司也跟隨IBM在自己的RISC服務(wù)器上提供了虛擬化技術(shù)，但由于真正使用大型機(jī)和小型機(jī)的用戶還是少數(shù)，加上各家產(chǎn)品和技術(shù)之間并不兼容，虛擬化技術(shù)仍舊不太被公眾所關(guān)注。而現(xiàn)在，虛擬化技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)惠及到了x86架構(gòu)。</p><p>　　此前，虛擬化技術(shù)在x86架構(gòu)上進(jìn)展緩慢的主要原因是x8

31、6架構(gòu)本身不適合進(jìn)行虛擬化，不過這個障礙已經(jīng)由英特爾、AMD修改，x86處理器的指令集得到解決；還有一個原因是x86處理器的性能不足，這一原因也由于x86處理器在性能上的飛速提高得到了解決。由于x86架構(gòu)的廣泛普及，x86架構(gòu)上的虛擬化技術(shù)也得到了比以前更大的關(guān)注。</p><p>　　隨著x86平臺上虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，首次向人們展示了虛擬化應(yīng)用的廣闊前景，因?yàn)閤86平臺可以提供便宜的、高性能和高可靠的服務(wù)器。更

32、重要的是，一些用戶已經(jīng)開始配置虛擬化的生產(chǎn)環(huán)境，他們需要得到新的管理工具，從而隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展而得到更大的收益。</p><p>　　不過，與已經(jīng)有多年歷史的UNIX服務(wù)器、大型主機(jī)上的虛擬化技術(shù)相比，x86服務(wù)器上的虛擬化仍舊處于早期階段——根據(jù)英特爾的藍(lán)圖，在處理器當(dāng)中集成硬件輔助虛擬化指令只是IA平臺上的第一步，而在第二步則要實(shí)現(xiàn)I/O方面的虛擬化，直到最后實(shí)現(xiàn)整個IA平臺的虛擬化。也就是說，目前的x8

33、6平臺上，僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)在處理器級別的虛擬化，在I/O以及其他方面的虛擬化還需要進(jìn)一步的發(fā)展。不僅如此，x86架構(gòu)上的虛擬化技術(shù)還無法完美實(shí)現(xiàn)虛擬分區(qū)之間動態(tài)遷移，而這些在UNIX平臺、大型主機(jī)上早已不是問題。目前，x86架構(gòu)上的虛擬化技術(shù)的最高規(guī)劃是支持8路SMP系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對單個CPU資源的配置。</p><p>　　自2006年以來，從處理器層面的AMD和Intel到操作系統(tǒng)層面的微軟的加入，從數(shù)量眾多的第

34、三方軟件廠商的涌現(xiàn)到服務(wù)器系統(tǒng)廠商的高調(diào)，我們看到一個趨于完整的服務(wù)器虛擬化的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸形成。這也使得在過去的一兩年時(shí)間里，虛擬化開始成為廣受關(guān)注的熱點(diǎn)話題[3]。整體看來，隨著計(jì)算機(jī)新技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬化的前景和一年前相比幾乎徹底改變了，新的虛擬化平臺前景十分樂觀。</p><p>　　我國的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起步較晚，與歐美發(fā)達(dá)國家還有相當(dāng)大的差距，但現(xiàn)在越來越多的科學(xué)家和政府在關(guān)注該技術(shù)的研究，而且還

35、更具我們國家的發(fā)展現(xiàn)狀，指定了相關(guān)的計(jì)劃。九五規(guī)劃、國家自然科學(xué)基金委、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等都把VR列入研究項(xiàng)目。</p><p>　　國內(nèi)的一些技術(shù)先進(jìn)的大學(xué)，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是國內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；實(shí)現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺等。浙江大學(xué)開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)

36、漫游系統(tǒng)，還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進(jìn)網(wǎng)格的快速生成算法；哈爾濱工業(yè)大學(xué)已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級行為中特定人臉圖像的合成、表情的合成和唇動的合成等技術(shù)問題[1]。</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國近些年發(fā)展極為迅速，被廣泛的應(yīng)用在城市規(guī)劃、教育培訓(xùn)、文物保護(hù)、醫(yī)療、房地產(chǎn)、互聯(lián)網(wǎng)、勘探測繪、生產(chǎn)制造、軍事航天等數(shù)十個重要的行業(yè)，全世界的目光都聚焦于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中國的蓬勃發(fā)展。流行

37、一時(shí)的網(wǎng)絡(luò)游戲，實(shí)質(zhì)上也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種簡單應(yīng)用。最近，中國首款虛擬現(xiàn)實(shí)游戲射日精英也已經(jīng)橫空出世?？v觀多年來的發(fā)展歷程，VR技術(shù)的未來研究仍將遵循“低成本、高性能”這一原則，從軟件、硬件上展開，并將在以下主要方向發(fā)展：</p><p>　　動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)；     動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。</p&g

38、t;<p>　　實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)；     在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜程度的前提下，如何提高刷新頻率將是今后重要的研究內(nèi)容。此外，現(xiàn)有的虛擬設(shè)備還不能滿足系統(tǒng)的需要，有必要開發(fā)新的三維圖形生成和顯示技術(shù)。 </p><p>　　新型交互設(shè)備的研制；</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)需要頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣服、三

39、維位置傳感器和三維聲音產(chǎn)生器等。因此，新型、便宜、做工精良的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服將成為未來研究的重要方向。 智能化語音虛擬現(xiàn)實(shí)建模；</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)建模如果將VR技術(shù)與智能技術(shù)、語音識別技術(shù)結(jié)合起來將會給虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展帶來巨大的意義。 大型網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)(Distributed Virtual Reality，DVR)的應(yīng)用。目前，分布式虛擬交互仿真已成為國際上的研究熱點(diǎn)，相繼推出了DIS、

40、MA等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)分布式VR在航天中極具應(yīng)用價(jià)值，例如，國際空間站的參與國分布在世界不同區(qū)域，分布式VR訓(xùn)練環(huán)境不需要在各國重建仿真系統(tǒng)，這樣不僅減少了研制費(fèi)設(shè)備費(fèi)用，而且也減少了人員出差的費(fèi)用和異地生活的不適[4]。</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)從其萌芽到今天的日漸成熟已經(jīng)經(jīng)歷了一段相當(dāng)長的時(shí)間，伴隨著計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也將迎來一個快速發(fā)展的階段，使我們的虛擬現(xiàn)實(shí)中的

41、場景更加真實(shí)，虛擬顯示中的人物也更加形象生動，成為一個真正意義上的人。</p><p>　　第二章 動漫和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p>　　2.1 三維立體動漫的出現(xiàn)</p><p>　　三維動漫是近年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。利用三維動畫軟件，動漫繪畫加能建立一個他們想象中的虛擬世界，在這個虛擬世界中他們可以加入他們之前所設(shè)計(jì)的那種模型及環(huán)境，在制作他

42、們的運(yùn)動路線，思維方式，及愛好性格，最后再按照這部動漫的風(fēng)格加入材質(zhì)細(xì)節(jié)。如果這一切都準(zhǔn)備就緒，就可以直接運(yùn)用電腦輸入自動生成出他想要的作品。利用三維動畫來模擬現(xiàn)實(shí)中的東西是非常有用的。由于其精確性、真實(shí)性和無限的可操作性，目前被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、教育、軍事、娛樂等諸多領(lǐng)域。</p><p>　　2.2 4D動漫電影的興起</p><p>　　隨著物質(zhì)生活的提高人們已經(jīng)不滿足視覺的享受，而

43、是希望有種身臨其境的感覺，在市場的需求下，4D電影開始了發(fā)展。其實(shí)與3D電影相比，4D電影也就在它基礎(chǔ)上添加了觸覺，觀眾能感受到影片里的環(huán)境，稱之為 4D。環(huán)境特效一般是指：打雷現(xiàn)象，閃電現(xiàn)象，降雨現(xiàn)象，噴煙霧和泡泡，降熱水滴，振動，刮風(fēng)現(xiàn)象，噴水，噴氣，耳邊有風(fēng)。與3D影院相比，4D影院的設(shè)備則要復(fù)雜的多，4D影院的座椅上則安裝了許多設(shè)備，已達(dá)到特效輔助。榮幸的是，世界第1部4D動漫電影是在沈陽開拍的，片名為《哈爾的移動城堡》。<

44、;/p><p>　　2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展概況</p><p>　　VRML開始于20世紀(jì)90年代初期。1994年3月在日內(nèi)瓦召開的第一屆WWW大會上，首次正式提出了VRML這個名字。1994年10月在芝加哥召開的第二屆WWW大會上公布了規(guī)范的VRML1.0標(biāo)準(zhǔn)。VRML1.0可以創(chuàng)建靜態(tài)的3D景物，但沒有聲音和動畫，你可以在它們之間移動，但不允許用戶使用交互功能來瀏覽三維世界。它只有一

45、個可以探索的靜態(tài)世界?！　?996年8月在新奧爾良召開的優(yōu)秀3D圖形技術(shù)會議-Siggraph'96上公布通過了規(guī)范的VRML2.0標(biāo)準(zhǔn)。它在 VRML1.0的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的補(bǔ)充和完善。它是以SGI公司的動態(tài)境界Moving Worlds提案為基礎(chǔ)的。比 VRML1.0增加了近 30個節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)了靜態(tài)世界，使3D場景更加逼真，并增加了交互性、動畫功能、編程功能、原形定義功能?！　?997年12月VRML作為國際標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)

46、布，1998年1月正式獲得國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO批準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)號ISO/IEC14772-1:1997）。簡稱VRML97。VRML97只是在VRML2.0基礎(chǔ)進(jìn)行上進(jìn)行了少量的修正。但它這意味著VRML已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的國際標(biāo)準(zhǔn)。　　199</p><p>　　其中以Blaxxun和ParallelGraphics公司為代表，它們都有各自的VR瀏覽器插件。并各自開發(fā)基于VRML標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)功能。使3D的效

47、果，交互性能更加完美。支持MPEG，Mov、Avi等視頻文件， Rm等流媒體文件，Wav、Midi、Mp3、Aiff等多種音頻文件，F(xiàn)lash動畫文件，多種材質(zhì)效果，支持Nurbs曲線，粒子效果，霧化效果。支持多人的交互環(huán)境，VR眼鏡等硬件設(shè)備。在娛樂、電子商務(wù)等領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用。并各自為適應(yīng)X3D的發(fā)展，以X3D為核心，有Blaxxun3D等相關(guān)產(chǎn)品[5]。在虛擬場景，尤其是大場景的應(yīng)用方面，以VRML標(biāo)準(zhǔn)為核心的技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢

48、。</p><p>　　雖然動漫虛擬技術(shù)目前在實(shí)際應(yīng)用中已有很大的發(fā)展，但要獲得非常理想的實(shí)現(xiàn)，還存在著一些障礙，需要不斷地發(fā)展。動漫虛擬技術(shù)的發(fā)展方向是很明確的：更快，更高質(zhì)量的圖形；更便宜，設(shè)計(jì)得更完善的輸入和輸出設(shè)備；更快的計(jì)算機(jī)處理能力；更快更準(zhǔn)確的仿真技術(shù)。這些方面的該技能將會影響動漫虛擬技術(shù)在應(yīng)用中的各方面。</p><p>　　2.3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征</p

49、><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)的定義可以歸納如下：虛擬現(xiàn)實(shí)是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境（如飛機(jī)駕駛艙、操作現(xiàn)場等），通過多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因此具有以下四個重要特征：</p><p><b>　　1.多感知性</b></p><p>　　所謂多感知性就是說除了一般計(jì)算機(jī)所具有的視覺感知外

50、，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)就是應(yīng)該具有人所具有的感知功能。</p><p><b>　　2.存在感</b></p><p>　　又稱臨場感，它是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度。</p><p><b>　　3.

51、交互性</b></p><p>　　交互性是指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括實(shí)時(shí)性）。例如，用戶可以用手去直接抓取環(huán)境中的物體，這時(shí)手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視場中的物體也隨著手的移動而移動。</p><p><b>　　4.自主性</b></p><p>　　是指虛擬環(huán)境中物體依據(jù)

52、物理定律動作的程度。例如，當(dāng)受到力的推動時(shí)，物體會向力的方向移動、或翻倒、或從桌面落到地面等。</p><p>　　2.3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用</p><p>　　早在20世紀(jì)70年代便開始將虛擬現(xiàn)實(shí)用于培訓(xùn)宇航員。由于這是一種省錢、安全、有效的培訓(xùn)方法，現(xiàn)在已被推廣到各行各業(yè)的培訓(xùn)中。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)已被推廣到不同領(lǐng)域中，得到廣泛應(yīng)用。 </p><p&g

53、t;<b>　　1.在科技開發(fā)上</b></p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)可縮短開發(fā)周期，減少費(fèi)用。例如克萊斯勒公司1998年初便利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在設(shè)計(jì)某兩種新型車上取得突破，首次使設(shè)計(jì)的新車直接從計(jì)算機(jī)屏幕投入生產(chǎn)線，也就是說完全省略了中間的試生產(chǎn)。 由于利用了卓越的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使克萊斯勒避免了1500項(xiàng)設(shè)計(jì)差錯，節(jié)約了8個月的開發(fā)時(shí)間和8000萬美元費(fèi)用。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以進(jìn)行汽車沖

54、撞試驗(yàn)，不必使用真的汽車便可顯示出不同條件下的沖撞后果。 </p><p>　　在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)和理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)一起，成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。用它來設(shè)計(jì)新材料，可以預(yù)先了解改變成分對材料性能的影響。在材料還沒有制造出來之前便知道用這種材料制造出來的零件在不同受力情況下是如何損壞的。 </p><p><b>　　2.商業(yè)上</b></p>

55、<p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)常被用于推銷。例如建筑工程投標(biāo)時(shí)，把設(shè)計(jì)的方案用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)出來，便可把業(yè)主帶入未來的建筑物里參觀，如門的高度、窗戶朝向、采光多少、屋內(nèi)裝飾等，都可以感同身受。它同樣可用于旅游景點(diǎn)以及功能眾多、用途多樣的商品推銷。因?yàn)橛锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)這類商品的魅力，比單用文字或圖片宣傳更加有吸引力。 </p><p><b>　　3.醫(yī)療上</b></p>

56、<p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用大致上有兩類。一是虛擬人體，也就是數(shù)字化人體，這樣的人體模型醫(yī)生更容易了解人體的構(gòu)造和功能。另一是虛擬手術(shù)系統(tǒng)，可用于指導(dǎo)手術(shù)的進(jìn)行。 </p><p>　　軍事上，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬戰(zhàn)爭過程已成為最先進(jìn)的多快好省的研究戰(zhàn)爭、培訓(xùn)指揮員的方法。也是由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)達(dá)到很高水平，所以盡管不進(jìn)行核試驗(yàn)，也能不斷改進(jìn)核武器。戰(zhàn)爭實(shí)驗(yàn)室在檢驗(yàn)預(yù)定方案用于實(shí)戰(zhàn)方面也能起巨大作用。19

57、91年海灣戰(zhàn)爭開始前，美軍便把海灣地區(qū)各種自然環(huán)境和伊拉克軍隊(duì)的各種數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，進(jìn)行各種作戰(zhàn)方案模擬后才定下初步作戰(zhàn)方案。后來實(shí)際作戰(zhàn)的發(fā)展和模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)一致。 </p><p><b>　　4.娛樂上</b></p><p>　　應(yīng)用是虛擬現(xiàn)實(shí)最廣闊的用途。英國出售的一種滑雪模擬器。使用者身穿滑雪服、腳踩滑雪板、手拄滑雪棍、頭上載著頭盔顯示器，手腳上都裝著

58、傳感器。雖然在斗室里，只要做著各種各樣的滑雪動作，便可通過頭盔式顯示器，看到堆滿皚皚白雪的高山、峽谷、懸崖陡壁，一一從身邊掠過，其情景就和在滑雪場里進(jìn)行真的滑雪所感覺的一樣[6]。</p><p><b>　　5.現(xiàn)在</b></p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅創(chuàng)造出虛擬場景，而且還創(chuàng)造出虛擬主持人、虛擬歌星、虛擬演員。日本電視臺推出的歌星DiKi，不僅歌聲迷人而且

59、風(fēng)采翩翩，引得無數(shù)歌迷紛紛傾倒，許多追星族欲親睹其芳容，迫使電視臺只好說明她不過是虛擬的歌星。美國迪斯尼公司還準(zhǔn)備推出虛擬演員。這將使“演員”藝術(shù)青春常在、活力永存。明星片酬走向天價(jià)是導(dǎo)致使用虛擬演員的另一個原因。虛擬演員成為電影主角后，電影將成為軟件產(chǎn)業(yè)的一個分支。各軟件公司將開發(fā)數(shù)不勝數(shù)的虛擬演員軟件供人選購。固然，在幽默和人情味上，虛擬演員在很長一段時(shí)間內(nèi)甚至永遠(yuǎn)都無法同真演員相比，但它的確能成為優(yōu)秀演員。不久前由計(jì)算機(jī)拍成的游戲

60、節(jié)目《古墓麗影》片中的女主角入選全球知名人物，預(yù)示著虛擬演員時(shí)代即將來臨。</p><p>　　以下是用虛擬技術(shù)制作的動畫：</p><p>　　圖2.1 虛擬教室</p><p>　　圖2.2 虛擬小區(qū)</p><p>　　圖2.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室</p><p>　　圖2.4 虛擬花園</p>&

61、lt;p>　　通過以上圖片看出，虛擬技術(shù)的運(yùn)用可以讓我們虛擬出我們所需要的東西，而且是如此的逼真。如果把它運(yùn)用于動漫，那可以讓我們體驗(yàn)更加豐富的視覺享受。</p><p>　　第三章 動漫虛擬技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1 動漫制作相關(guān)軟件</p><p>　　2D動畫軟件（主要用于商業(yè)動畫）: ANIMO、TOONZ、RETAS PRO、U

62、SANIMATION TOONZ、RETAS PRO主要適合日式類 ANIMO，USANIMATION主要適合歐美類?；鹩坝玫氖荝ETAS PRO。</p><p>　　3D動畫軟件: 3DMAX ，MAYA、LIGHTWAVE 、SOFTIMAG等等。</p><p>　　上面的都是專業(yè)的，業(yè)余的就FLASH了，比較容易找到，但不代表是最好的。一</p><p>

63、　　直以來幾乎沒多少人用PS做動畫的，用PS做動畫那是自己給自己挖坑，除非是你手頭軟件有限。</p><p>　　現(xiàn)在用電腦繪圖，仍然是每一偵都用繪圖軟件繪出，然后連接成視頻，比如Disney的許多動畫。最近幾年出現(xiàn)了一些包括Flash在內(nèi)，能夠自動補(bǔ)間的動畫軟件。 同時(shí)出現(xiàn)的還有maya, 3dmax，picer等3D動畫軟件，例如《玩具總動員》《海底總動員》《冰河世紀(jì)》。</p><p&g

64、t;　　三維方面就是純電腦技術(shù)的應(yīng)用了。比如當(dāng)下流行的3d max和maya軟件?；驹硎墙?gòu)立體模型，讓后調(diào)解模型的動作過程，最后進(jìn)行“渲染”，這個渲染相當(dāng)于給模型穿上各種材質(zhì)，比如人物的服裝、墻壁顏色等等，最后聲音合成輸出。</p><p>　　3.2 三維動畫軟件介紹</p><p>　　當(dāng)今科技發(fā)展，電腦高科技不斷被應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域。我們驚嘆于好萊塢大片特技鏡頭的神奇，隨著技

65、術(shù)的嫻熟運(yùn)用，我們再也很難分辨出哪個鏡頭是電腦制作的，哪個鏡頭是實(shí)拍的。三維動畫制作軟件相對在動畫制作領(lǐng)占有的比例很大，各個軟件生產(chǎn)廠家也為適應(yīng)日新月異的時(shí)代發(fā)展腳步。</p><p>　　目前來說，在動畫制作領(lǐng)域主要有下面的一些常用制作軟件：</p><p>　　SoftImage最初是一款歷史悠久、功能強(qiáng)大的工作站上應(yīng)用的三維造型、繪圖、動畫軟件，對于動畫的制作尤其擅長，SoftIma

66、ge在動畫制作中可以借助于大量的動畫輔助工作完成令人驚異的效果，作品中的元素栩栩如生，相信大家都對《侏羅紀(jì)公園》中的恐龍形象記憶尤深，這就是使用SoftImage工具創(chuàng)作的動畫中及具代表性之一。同樣的，SoftImage也越來越多的被游戲開發(fā)人員所接受，當(dāng)然同樣是因?yàn)槠渥吭降男阅芩鶝Q定的。</p><p>　　起初Lightwave 3D是由NewTek公司為Amiga平臺設(shè)計(jì)的一款三維軟件，當(dāng)然現(xiàn)在已可以運(yùn)行于

67、Windows的操作平臺，該三維軟件的主要特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)粒子動畫以及不同類型的圖像映射和圖像融合效果。</p><p>　　Renderman是Pixar公司開發(fā)的一款可編程的三維創(chuàng)作軟件，它在三維電影的制作中取得了重大成功，《玩具總動員》中的三維造型全部是由Renderman繪制的。</p><p>　　AliasWavefront公司（現(xiàn)更名為Alias）從成立至今，一直保持著強(qiáng)勁的

68、增長勢頭，在業(yè)界始終處于前沿領(lǐng)域。公司目標(biāo)是為創(chuàng)造最逼真的數(shù)字視覺體驗(yàn)而開發(fā)前沿軟件，這個目標(biāo)業(yè)已實(shí)現(xiàn)。公司開發(fā)的眾多三維軟件中，以Maya為大家所熟知，尤其是最近公司為適應(yīng)如今飛速發(fā)展的PC電腦，又推出了適用于Windows NT工作環(huán)境下的Maya版本，更加擴(kuò)大了業(yè)界人員的使用普及率。Maya是一個功能強(qiáng)大的三維軟件，長被應(yīng)用于影視動畫和特技制作中，我們大家所熟知的《星際戰(zhàn)隊(duì)》、《指環(huán)王》等影片中的電腦特技部分制作都是由它所完成。&

69、#160; </p><p>　　由Discreet開發(fā)三維動畫軟件3DMAX，作為公司的旗艦產(chǎn)品，從最早的3D Studio到換代產(chǎn)品3DMAX在我國一直有著非常大的用戶群。很多的讀者也許都知道國內(nèi)很長一段時(shí)間內(nèi)使用這個軟件進(jìn)行建筑效果圖的制作，也是由于當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況3DMAX成為國內(nèi)3D行業(yè)入門必須學(xué)習(xí)掌握的軟件。隨著不斷的對軟件的工作流程以及工具功能方面的改進(jìn)和提高，軟件應(yīng)用方面在動畫和游戲開發(fā)制

70、作方面都得到了提高，尤其是最近Max7.0的推出，從功能方面主要針對與游戲制作方面功能的提高來說更加適應(yīng)于現(xiàn)近的工作需要，必將得到更多用戶群體的支持和認(rèn)可。</p><p>　　Max成功參與了最近出品的影視作品《后天》中的某部分電腦特技的制作，并得到了業(yè)界認(rèn)可，由此可見其動畫方面的優(yōu)勢。  </p><p>　　Extreme3D經(jīng)常被應(yīng)用于美術(shù)設(shè)計(jì)、多媒體制作以及在

71、三維動畫的合成方面，Extreme3D設(shè)計(jì)的符合人性化的界面操作環(huán)境，使我們操作與使用淺顯易懂極易上手。Extreme3D還具有一套完整的3D動畫制作環(huán)境，從最初的三維模型的建立到動畫的控制與調(diào)整再到最后的場景著色這一系列的操作步驟可以一氣呵成。</p><p>　　應(yīng)用方面通常是和我們的多媒體操作軟件FreeHand、Director以及Authorware結(jié)合使用，最大的特點(diǎn)就是可以在Windows和Maci

72、ntosh操作系統(tǒng)間跨平臺使用。</p><p>　　由Metacreations公司開發(fā)的Poser軟件，是一款人物模型與動畫設(shè)計(jì)的三維軟件，最初通常被應(yīng)用到服裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，作為服裝設(shè)計(jì)師利用電腦參與設(shè)計(jì)的輔助工具。隨著科技要求的不斷提高，現(xiàn)在也被應(yīng)用到其他的一些三維領(lǐng)域內(nèi)。</p><p>　　和Poser一樣，同為Metacreations公司旗下產(chǎn)品。Bryce操作軟件擁有非常強(qiáng)大的

73、三維場景制作功能，無論專業(yè)設(shè)計(jì)人員或者業(yè)余愛好者都可以輕松掌握與操作，Bryce允許我們將庫文件中的自然環(huán)境如：天空、海洋、山脈以及建筑等等自然環(huán)境中有的東西直接導(dǎo)入三維模型組中制作生成動畫，并且我們可以對其進(jìn)行細(xì)微的編輯調(diào)整。 </p><p>　　當(dāng)然，在當(dāng)今3D動畫制作領(lǐng)域還有很多的制作軟件與非主流的軟件，他們都具有各自的操作特點(diǎn)，擁有一部分的用戶群體，當(dāng)然與業(yè)內(nèi)的這些主流產(chǎn)品相比來說，不適應(yīng)于大環(huán)境下的普

74、及與結(jié)合，這也不是本書所要介紹的重點(diǎn)。</p><p>　　3.3 動漫制作硬件配置</p><p>　　需要配置多臺圖形工作站級的高性能機(jī)器用來承擔(dān)大負(fù)荷的渲染任務(wù)和后期合成任務(wù)。其余的機(jī)器只需配置稍高性能的CPU、內(nèi)存、獨(dú)立顯卡就可以了。</p><p>　　3.4 動漫制作流程與要點(diǎn)</p><p>　　1. 前期制作。是在制作動漫

75、之前，對動漫進(jìn)行整體的想象和構(gòu)思，主要包括：文學(xué)劇本創(chuàng)作、分鏡頭劇本創(chuàng)作、造型設(shè)計(jì)、場景設(shè)計(jì)。</p><p>　　文學(xué)劇本，是動漫最基本的步驟，主要就是把以文字形式所描述的東西用畫面來形容，這種描述必須要有視覺特點(diǎn)，不然就會被刪除掉。動漫的故事情節(jié)有許多類型，比如民間傳說，科幻，愛情，恐怖等，故事內(nèi)容是有要求的，必須邏輯合理，思路清晰，內(nèi)容也要健康向上。</p><p>　　分鏡頭劇本，

76、這步就是體現(xiàn)導(dǎo)演的創(chuàng)作想象力合藝術(shù)表現(xiàn)風(fēng)格的時(shí)候，他會根據(jù)他的判斷把文字視覺化，再進(jìn)行創(chuàng)作，分鏡頭劇本的結(jié)構(gòu)：圖畫+文字，表達(dá)的內(nèi)容包括鏡頭的類別和運(yùn)動、構(gòu)圖和光影、運(yùn)動方式和時(shí)間、音樂與音效等。其中每個圖畫代表一個鏡頭，文字用于說明如鏡頭長度、人物臺詞及動作等內(nèi)容。</p><p>　　造型設(shè)計(jì)，包括場景造型、動物造型、人物造型等設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括人物的動作設(shè)計(jì)，神態(tài)設(shè)計(jì)和外形設(shè)計(jì)，造型設(shè)計(jì)的要求比較嚴(yán)格，包括

77、標(biāo)準(zhǔn)造型、轉(zhuǎn)面圖、結(jié)構(gòu)圖、比例圖、道具服裝分解圖等，通過角色的典型動作設(shè)計(jì)（如幾幅帶有情緒的角色動作體現(xiàn)角色的性格和典型動作），并且附以文字說明來實(shí)現(xiàn)。造型可適當(dāng)夸張、要突出角色特征，運(yùn)動合乎規(guī)律。</p><p>　　場景設(shè)計(jì)，一般情況下，好的場景設(shè)計(jì)包括就是設(shè)計(jì)包括平面圖、結(jié)構(gòu)分解圖、色彩氣氛圖等，就是設(shè)置動漫中所有的景色和環(huán)境的，通常用一幅圖來表達(dá)。</p><p>　　2．三維模型

78、制作部分建模，是三維建模師根據(jù)前期的圖紙、資料，通過三維建模軟件在計(jì)算機(jī)中繪制出立體模型，這是三維動畫中很繁重的一項(xiàng)工作，優(yōu)良的模型是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵與基礎(chǔ)。場景中出現(xiàn)的全部物體都要建模，組內(nèi)負(fù)責(zé)模型制作的人員進(jìn)行制作。模型制作分為兩個部分，一是主題表現(xiàn)的建筑物。二是配樓、遠(yuǎn)景樓、樹木、路燈、車、人等模型也需要在三維場景里建立、整理。3DSMAX的三維建模方法主要有多邊形(Poly)建模、樣條曲線(NURBS)建模、細(xì)分曲面技術(shù)(Subd

79、ivision Surface)建模。</p><p>　　(1)多邊形(Poly)建模技術(shù)。多邊形建模技術(shù)是最早采用的一種建模技術(shù)，是基于傳統(tǒng)的網(wǎng)格建模的一種建模方式，也是大多數(shù)三維軟件默認(rèn)的一種建模類型。使用多邊形建?？梢灾苯釉谝暣爸袆?chuàng)建基本的幾何模型體。多邊形建模的基本原理是由點(diǎn)構(gòu)成邊．再由邊構(gòu)成多邊形小平面來模擬曲面，小平面可以是三角形、矩形或其他多邊形。經(jīng)多邊形的組合而構(gòu)成各種形狀的三維立體造型。再根據(jù)

80、要求采用二維或三維修改器調(diào)整物體形狀或通過使用曲線放樣工具、曲面片造型工具來制作虛擬三維立體模型作品。多邊形建模技術(shù)特別適合制作較為規(guī)則形狀的表面光滑的三維造型，但它難于生成光滑的曲面。這種建模方法幾乎可以創(chuàng)建任何三維物體。多邊形建模的主要優(yōu)勢是這種方式兼容性極好，無論是從3dsmax中導(dǎo)入或是導(dǎo)出都極少發(fā)生錯誤現(xiàn)象。操作簡單、編輯方便和生成快速，僅僅通過調(diào)整所建立模型的參數(shù)就可以修改模型，以適應(yīng)虛擬場景不同顯示要求的需要。它所生成的建

81、筑模型占用系統(tǒng)資源最少，電腦運(yùn)行速度最快，很少的面數(shù)也可制作較復(fù)雜的模型。因此，在沒有特殊要求情況下，建筑動畫建模應(yīng)該首先考慮使用多邊形建模方式。</p><p>　　圖3.1 多邊形建模</p><p>　　(2)樣條曲線(NURBS)建模技術(shù)。NURBS是Non-Uniform RationalB-Splines(非均勻有理B樣條曲線)的縮寫，它是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個數(shù)學(xué)范疇。NURB

82、S建模技術(shù)是最近幾年來三維動畫影片最主要的建模方法之一，用幾條樣條曲線創(chuàng)建光滑的、復(fù)雜的曲面模型，特性是不會產(chǎn)生陡邊或皺紋。在模型的細(xì)節(jié)逼真性方面具有其他技術(shù)方法無可比擬的優(yōu)勢，因此特別適合有機(jī)物體或角色的建模和動畫制作。但由于NURBS建模必須使用曲面片作為其基本的建模單元，所以它也有以下局限性：NURBS曲面很難制作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很復(fù)雜的物體，如帶洞的物體；NURBS技術(shù)很難構(gòu)造“帶有分枝的”物體；NURBS曲面片的基本結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格狀的，若

83、模型比較復(fù)雜，會導(dǎo)致控制點(diǎn)急劇增加而難于控制；構(gòu)造復(fù)雜模型時(shí)經(jīng)常需要裁剪曲面，但大量裁剪容易導(dǎo)致計(jì)算錯誤。</p><p>　　圖3.2 曲線建模</p><p>　　(3)細(xì)分曲面建模技術(shù)(SubdivisionSurface)。細(xì)分曲面建模技術(shù)是1998年才引入的三維建模方法，是結(jié)合多邊形建模與樣條曲線建模的優(yōu)點(diǎn)開發(fā)的建模方式。它使用任意多面體作為控制操作網(wǎng)格，然后根據(jù)控制網(wǎng)格來生成

84、曲面，網(wǎng)格可以是任意形狀，始終保持整個曲面的光滑性。細(xì)分曲面技術(shù)的另一個重要特點(diǎn)是可以只在物體的局部增加細(xì)節(jié)，同時(shí)還能維持增加了細(xì)節(jié)的物體的光滑性。建模時(shí)3DS MAX軟件在使用的過程中對模型面數(shù)是有很高要求的，面數(shù)過多會使文件損壞無法打開。動畫制作中表現(xiàn)大環(huán)境場景的時(shí)候會需要幾百棟的樓，再加上動畫中的人、車、樹、都要在前期渲染出來，整體面數(shù)就是天文數(shù)字了。因此我們要掌握一些需要特別注意的制作技巧，根據(jù)系統(tǒng)的要求選取合適的建模途徑，快速

85、地完成動畫作品制作。</p><p>　　①為了在加入面數(shù)很多模型(如三維人模型)的時(shí)候不容易出錯，制作單位要統(tǒng)一為厘米。</p><p>　　②利用人們視覺近實(shí)遠(yuǎn)虛的特點(diǎn)，需要制作三套模型即精模、中模和簡模。最近的場景用精模，對于中遠(yuǎn)距離的場景采用中模和簡模。</p><p>　?、蹖τ阽R頭看不見的地方可以不放在場景中渲染制作。</p><p&

86、gt;　　④對離鏡頭較遠(yuǎn)的場景可以采用貼圖、幾何形體塊等形式來減少軟件計(jì)算壓力。</p><p>　?、輬鼍皹涠嘁云瑯鋪泶?，只有在距離鏡頭非常近的采用精模樹。</p><p>　　⑥中遠(yuǎn)景的人采用片人。</p><p>　　⑦使用VRAY渲染器模型渲染前注意是否存在交叉面、共面現(xiàn)象影響渲染。</p><p>　?、嗪喜?dǎo)入的場景模型注意統(tǒng)一

87、單位。</p><p>　?、崮Ｐ椭谱饕欢ㄒ⒁馐∶鎰h除多余的面，近景樓看不到的面和不參加反射計(jì)算的面可以刪除掉[7]。</p><p>　　圖3.3 曲面建模</p><p>　　3. 材質(zhì)貼圖。是在物體著色方面最引人注目、也是最擬真的方法，同時(shí)也多為目前的游戲軟件所采用。一張平面圖像（可以是數(shù)字化圖像、小圖標(biāo)或點(diǎn)陣位圖）會被貼到多邊形上，通常把它想象成3D物件

88、的壁紙，亦即將一張2D圖紙"糊"到一個3D表面。如在賽車游戲的開發(fā)上，可能也會用這項(xiàng)技術(shù)來繪制輪胎胎面及車體涂裝。在3dmax軟件中，材質(zhì)和貼圖主要用于描述對象表面的物質(zhì)形態(tài)，構(gòu)造真實(shí)世界中自然物質(zhì)表面的視覺表象。不同的材質(zhì)和貼圖能夠給人們帶來不同的視覺感受，因此它們在3dmax中是營造客觀事物真實(shí)效果的最有效手段之一。</p><p>　　4. 燈光，目的是最大限度地模擬自然界的光線類型和人

89、工光線類型。三維軟件中的燈光一般有泛光燈（如太陽、蠟燭等四面發(fā)射光線的光源）和方向燈（如探照燈、電筒等有照明方向的光源）。燈光起著照明場景、投射陰影及增添氛圍的作用。通常采用三光源設(shè)置法：一個主燈，一個補(bǔ)燈和一個背燈。主燈是基本光源，其亮度最高，主燈決定光線的方向，角色的陰影主要由主燈產(chǎn)生，通常放在正面的3/4處即角色正面左邊或右面45度處。補(bǔ)燈的作用是柔和主燈產(chǎn)生的陰影，特別是面部區(qū)域，常放置在靠近攝影機(jī)的位置。背燈的作用是加強(qiáng)主體角

90、色及顯現(xiàn)其輪廓，使主體角色從背景中突顯出來，背景燈通常放置在背面的3/4處。</p><p>　　5. 攝影機(jī)控制，依照攝影原理在三維動畫軟件中使用攝影機(jī)工具，實(shí)現(xiàn)分鏡頭劇本設(shè)計(jì)的鏡頭效果。畫面的穩(wěn)定、流暢是使用攝影機(jī)的第一要素。攝影機(jī)功能只有情節(jié)需要才使用，不是任何時(shí)候都使用。攝像機(jī)的位置變化也能使畫面產(chǎn)生動態(tài)效果。</p><p>　　6. 動畫，根據(jù)分鏡頭劇本與動作設(shè)計(jì)，運(yùn)用已設(shè)計(jì)的

91、造型在三維動畫制作軟件中制作出一個個動畫片段。動作與畫面的變化通過關(guān)鍵幀來實(shí)現(xiàn)，設(shè)定動畫的主要畫面為關(guān)鍵幀，關(guān)鍵幀之間的過渡由計(jì)算機(jī)來完成。三維軟件大都將動畫信息以動畫曲線來表示。動畫曲線的橫軸是時(shí)間（幀），豎軸是動畫值，可以從動畫曲線上看出動畫設(shè)置的快慢急緩、上下跳躍。如3DS Max的動畫曲線編輯器。三維動畫的動是一門技術(shù)，其中人物說話的口型變化、喜怒哀樂的表情、走路動作等，都要符合自然規(guī)律，制作要盡可能細(xì)膩、逼真，因此動畫師要專門

92、研究各種事物的運(yùn)動規(guī)律。如果需要，可參考聲音的變化來制作動畫，如根據(jù)講話的聲音制作講話的口型變化，使動作與聲音協(xié)調(diào)。對于人的動作變化，系統(tǒng)提供了骨骼工具，通過蒙皮技術(shù)，將模型與骨骼綁定，易產(chǎn)生合乎人的運(yùn)動規(guī)律的動作。 </p><p>　　7. 渲染，是指根據(jù)場景的設(shè)置、賦予物體的材質(zhì)和貼圖、燈光等，由程序繪出一幅完整的畫面或一段動畫。三維動畫必須渲染才能輸出，造型的最終目的是得到靜態(tài)或動畫效果圖，而這些都需要渲

93、染才能完成。渲染是由渲染器完成，渲染器有線掃描方式（Line－scan如 3ds MAX內(nèi)建的）、光線跟蹤方式（Ray－tracing）以及輻射度渲染方式（Radiosity如 Lightscape渲染軟件）等，其渲染質(zhì)量依次遞增，但所需時(shí)間也相應(yīng)增加。較好的渲染器有Softimage公司的MetalRay和Pixal公司的RenderMan（Maya軟件也支持RenderMan渲染輸出）。通常輸出為AVI類的視頻文件。</p&g

94、t;<p>　　8. 后期合成。影視類三維動畫的后期合成，主要是將之前所做的動畫片段、聲音等素材，按照分鏡頭劇本的設(shè)計(jì)，通過非線性編輯軟件的編輯，最終生成動畫影視文件。</p><p>　　三維動畫的制作是以多媒體計(jì)算機(jī)為工具，綜合文學(xué)、美工美學(xué)、動力學(xué)、電影藝術(shù)等多學(xué)科的產(chǎn)物。實(shí)際操作中要求多人合作，大膽創(chuàng)新、不斷完善，緊密結(jié)合社會現(xiàn)實(shí)，反映人們的需求，倡導(dǎo)正義與和諧。</p>&l

95、t;p>　　3.5 簡單立體動畫制作過程</p><p>　　(1)概念設(shè)計(jì)——前期制作動漫的必要流程，確定二維設(shè)計(jì)和動畫整體的風(fēng)格，根據(jù)設(shè)計(jì)和定位來描繪出場景、道具、人物等，給后面三維制作提供參考。</p><p>　　圖3.4 動畫概念設(shè)計(jì)</p><p>　　(2)分鏡頭劇本——根據(jù)劇本把動畫分成一個一個的鏡頭，把單一的圖畫編成一個個運(yùn)動的畫面，敘述

96、出故事情節(jié)，以給后面的制作提供參考。</p><p>　　圖3.5 分鏡故事板</p><p>　　(3)3D粗?！谟?jì)算機(jī)上利用三維建模軟件創(chuàng)建出人物，建筑，擺設(shè)，為3D故事板做準(zhǔn)備。</p><p>　　圖3.6 3D粗模</p><p>　　(4)3D故事板（Layout）——用建好的3D粗模與劇本相結(jié)合，制作出3D的故事畫面。其

97、中包括軟件中攝像機(jī)機(jī)位擺放安排、基本動畫、鏡頭時(shí)間定制等知識。 </p><p>　　圖3.7 3D故事板</p><p>　　(5)3D模型——根據(jù)劇本要求以及建好的粗糙模型，我們要在計(jì)算機(jī)上對粗模進(jìn)行精確地制作，最后成為整部動漫的角色。</p><p>　　圖3.8 3D模型</p><p>　　(6)貼圖材質(zhì)——根據(jù)場景和劇本的要求

98、，我們要對3D模型進(jìn)行著色及材質(zhì)設(shè)定的工作，這一步是整個制作過程中最重要的步驟。</p><p>　　圖3.9 貼圖材質(zhì)</p><p>　　(7)骨骼蒙皮——根據(jù)劇本的要求，我們對整個動漫中需要3D模型進(jìn)行動作和表情進(jìn)行設(shè)定，這樣模型才能看上去和真人一樣行動。</p><p>　　圖3.10 骨骼蒙皮</p><p>　　(8)分鏡動畫

99、——根據(jù)劇本和故事板，設(shè)計(jì)師會根據(jù)故事的發(fā)生時(shí)間和鏡頭，給人物以及周圍的事物制作出每一個鏡頭的表演動畫。</p><p>　　圖3.11 分鏡動畫</p><p>　　(9)燈光——根據(jù)前期概念設(shè)計(jì)的風(fēng)格定位，燈光師會對整個動畫場景進(jìn)行提亮，使材質(zhì)變得精細(xì)，渲染每一個鏡頭的氣氛。</p><p><b>　　圖3.12 燈光</b><

100、/p><p>　　(10)3D特效——根據(jù)具體故事，由特效師制作。在動漫中表現(xiàn)出光，水，煙，火，霧。</p><p>　　圖3.13 3D特效</p><p>　　(11)分層渲染和合成——動畫、燈光制作完成后，設(shè)計(jì)師會根據(jù)導(dǎo)演的意見分層渲染每一個鏡頭。</p><p>　　圖3.14 分層渲染</p><p>　　(

101、12)配音配樂——根據(jù)劇本和當(dāng)時(shí)場景的要求，配樂師會加上各種適合當(dāng)前場景的音樂。</p><p>　　(13)剪輯——根據(jù)導(dǎo)演的要求，后期制作人員會把制作出來的動漫剪輯成完成連貫的動漫。</p><p>　　圖3.15 動畫剪輯</p><p>　　第四章 虛擬技術(shù)對動漫發(fā)展前景的影響</p><p>　　4.1 虛擬技術(shù)在動漫制作的可

102、行性發(fā)展</p><p>　　虛擬動漫一直是對全新的可視化虛擬技術(shù)需求非常迫切的領(lǐng)域之一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用在動漫虛擬的各個方面，并帶來切實(shí)可觀的利益。更重要的是實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境變化狀態(tài)及影片人物進(jìn)行科學(xué)的動畫仿真、模擬。利用空間真實(shí)數(shù)據(jù)建立逼真的、立體的、可交互的虛擬城市動畫環(huán)境。虛擬仿真動畫具備幾個特點(diǎn)：其一，是交互性，提供了任意角度、速度的漫游方式。其二，是形象直觀，應(yīng)用三維仿真系統(tǒng)來觀看時(shí)，三維動畫功

103、能使我們獲得更大的身臨其境的感覺，觀看角度也更加全面，觀看自由度也得以大大的提高。</p><p>　　4.2 虛擬技術(shù)運(yùn)用的局限性</p><p>　　目前為止，我國基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬動畫應(yīng)用僅限于較低淺的層次，實(shí)現(xiàn)真正意義上的動畫領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的互動性規(guī)?；I(yè)化運(yùn)作尚處于嘗試階段。各國對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都在進(jìn)行積極的研究和應(yīng)用，美國洛杉磯和費(fèi)城的虛擬動畫三維模擬系統(tǒng)是全球最成功

104、的虛擬模擬系統(tǒng)之一。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所涉及領(lǐng)域十分廣泛，在動漫中應(yīng)用潛力巨大、前景廣闊。當(dāng)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所取得的成就，絕大部分還僅僅是剛剛開始涉及到人的感知系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合作用問題。還有許多尚未解決的虛擬理論問題和尚未克服的技術(shù)難點(diǎn)，如：軟硬件價(jià)格很高投資巨大，可重復(fù)性應(yīng)用效率低等。但是我們應(yīng)該相信隨著人類科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑動畫領(lǐng)域的應(yīng)用有著不可估量的輝煌前景[4]。</p><p>　　4.3

105、 對立體動漫虛擬技術(shù)的展望</p><p>　　對于未來的發(fā)展我們并不能過多的下結(jié)論，但有有一點(diǎn)是肯定的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷地發(fā)展，人們生活水平的日益提高。對于物質(zhì)方面的追求會越來越少，而精神層面的追求則會越來越多，這也說明了在今天為什么人們會去看電影，看演唱會，因?yàn)槿藗冊谏钪袎毫υ絹碓酱?，他們需要放松。而現(xiàn)在的人們欣賞水平也越來越高，不容易得到滿足。為了滿足人們精神需要，我們必須大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，使人們能體