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三维建模与动画
摘 要：本文从三维作品的视觉效果出发，对作品中涉及的三维建模与动画制作，后期特效制作方法进行了详细的阐述，并解析归纳了三维建模与三维动画之间的联系，相关三维动画及其后期处理的制作方法，总结出为达到建模与动画视觉效果可行的制作解决方案。
关键词：三维建模，三维动画，后期合成，制作方法
前言
3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX，是Autodesk公司开发的基于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，最新版本是2011。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，首选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。同时三维动画最重要的则在于其建模部分，一个好的三维动画中人物的建立和场景的建立都是非常重要的，本论文中则主要阐述建模与动画之间的关系和建模的重要性。
1 三维软件
1.1 3dmax功能简介
3dmax软件是Discreet公司推出的专业三维设计软件，最新的版本是3dmax9.0，目前3dmax广泛应用于动画设计、建筑设计、立体造型等许多的领域。3dmax软件功能非常强大，学习起来也比较困难，学习时一般按照3步来学习，首先学习3dmax建模功能，根据其强大的建模功能，我们可以设计出现实生活中任何物体的形状，当然也可以展开丰富的想象力，设计出假想的物体形状。其次学习3dmax的材质与贴图功能。世上所有的物体都有自己的表面特征，而材质正是用来表现物体模型表面特征的，它包括了物体模型表面的颜色、机理以及反射、折射、透明等等，要准确真实的表现一个物体的质感并不是一个非常容易的事，所以这一部分也是学习3dmax的重点和难点。最后学习3dmax的动画、灯光、摄像机等功能，这就像把作品放在舞台上展出，必须请灯光师加上良好的灯光效果，请摄像师选取良好的拍摄角度一样。
1.2 3dmax2008的优势和特点
A.表达直观，将有效提高设计质量
B.一个数据源可作多钟用途，为协同并行工作提供条件，提高吐啊度工作效率
C.可有效集成设计只是，包括规则性知识和过程性知识，促进知识重用，减轻设计工作量，为自动设计打下基础
D.模型关联，有效保证数据的统一性和准确性
E.参数化设计的主题，先确定各个零件的装配关系，之后在整合
特点：
1、功能强大，扩展性好。建模功能强大，在角色动画方面具备很强的优势，另外丰富的插件也是其一大亮点
2、操作简单，容易上手。与强大的功能相比，3ds max可以说是最容易上手的3D软件
3、和其它相关软件配合流畅
4、做出来的效果非常的逼真
1.3 辅助软件
adobe premiere的简单介绍
一款常用的视频编辑软件，由Adobe公司推出。现在常用的有6.5、Pro1.5、2.0等版本。是一款编辑画面质量比较好的软件，有较好的兼容性，且可以与adobe推出的其他软件相互协作。目前这款软件广泛应用于广告制作和电视节目制作中。 其最新版本为Adobe Premiere Pro CS5。
Premiere同Photoshop一样也支持滤镜的使用，Premiere共提供了近80种的滤镜效果，可对图象进行变形、模糊、平滑、曝光、纹理化等处理功能。此外，还可以使用第三方提供的滤镜插件，如好莱坞的FX软件等。
在作品制作完成后期，可以借助Premiere的输出功能将作品合成在一起当素材编辑完成后，执行菜单“File”的子菜单“Export”的“Movie”命令可以对输出的规格进行设置。指定好文件类型后，单击“OK”按钮，即会自动编译成指定的影视文件。
2 作品的视觉效果目标
2.1 作品视觉风格定位
这份毕业设计，我给自己制定了较高建模质量目标。为了能形成统一的，有型的建模，我在做一切建模之前构思了一下整体的布局。经过多次的建模尝试和材质的选定，最终确定以动物代替人，模拟人在office中办公的场景，同时加入聊天和打字的动画，使得整体更据活力和真实性。
2.2 参考与借鉴其他三维作品和动画
我在确定影片作品的时候非常庆幸的也看了很多三维类的动画，对其场景中的人物动物的设定和建模也仔细研究并分析，而且这些影片都是世界一流的动画大片，由著名鬼才导演蒂姆伯顿打造的《僵尸新娘》《圣诞夜惊魂》等一系列影片，其场景中的人物建模相当的具有其本身的个性并融入场景中。所以我在保持自己建模风格的基础上也参考了这些大作对建模的风格和方法。
2.3 形成设定
2.3.1 概念设定
这是个忙碌社会，越来越多的年轻白领走进办公室，从早上到晚上，一天忙忙碌碌，或整理文档，或打字写报告，同时对电脑的要求及办公环境的要求也大幅度上升。整个作品就是从我自己的工作环境作为启发，通过自己现在的办公环境来制作，展现了办公的风采。
2.3.2 建模设定
本作品一共分为4个分建模，分别为笔记本，卡通兔，电脑桌和电脑椅，四个建模完全独立分开建立，在最后材质部分结束后再完全合并在一起，形成一个整体。建模部分主要是参考了现今office中办公元素，这4元素是最基本的office元素。
2.3.3 场景设定
作品是设定在office办公室中，其主要想法是根据自己现在实习地方来设计的，包括背景等等，一系列都是采用西门子现金最先进的节能环保技术来设计，创造出一个绿色的，节能的，环保的办公环境，使员工们能够轻松愉快，毫无压力的办公，达到办公效率最大化.
3 作品的视觉制作策划
作品在确定前期设定后，动手制作之前，我为它的制作方式做出了选择。我决定以建模制作为主体，背景环境和动画为辅助。因为建模的好坏是一个关键，它将直接影响办公的一个真实模拟性；再一方面，建模部分在3D中也是我最拿手的部分，所以为了突出，整个作品中建模部分尤为细致。动画方面采用3D内部动画同时加入视频剪辑工具。如果使用二维动画制作方式来制作动画可能会带来更大量的枯燥工作，同时二维制作上面的动检，上色流程将会影响动画的一个制作进度。作为一个简单的，小的并以建模为主题的3D作品动画使用二维的将浪费很多时间。
4 作品的三维制作部分
4.1 创作思路
之所以会选择制作办公类的建模主要是由于现在实习和将来工作的环境来决定的，如果根据自己现在办公环境来设计那么对于建模和想法来说要简单的多，甚至可以在上班的时候画草图，然后回家之后直接根据画好的图来制作建模部分。然后从办公的笔记本开始着手，之后再是人物，当然，作品中人物则是用卡通兔来代替，之后再是电脑桌和电脑椅。然后贴图，材质，之后再形成动画。
4.2 素材的选取及制作
4.2.1 建立模型
模型的制作还是以传统的多边形起稿，基本上采用先局部后整体的一个建模方式。这个也是最基本和最常用的。通常来说，如果直接在一个场景里面建立多个元素将会早上该场景的复杂化和不便化，这样只会造成对建模的不方便从而导致建模部分的不细腻和不精确。采用了局部建模后，每个元素都成为了一个单独的场景，这样在制作过程中，即使出错，也不用去担心会影响到别的元素，同时使制作出来的建模更加真实,对于修改来说也更加简便，在最后的合并操作上也大大的方便，更加节省时间。
(1)笔记本模型
首先先创建两个圆角长方体，因为现在大部分的笔记本四个角都不是完全尖的，都带有一定的弧度，并形成一个90°的一个直角，竖为笔记本盖盒，横为笔记本机身。
其次对笔记本机身进行分段，然后可编辑网格，使其前端倾斜向内。然后再拉出一个长方体小于笔记本机身，之后通过线，画出笔记本上键盘的空缺处，然后挤出，之后浅浅的与长方体重叠并放置在正中，然后布尔运算，将键盘的样子展现出来之后放置于笔记本机身正中内部。
再添加一个长方体略小于屏幕，嵌于屏幕中然后布尔，之后再将同等大小的长方体嵌于其布尔空缺处，使屏幕更有感觉同时方便于屏幕的贴图。之后再根据照片制作出一些按钮，这样笔记本的建模就完成了。
（2）卡通兔模型
卡通兔的模型相对于其他的建模来说要简单一些，主要是以球体为主然后通过可编辑网格，形成手，脚，身体，眼睛，耳朵和鼻子。
电脑桌模型
首先在顶视图制作一个长方体作为桌面，之后建立两根圆柱体为两个支撑柱，
然后开始制作三个抽屉。先建立一个大的圆角长方体，之后再建立两个个同等大小的圆角长方体，另外再建一个为长方体，先复制这三个长方体，然后将这个三个长方体与之前的大长方体做一个布尔运算，再将三个复制的长方体置于大长方体内部空白出，成为抽屉。然后把手的制作先用线做一个把手的样子，然后再话一个圆型，之后将两个做放样操作，之后在修改大小就完成了，
之后在其整体下面放四个小圆柱体作为支撑点，这样就完成了。
（4）电脑椅模型
先制作黑色座椅部分，制作两个长方体，然后采用可编辑网格，使其产生波浪弯曲形，
然后制作把手，先用线画出把手样子，然后在制作一个椭圆形，之后采用放样形成立体效果，调整到适当的大小，然后复制，形成左右对称。
之后制作一个圆柱体作为连接椅子与低下转轮的连接点，
之后制作黑色轮子，然后用实体中的圆管来制作，并用切割的方式切成半圆的方式。然后将轮子与其一起选中，群组。调整坐标轴到大圆柱的中心，然后旋转复制就完成了。
贴图方面我采用了不同的方式，由于都是办公类的，切金属类居多，所以大部分贴图完全采用了数值上的修改来贴入元素当中。比如笔记本，我就从网上找到适合的数值贴入笔记本外观，是其呈现出银黑色的金属亮感，让人觉得更加真实更觉得有质感。电脑椅坐的部分使用仿真皮的数值，下边转轮和杆子这边采用不锈钢数值。电脑桌采用白色油漆之类的，抽屉略带深红，使其给人一种木质感觉。
4.2.3作品动画
作品动画方面相对来说比较简单，并无特别复杂的部分，主要体现出打字的样子和办公的样子，最后在结合视频剪辑工具，在旋转一周后，在电脑上呈现打字的字幕。动画的制作方面主要使用3DMAX内部的动画设计软件，当然制作时还是采用逐帧动画，这样除了使打字的表现更突出外这个也是最简单最原始的动画制作方式，3DMAX毕竟不是ma ya ，3DMAX更侧重于建模部分，而ma ya则是更专业的三维动画设计软件。
4.3 渲染
渲染是指根据场景的设置，赋予物体的材质和贴图灯光等，由程序绘出一副完整的画面或一段动画。三维动画必须渲染才能输出，造型的最终目的是得到静态或动画效果图，而这些都需要渲染才能完成。渲染是由渲染器万册好难过，渲染器有线扫描方式，光线跟踪方式以及辐射度渲染方式等，其渲染质量依次递增，但所需时间也相应增加。在作品中后期的渲染上主要从不同角度，渲染出不同的渲染图，同时渲染生成avi格式的短动画。在作品中，我的渲染主要侧重于不同角度同时将作品的动画部分通过渲染导成avi格式的影片模式，这使得我等待和花费的时间也较长。
5 作品的后期合成部分
5.1 通过视频编辑软件使作品的视觉效果更佳
在全部完成了3D制作部分之后，则将其渲染导出成avi格式的影片，再将其导入到视频剪辑工具Premiere中，由其来完成后续的字幕部分，让整个动画更具真实性
5.2 常见3D影音格式
1.立体转化影片(anaglyph)
这种影片基本上就是对应红蓝眼镜的格式，不论是透过什么软件播放，都会看到诡异的色彩，但只要戴上了红蓝眼镜，就能够看到令人满意，但是很不自然的三维立体效果。
2.交错格式影片(interlaced)
大约是2000年前后最常见的立体影片格式之一，目前市面上所推出的3D DVD影片大多属于这种格式。交错格式影片主要是对应电子快门眼镜(Shutter Glass)的硬设备，这种格式的最大优点，就是能够维持影片的全彩质量下，呈现出立体影片的效果，但这类格式的影片为了将左眼与右眼的影像，同时呈现在一个标准的DVD影片格式中，必须损失一半的影片水平分辨率，所以影片的画质与一般DVD会较粗糙一些。
三.双重谍影影片(side by side)
如果想要欣赏到全彩、高分辨率的影片，那么双重迭影的格式就是目前最佳的解决方案。这类影片经常是由3D软件运算输出后，透过软件进行影片合并后制作而成，然而合并后的影片尺寸，就是原本影片格式的两倍整，所以需要更强大的计算机硬件才能够流畅的播放，尤其是高分辨率的HD格式的3D影片，若没有顶级PC的支持，要流畅播放是不可能的事情。
6 小结
大学生活在这紧张而充实的毕业创作中将要结束了。毕业设计是大学生完成学业的标志性作业，是对学习成果的综合性总结和检阅，是大学生从事研究的最初尝试，是在教师指导下所取得的成果的记录，也是检验学生掌握知识的程度、分析问题和解决问题基本能力的一份综合答卷。
本文在毕业设计的创作过程中，在课题的选择、课题的分析、课题的内容和制作过程等方面都做了详细的思考和分析，并以自己对毕业创作的认识做出总结。
参考文献
[1] 周宪.20世纪西方美学 [M]. 南京：江苏南宁出版社，1999.
[2].米高峰. 浅谈动画短片的剧本创编[J].兰州大学学报，2005,(41).
[3] 鲍虎军.计算机动画的算法基础 .[M].吉林出版社，1998.
[4].Calos Baena.我在Pixar的日子.[M].数码设计，2004,(34).
致谢
转眼三年的大学生活即将结束。恍如时间飞逝，在此我要感谢我的指导老师钱大海老师，在平时上课时就被他幽默的上课氛围所吸引，也使我深深的喜欢上三维建模这门课,之前参加上农之春文化节科技创新，他也给了我很大的鼓励，支持和指导，而在这次在我写毕业论文和做毕业设计时，钱大海老师更是给我很多的意见，使我的专业知识有了很大的提高。也要感谢我的辅导员骆莎老师。她为人随和热情，治学严谨细心，在这三年中对我的细心教导，使我在大学期间能够顺利地完成各门功课的学习。同时我也要谢谢我的同学和室友，她们在我遇到困难的时候，能够伸出援助之手，帮我走出困境。
在论文选题到搜集资料过程中，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。而以上的感谢，我是发自内心的。也祝愿每一位老师和同学能够一帆风顺，事业有成，谢谢！！！
