畢業(yè)論文---三維建模與動(dòng)畫

1、<p><b>　　三維建模與動(dòng)畫</b></p><p>　　摘 要：本文從三維作品的視覺效果出發(fā)，對作品中涉及的三維建模與動(dòng)畫制作，后期特效制作方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并解析歸納了三維建模與三維動(dòng)畫之間的聯(lián)系，相關(guān)三維動(dòng)畫及其后期處理的制作方法，總結(jié)出為達(dá)到建模與動(dòng)畫視覺效果可行的制作解決方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：三維建模，三維動(dòng)畫，后期合成，制

2、作方法</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是Autodesk公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件。其前身是基于DOS操作系統(tǒng)的3D Studio系列軟件，最新版本是2011。在Windows NT出現(xiàn)以前，工業(yè)級的CG制作被SGI圖形工作站所壟斷。3D Studio Ma

3、x + Windows NT組合的出現(xiàn)一下子降低了CG制作的門檻，首選開始運(yùn)用在電腦游戲中的動(dòng)畫制作，后更進(jìn)一步開始參與影視片的特效制作，例如X戰(zhàn)警II，最后的武士等。同時(shí)三維動(dòng)畫最重要的則在于其建模部分，一個(gè)好的三維動(dòng)畫中人物的建立和場景的建立都是非常重要的，本論文中則主要闡述建模與動(dòng)畫之間的關(guān)系和建模的重要性。</p><p><b>　　1 三維軟件</b></p>&l

4、t;p>　　1.1 3dmax功能簡介 3dmax軟件是Discreet公司推出的專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件，最新的版本是3dmax9.0，目前3dmax廣泛應(yīng)用于動(dòng)畫設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、立體造型等許多的領(lǐng)域。3dmax軟件功能非常強(qiáng)大，學(xué)習(xí)起來也比較困難，學(xué)習(xí)時(shí)一般按照3步來學(xué)習(xí)，首先學(xué)習(xí)3dmax建模功能，根據(jù)其強(qiáng)大的建模功能，我們可以設(shè)計(jì)出現(xiàn)實(shí)生活中任何物體的形狀，當(dāng)然也可以展開豐富的想象力，設(shè)計(jì)出假想的物體形狀。其次學(xué)習(xí)3dm

5、ax的材質(zhì)與貼圖功能。世上所有的物體都有自己的表面特征，而材質(zhì)正是用來表現(xiàn)物體模型表面特征的，它包括了物體模型表面的顏色、機(jī)理以及反射、折射、透明等等，要準(zhǔn)確真實(shí)的表現(xiàn)一個(gè)物體的質(zhì)感并不是一個(gè)非常容易的事，所以這一部分也是學(xué)習(xí)3dmax的重點(diǎn)和難點(diǎn)。最后學(xué)習(xí)3dmax的動(dòng)畫、燈光、攝像機(jī)等功能，這就像把作品放在舞臺上展出，必須請燈光師加上良好的燈光效果，請攝像師選取良好的拍攝角度一樣。</p><p>　　1.2

6、 3dmax2008的優(yōu)勢和特點(diǎn)</p><p>　　A.表達(dá)直觀，將有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量</p><p>　　B.一個(gè)數(shù)據(jù)源可作多鐘用途，為協(xié)同并行工作提供條件，提高吐啊度工作效率</p><p>　　C.可有效集成設(shè)計(jì)只是，包括規(guī)則性知識和過程性知識，促進(jìn)知識重用，減輕設(shè)計(jì)工作量，為自動(dòng)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)</p><p>　　D.模型關(guān)聯(lián)，有效保證

7、數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性</p><p>　　E.參數(shù)化設(shè)計(jì)的主題，先確定各個(gè)零件的裝配關(guān)系，之后在整合</p><p><b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　1、功能強(qiáng)大，擴(kuò)展性好。建模功能強(qiáng)大，在角色動(dòng)畫方面具備很強(qiáng)的優(yōu)勢，另外豐富的插件也是其一大亮點(diǎn)</p><p>　　2、操作簡單，容易上手。與強(qiáng)大的功能相

8、比，3ds max可以說是最容易上手的3D軟件</p><p>　　3、和其它相關(guān)軟件配合流暢</p><p>　　4、做出來的效果非常的逼真</p><p><b>　　1.3 輔助軟件</b></p><p>　　adobe premiere的簡單介紹</p><p>　　一款常用的視頻編輯軟

9、件，由Adobe公司推出。現(xiàn)在常用的有6.5、Pro1.5、2.0等版本。是一款編輯畫面質(zhì)量比較好的軟件，有較好的兼容性，且可以與adobe推出的其他軟件相互協(xié)作。目前這款軟件廣泛應(yīng)用于廣告制作和電視節(jié)目制作中。 其最新版本為Adobe Premiere Pro CS5。</p><p>　　Premiere同Photoshop一樣也支持濾鏡的使用，Premiere共提供了近80種的濾鏡效果，可對圖象進(jìn)行變形、模

10、糊、平滑、曝光、紋理化等處理功能。此外，還可以使用第三方提供的濾鏡插件，如好萊塢的FX軟件等。</p><p>　　在作品制作完成后期，可以借助Premiere的輸出功能將作品合成在一起當(dāng)素材編輯完成后，執(zhí)行菜單“File”的子菜單“Export”的“Movie”命令可以對輸出的規(guī)格進(jìn)行設(shè)置。指定好文件類型后，單擊“OK”按鈕，即會自動(dòng)編譯成指定的影視文件。</p><p>　　2 作品的

11、視覺效果目標(biāo)</p><p>　　2.1 作品視覺風(fēng)格定位</p><p>　　這份畢業(yè)設(shè)計(jì)，我給自己制定了較高建模質(zhì)量目標(biāo)。為了能形成統(tǒng)一的，有型的建模，我在做一切建模之前構(gòu)思了一下整體的布局。經(jīng)過多次的建模嘗試和材質(zhì)的選定，最終確定以動(dòng)物代替人，模擬人在office中辦公的場景，同時(shí)加入聊天和打字的動(dòng)畫，使得整體更據(jù)活力和真實(shí)性。</p><p>　　2.2 參

12、考與借鑒其他三維作品和動(dòng)畫</p><p>　　我在確定影片作品的時(shí)候非常慶幸的也看了很多三維類的動(dòng)畫，對其場景中的人物動(dòng)物的設(shè)定和建模也仔細(xì)研究并分析，而且這些影片都是世界一流的動(dòng)畫大片，由著名鬼才導(dǎo)演蒂姆伯頓打造的《僵尸新娘》《圣誕夜驚魂》等一系列影片，其場景中的人物建模相當(dāng)?shù)木哂衅浔旧淼膫€(gè)性并融入場景中。所以我在保持自己建模風(fēng)格的基礎(chǔ)上也參考了這些大作對建模的風(fēng)格和方法。</p><p&

13、gt;<b>　　2.3 形成設(shè)定</b></p><p>　　2.3.1 概念設(shè)定</p><p>　　這是個(gè)忙碌社會，越來越多的年輕白領(lǐng)走進(jìn)辦公室，從早上到晚上，一天忙忙碌碌，或整理文檔，或打字寫報(bào)告，同時(shí)對電腦的要求及辦公環(huán)境的要求也大幅度上升。整個(gè)作品就是從我自己的工作環(huán)境作為啟發(fā)，通過自己現(xiàn)在的辦公環(huán)境來制作，展現(xiàn)了辦公的風(fēng)采。</p><

14、;p>　　2.3.2 建模設(shè)定</p><p>　　本作品一共分為4個(gè)分建模，分別為筆記本，卡通兔，電腦桌和電腦椅，四個(gè)建模完全獨(dú)立分開建立，在最后材質(zhì)部分結(jié)束后再完全合并在一起，形成一個(gè)整體。建模部分主要是參考了現(xiàn)今office中辦公元素，這4元素是最基本的office元素。</p><p>　　2.3.3 場景設(shè)定</p><p>　　作品是設(shè)定在offi

15、ce辦公室中，其主要想法是根據(jù)自己現(xiàn)在實(shí)習(xí)地方來設(shè)計(jì)的，包括背景等等，一系列都是采用西門子現(xiàn)金最先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)來設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出一個(gè)綠色的，節(jié)能的，環(huán)保的辦公環(huán)境，使員工們能夠輕松愉快，毫無壓力的辦公，達(dá)到辦公效率最大化.</p><p>　　3 作品的視覺制作策劃</p><p>　　作品在確定前期設(shè)定后，動(dòng)手制作之前，我為它的制作方式做出了選擇。我決定以建模制作為主體，背景環(huán)境和動(dòng)畫為

16、輔助。因?yàn)榻５暮脡氖且粋€(gè)關(guān)鍵，它將直接影響辦公的一個(gè)真實(shí)模擬性；再一方面，建模部分在3D中也是我最拿手的部分，所以為了突出，整個(gè)作品中建模部分尤為細(xì)致。動(dòng)畫方面采用3D內(nèi)部動(dòng)畫同時(shí)加入視頻剪輯工具。如果使用二維動(dòng)畫制作方式來制作動(dòng)畫可能會帶來更大量的枯燥工作，同時(shí)二維制作上面的動(dòng)檢，上色流程將會影響動(dòng)畫的一個(gè)制作進(jìn)度。作為一個(gè)簡單的，小的并以建模為主題的3D作品動(dòng)畫使用二維的將浪費(fèi)很多時(shí)間。</p><p>　

17、　4 作品的三維制作部分</p><p><b>　　4.1 創(chuàng)作思路</b></p><p>　　之所以會選擇制作辦公類的建模主要是由于現(xiàn)在實(shí)習(xí)和將來工作的環(huán)境來決定的，如果根據(jù)自己現(xiàn)在辦公環(huán)境來設(shè)計(jì)那么對于建模和想法來說要簡單的多，甚至可以在上班的時(shí)候畫草圖，然后回家之后直接根據(jù)畫好的圖來制作建模部分。然后從辦公的筆記本開始著手，之后再是人物，當(dāng)然，作品中人物則是

18、用卡通兔來代替，之后再是電腦桌和電腦椅。然后貼圖，材質(zhì)，之后再形成動(dòng)畫。</p><p>　　4.2 素材的選取及制作</p><p>　　4.2.1 建立模型</p><p>　　模型的制作還是以傳統(tǒng)的多邊形起稿，基本上采用先局部后整體的一個(gè)建模方式。這個(gè)也是最基本和最常用的。通常來說，如果直接在一個(gè)場景里面建立多個(gè)元素將會早上該場景的復(fù)雜化和不便化，這樣只會造成

19、對建模的不方便從而導(dǎo)致建模部分的不細(xì)膩和不精確。采用了局部建模后，每個(gè)元素都成為了一個(gè)單獨(dú)的場景，這樣在制作過程中，即使出錯(cuò)，也不用去擔(dān)心會影響到別的元素，同時(shí)使制作出來的建模更加真實(shí),對于修改來說也更加簡便，在最后的合并操作上也大大的方便，更加節(jié)省時(shí)間。</p><p><b>　　筆記本模型</b></p><p>　　首先先創(chuàng)建兩個(gè)圓角長方體，因?yàn)楝F(xiàn)在大部分的筆

20、記本四個(gè)角都不是完全尖的，都帶有一定的弧度，并形成一個(gè)90°的一個(gè)直角，豎為筆記本蓋盒，橫為筆記本機(jī)身。</p><p>　　其次對筆記本機(jī)身進(jìn)行分段，然后可編輯網(wǎng)格，使其前端傾斜向內(nèi)。然后再拉出一個(gè)長方體小于筆記本機(jī)身，之后通過線，畫出筆記本上鍵盤的空缺處，然后擠出，之后淺淺的與長方體重疊并放置在正中，然后布爾運(yùn)算，將鍵盤的樣子展現(xiàn)出來之后放置于筆記本機(jī)身正中內(nèi)部。</p><p&

21、gt;　　再添加一個(gè)長方體略小于屏幕，嵌于屏幕中然后布爾，之后再將同等大小的長方體嵌于其布爾空缺處，使屏幕更有感覺同時(shí)方便于屏幕的貼圖。之后再根據(jù)照片制作出一些按鈕，這樣筆記本的建模就完成了。</p><p><b>　　卡通兔模型</b></p><p>　　卡通兔的模型相對于其他的建模來說要簡單一些，主要是以球體為主然后通過可編輯網(wǎng)格，形成手，腳，身體，眼睛，耳朵

22、和鼻子。</p><p><b>　　電腦桌模型</b></p><p>　　首先在頂視圖制作一個(gè)長方體作為桌面，之后建立兩根圓柱體為兩個(gè)支撐柱，</p><p>　　然后開始制作三個(gè)抽屜。先建立一個(gè)大的圓角長方體，之后再建立兩個(gè)個(gè)同等大小的圓角長方體，另外再建一個(gè)為長方體，先復(fù)制這三個(gè)長方體，然后將這個(gè)三個(gè)長方體與之前的大長方體做一個(gè)布爾運(yùn)算

23、，再將三個(gè)復(fù)制的長方體置于大長方體內(nèi)部空白出，成為抽屜。然后把手的制作先用線做一個(gè)把手的樣子，然后再話一個(gè)圓型，之后將兩個(gè)做放樣操作，之后在修改大小就完成了，</p><p>　　之后在其整體下面放四個(gè)小圓柱體作為支撐點(diǎn)，這樣就完成了。</p><p><b>　?。?）電腦椅模型</b></p><p>　　先制作黑色座椅部分，制作兩個(gè)長方體

24、，然后采用可編輯網(wǎng)格，使其產(chǎn)生波浪彎曲形，</p><p>　　然后制作把手，先用線畫出把手樣子，然后在制作一個(gè)橢圓形，之后采用放樣形成立體效果，調(diào)整到適當(dāng)?shù)拇笮?，然后?fù)制，形成左右對稱。</p><p>　　之后制作一個(gè)圓柱體作為連接椅子與低下轉(zhuǎn)輪的連接點(diǎn)，</p><p>　　之后制作黑色輪子，然后用實(shí)體中的圓管來制作，并用切割的方式切成半圓的方式。然后將輪子與

25、其一起選中，群組。調(diào)整坐標(biāo)軸到大圓柱的中心，然后旋轉(zhuǎn)復(fù)制就完成了。</p><p>　　貼圖方面我采用了不同的方式，由于都是辦公類的，切金屬類居多，所以大部分貼圖完全采用了數(shù)值上的修改來貼入元素當(dāng)中。比如筆記本，我就從網(wǎng)上找到適合的數(shù)值貼入筆記本外觀，是其呈現(xiàn)出銀黑色的金屬亮感，讓人覺得更加真實(shí)更覺得有質(zhì)感。電腦椅坐的部分使用仿真皮的數(shù)值，下邊轉(zhuǎn)輪和桿子這邊采用不銹鋼數(shù)值。電腦桌采用白色油漆之類的，抽屜略帶深紅，

26、使其給人一種木質(zhì)感覺。</p><p><b>　　4.2.3作品動(dòng)畫</b></p><p>　　作品動(dòng)畫方面相對來說比較簡單，并無特別復(fù)雜的部分，主要體現(xiàn)出打字的樣子和辦公的樣子，最后在結(jié)合視頻剪輯工具，在旋轉(zhuǎn)一周后，在電腦上呈現(xiàn)打字的字幕。動(dòng)畫的制作方面主要使用3DMAX內(nèi)部的動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件，當(dāng)然制作時(shí)還是采用逐幀動(dòng)畫，這樣除了使打字的表現(xiàn)更突出外這個(gè)也是最簡單最

27、原始的動(dòng)畫制作方式，3DMAX畢竟不是ma ya ，3DMAX更側(cè)重于建模部分，而ma ya則是更專業(yè)的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件。</p><p><b>　　4.3 渲染</b></p><p>　　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，由程序繪出一副完整的畫面或一段動(dòng)畫。三維動(dòng)畫必須渲染才能輸出，造型的最終目的是得到靜態(tài)或動(dòng)畫效果圖，而這些都需要渲染才能完成

28、。渲染是由渲染器萬冊好難過，渲染器有線掃描方式，光線跟蹤方式以及輻射度渲染方式等，其渲染質(zhì)量依次遞增，但所需時(shí)間也相應(yīng)增加。在作品中后期的渲染上主要從不同角度，渲染出不同的渲染圖，同時(shí)渲染生成avi格式的短動(dòng)畫。在作品中，我的渲染主要側(cè)重于不同角度同時(shí)將作品的動(dòng)畫部分通過渲染導(dǎo)成avi格式的影片模式，這使得我等待和花費(fèi)的時(shí)間也較長。</p><p>　　5 作品的后期合成部分</p><p&g

29、t;　　5.1 通過視頻編輯軟件使作品的視覺效果更佳</p><p>　　在全部完成了3D制作部分之后，則將其渲染導(dǎo)出成avi格式的影片，再將其導(dǎo)入到視頻剪輯工具Premiere中，由其來完成后續(xù)的字幕部分，讓整個(gè)動(dòng)畫更具真實(shí)性</p><p>　　5.2 常見3D影音格式</p><p>　　1.立體轉(zhuǎn)化影片(anaglyph)</p><p&

30、gt;　　這種影片基本上就是對應(yīng)紅藍(lán)眼鏡的格式，不論是透過什么軟件播放，都會看到詭異的色彩，但只要戴上了紅藍(lán)眼鏡，就能夠看到令人滿意，但是很不自然的三維立體效果。</p><p>　　2.交錯(cuò)格式影片(interlaced)</p><p>　　大約是2000年前后最常見的立體影片格式之一，目前市面上所推出的3D DVD影片大多屬于這種格式。交錯(cuò)格式影片主要是對應(yīng)電子快門眼鏡(Shutte

31、r Glass)的硬設(shè)備，這種格式的最大優(yōu)點(diǎn)，就是能夠維持影片的全彩質(zhì)量下，呈現(xiàn)出立體影片的效果，但這類格式的影片為了將左眼與右眼的影像，同時(shí)呈現(xiàn)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DVD影片格式中，必須損失一半的影片水平分辨率，所以影片的畫質(zhì)與一般DVD會較粗糙一些。</p><p>　　三.雙重諜影影片(side by side)</p><p>　　如果想要欣賞到全彩、高分辨率的影片，那么雙重迭影的格式就是

32、目前最佳的解決方案。這類影片經(jīng)常是由3D軟件運(yùn)算輸出后，透過軟件進(jìn)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兩倍整，所以需要更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)硬件才能夠流暢的播放，尤其是高分辨率的HD格式的3D影片，若沒有頂級PC的支持，要流暢播放是不可能的事情。</p><p><b>　　6 小結(jié)</b></p><p>　　大學(xué)生活在這緊張而充實(shí)的畢業(yè)創(chuàng)作中將要

33、結(jié)束了。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生完成學(xué)業(yè)的標(biāo)志性作業(yè)，是對學(xué)習(xí)成果的綜合性總結(jié)和檢閱，是大學(xué)生從事研究的最初嘗試，是在教師指導(dǎo)下所取得的成果的記錄，也是檢驗(yàn)學(xué)生掌握知識的程度、分析問題和解決問題基本能力的一份綜合答卷。 本文在畢業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)作過程中，在課題的選擇、課題的分析、課題的內(nèi)容和制作過程等方面都做了詳細(xì)的思考和分析，并以自己對畢業(yè)創(chuàng)作的認(rèn)識做出總結(jié)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</

34、b></p><p>　　[1] 周憲.20世紀(jì)西方美學(xué) [M]. 南京：江蘇南寧出版社，1999.</p><p>　　[2].米高峰. 淺談動(dòng)畫短片的劇本創(chuàng)編[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,(41).</p><p>　　[3] 鮑虎軍.計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的算法基礎(chǔ) .[M].吉林出版社，1998.</p><p>　　[4].Calos

35、Baena.我在Pixar的日子.[M].數(shù)碼設(shè)計(jì)，2004,(34).</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　轉(zhuǎn)眼三年的大學(xué)生活即將結(jié)束?；腥鐣r(shí)間飛逝，在此我要感謝我的指導(dǎo)老師XX老師，在平時(shí)上課時(shí)就被他幽默的上課氛圍所吸引，也使我深深的喜歡上三維建模這門課,之前參加上農(nóng)之春文化節(jié)科技創(chuàng)新，他也給了我很大的鼓勵(lì)，支持和指導(dǎo)，而在這次在我寫畢業(yè)

36、論文和做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，XX老師更是給我很多的意見，使我的專業(yè)知識有了很大的提高。也要感謝我的輔導(dǎo)員XX老師。她為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心，在這三年中對我的細(xì)心教導(dǎo)，使我在大學(xué)期間能夠順利地完成各門功課的學(xué)習(xí)。同時(shí)我也要謝謝我的同學(xué)和室友，她們在我遇到困難的時(shí)候，能夠伸出援助之手，幫我走出困境。</p><p>　　在論文選題到搜集資料過程中，從寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情