三维动画建模技术的应用研究
三维动画建模技术的应用研究 【摘要】计算机辅助
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
技术即CAD技术是近几年来发展较快的一个方向。三维动画技术也在社会各行业、领域、日常生活中发挥了越来越重要的作用。从惟妙惟肖的虚拟演员走进变化万千的虚拟演播室,从建筑漫游动画的真实再现到国产三维动画电影莫比斯环的全景动画剖析,无不向人们展示了三维动画技术的强大功能。因此,三维动画建模技术的应用研究为未来三维图形技术的发展指明了方向。
【关键词】三维动画 建模技术 应用研究
随着计算机图像图形、电子技术的发展,以及计算机软硬件性能的飞速提高,生产中的设计
方法
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发生着巨大变化,以前只能靠手工完成的许多设计工作,正在逐渐地被计算机图形图像技术所取代。其中计算机辅助设计技术即CAD技术是近几年来发展较快的一个方向。三维动画技术也在社会各行业、领域、日常生活中发挥了越来越重要的作用。从惟妙惟肖的虚拟演员走进变化万千的虚拟演播室,从建筑漫游动画的真实再现到国产三维动画电影莫比斯环的全景动画剖析,无不向人们展示了三维动画技术的强大功能。因此,三维动画建模技术的应用研究为未来三维图形技术的发展指明了方向。
一、绘画结构分析与建模技术的联系
良好的绘画基础对三维建模是十分重要的,绘画中的素描相当三维世界中的建模,而绘画中的色彩和三维世界中的材质和灯光联系紧密。在三维动画角色建模方面,对于绘画结构的准确把握,是建模准确与否的关键所在,只有很好地掌握物体的结构特征,特别是对于人物动作时肌肉的伸缩变化的规律,才能在动画角色建模中,准确、真实地表达人物的一举一动和音容笑貌,达到艺术创作的需要。
建模的过程开始于结构分析,当我们面对一个复合对象时,可以先设想它是有哪些基本几何体构成的,也许我们可以利用软件所提供的现有的几何体来摆出它的大致形状,细节部分可进行进一步加工。这种思路与绘画前期的打稿画出画面构成是差不多的。
素描结构线的走向是我们制作3D模型早期最应该注意的东西。然而对于一个经验丰富的建模师,他不必总是从头到脚按照这种方法去分析对象,而会根据自己的习惯以最快的速度涉入细节,但是,除了速度的优势外,这种做法可能很难保证网格布局的合理与整体结构的准确。这样,有时候会返工,有时候会停留在某一个棘手的环节,反而影响了速度。对于陌生的对象,不得不重新进行结构分析。所以,对于一个成功的建模师来说,具备过人的分析能力和总结归纳能力是十分关键的。
二、三维软件与建模技术分析
在市场上流行与使用的三维软件很多,在建立几何模型时所用的方法也各不相同,如:Lightware的建模方式叫做MetaNURBS。它通过类似NURBS的线外
点控制结构。但它的基本原理还是基于多边形的,在使用光滑显示之后,仍然可以看到每个网格单元的均匀步长数量。SoftImage和Maya是采用NURBS建模方法的软件。Rhlno是后起来的以NURBS为主的专业建模软件,NURBS是Non,Unlform Rational B-Sptine的缩写,它是一种以数学方程式来定义曲线的方式。3ds Max的几何建模方法主要有多边形(PoIygon)建模、非均匀有理B样条曲线建模(NURBS),细分曲面技术建模(subdivislon Su rface)。因此,针对如此众多的三维软体和建模核心技术,如何科学的选择三维软件及建模技术来表现角色建模中的形态各异的对象,如何高效、准确、合理的运用建模技术是值得研究的内容。
三、游戏场景、游戏角色模型合理化建造
游戏场景和游戏角色模型由于受到网络速度的限制,在制作过程中,我们不能一味的去追求绚丽的三维游戏画面效果,而需要结合网络传输速度与模型文件细节大小的要求,合理的分配角色的网格数量,根据角色在场景中远近、主次等关系,制作出精度不同的三维模型,例如距离游戏玩家较近的游戏角色使用较多的面去表现,反之,距离游戏玩家较远的配景角色可使用较精简的建模手法去完成,也就是说,在游戏玩家电脑硬件速度条件的制约下,力求达到游戏速度与游戏美学的统一。
通常我们提到游戏模型的面数都是指的三角面,而通常在3D软件中所看到的面数都是四边面,一个四边面等于两个三角面。所以通常的办法是将模型先用工具转换为全三角结构后再计算它的面数。从建模的角度来看,通过四边面来表现人物结构更加的完美,毕竟在网络游戏中,玩家看到的不是Max渲染的效果,而看到的基本上是Max操作界面中即时得到的效果。因此在某种程度上说,边越多越影响效果的表达,从角色动画角度上来看,四边面更符合人体肌肉走向的表达,而三角面的表现则容易使人物动作时产生不良的效果。当然有些模型为了面数的节俭,特别是网络游戏中8001~以内的模型用三角面来制作,更便于精确,而8D0以上的模型则四边面表现更为完美,当然也是要尽可能的节省。
四、建筑漫游动画建模优化
建筑漫游动画在国内发展较好,在三维动画制作软件3ds max的帮助下,创建一个动画漫游路径,并最终生成一段三维建筑漫游的视频文件。该动画能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息,将产生实体沙盘模型所达不到的仿真空间效果。而且虚拟城市的各种模型单体及其位置易于修改,通过多媒体创作工具对动画进行结构的调整并加入文字、图片、解说等补充,还可以实现城市信息的查询功能。这些都是传统的方法所无法比拟的。
对于庞大的建筑环境场景模型,如何正确处理人物、树木、道路、楼房、地面设施、天空环境,如何能最优化的建立三维模型,也是我们研究的主要内容。建筑动画的单体模型建模不同于效果图建模。用于效果图制作的模型在外观上应尽可能的详细。每个物体都要建出具体的三维模型,而用于动画中的模型却要根据情况来制作。一般可以按照这样两个
标准
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进行模型的制作:在进行全景浏览、鸟瞰时,因场景中的模型较多,系统处理速度主要决定于场景中所使用的模型总面数,此时应尽量使用粗槐在某些具体的建筑物中穿行或进入其内部时,由于要表现该建筑的细节组成应创建相应的近景细模。无论是近景模型还是远景模型都应严格按照1:1的比例进行制作,它们都需要根据相关建筑的详细图纸资料进
行创建。可以通过扫描仪将平面图处理为数字文件,在3ds max 5.0中将其设置为Top工作视窗(相当于建筑物平面图)的背景文件,根据图纸和尺寸进行平面描线在3dsmax 5.0中将其立面图设置为FrontT作视窗(相当干建筑物前视图)的背景文件,将平面线型通过相关的三维化命令如Extu rde挤压至正确高度后得到该建筑物的三维模型。