前言：中文期刊网精心挑选了三维动画设计论文范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
三维动画设计论文范文1
水利工程建设是一项复杂的系统工程，设计周期长、投资大、主体结构复杂，具有标准化程度低、协同配合要求高等特点，并且专业涉及面广，包括测绘、地质、土木、建筑、机械、给排水等多个专业，各专业之间存在着相互联系又相互制约的关系，且各专业的二维图纸表达抽象，其他专业参照非本专业图纸较难理解。因此，在水利工程展示中采用三维动画表达设计意图具有以下3点现实意义：
1）清晰展示工程建筑物主体结构
三维动画可从多视角将工程建筑的结构、材质、布置准确地表达出来，在模型基础上，能够任意观察坝工、厂房等专业建筑结构。相较于用工程图纸加上说明的表达形式，更能直观地让人感受到工程建筑的形态，突破了二维的局限性。
2）明确展示各专业的设备布置
水利工程厂房专业中布置了电气、暖通、水机等各专业设备，一般二维展示只能根据各个专业的相关图纸作基本位置的介绍，通过数字标高识别各设备布置的高程。通过三维动画展示，能清楚地表达各个专业在真实场景中相互交错的关系，一些本身具有运动工作性质的设备，还能模拟其工作过程并真实地表达出来。
3）直观展示水利枢纽的工作原理及施工过程
通常为了说明重要的技术点，用简单的、示意性的平面图形来反映复杂的原理过程，不容易表达清楚三维空间上的真实内容，而且还要求工作人员具备良好的抽象理解能力和很强的专业知识。用三维动画表现动态的水利枢纽、展示水利工程的工作原理及施工过程等则非常直观而清晰，也是对重点工程项目技术、工艺阐释的深化和重要延伸。
2.三维动画制作流程
三维动画借助计算机对所表现对象的形状、尺寸建立模型以及场景，为模型赋予特定材质，设置模拟灯光，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其他动画参数，通过计算机的自动运算生成一组静态图片，将这些静态图像高速播放，从而产生动态效果，之后添加字幕、图像、音频等效果，最后得到工程演示动画，。实现三维动画流程的Bentley软件模块主要有Architecture、Structural、GEOPAK、MicroStation的渲染模块以及后期处理软件AfterEffects等，可根据需要，结合各软件的优势综合利用。
2.1模型的建造
基于笔者所在单位三维可视化协同设计平台，利用MicroStation基础软件和包括测绘、地质、建筑、结构、管路、电气、暖通、给排水、校审和全生命周期数据管理等涵盖水电设计所有专业的专业模块的强大功能，各个专业能够同时进行模型建造并实时协同。相较于传统建模软件，如Sketchup、3DMAX等更能精准、快速地完成模型建造。利用MicroStation软件的优势，最终能得到尺寸精确、细致、仿真度极高的坝区地形、挡水建筑物、通航建筑物、地下厂房模型、施工场地、公路等工程模型。
2.2材质及灯光的选择
材质的处理，可在MicroStation中的渲染模块用软件自带的材质，也可根据需求，替换任意其他材质，操作简单便捷。三维动画与水利工程建筑物相关的材质种类不多，主要有混凝土、钢筋、石头等。由于水工建筑物的结构较为复杂，但真实场景中材质的同一种色调在三维展示中运用略显单调，并且难以清晰地表现建筑物各部分的衔接情况。为此，对同一种材质也需收集多种颜色或纹理不同的样本。灯光方面，可利用MicroStation中的渲染模块功能可以模拟室内、室外多种光源，表达形式也多样化，如点光源、线光源、片面光源、太阳光源等。各专业结构及布置情况展示的三维动画对灯光的要求并不高，只需确保所展示的建筑物清晰可见，具有少量阴影即可。外部场景则需要对灯光的色彩、强度、衰减、阴影等方面进行详细考虑，以达到仿真效果。
三维动画的最大优点，就是能够多角度查看工程场景，在现实中无法拍摄的角度，在三维动画中能轻松展现，只需在场景中设置好行进路径，并设置相机位置及目标点位置。在水利工程建筑中，室内展示受到建筑布局及结构的影响，可能出现视角被遮盖、行进过程中遇到专业设备阻拦等情况，为了能使建筑及专业设备能更专题研究Special Research好地被观看，有时会根据场景需要，对建筑物进行剖切、隐藏墙体或半透明化处理以达到最佳的展示效果。
2.4渲染输出及后期合成
渲染输出时根据三维动画场景的时间长短，单张图片为一帧，以每秒25帧形成动态效果。MicroStation能进行渲染输出连续的静态图片，渲染则由计算机自动操作。后期合成是将渲染输出的图片素材进行加工处理，添加文字、标注、颜色显示框甚至声音效果等，之后合成AVI、MOV等视频格式的动画，这一步骤主要在AfterEffects后期处理软件及AdobePremiere视频编辑软件中完成。后期合成是水利工程三维动画制作较为重要的一部分，能在三维动态展示的基础上，添加更为清楚的解说及标识。
3.三维动画在水利工程中的实际应用
笔者所在单位根据勘测设计技术市场及业主的需求，于2010年底成立了数字工程中心，其中，三维室主要推广三维可视化协同设计，以托巴水电站、蟠龙抽水蓄能电站等各水利工程项目为依托，在协同平台上利用三维建模，成功地将工程项目从二维转化为三维，模拟出真实、精确的现实工程。在此基础上，将模型以三维动画的形式展示出来，更直观地阐述工程技术原理，促进科研开发与成果推广工作水平进一步提升。
4.结语
三维动画设计论文范文2
【关键词】科普教育；形象化；灵活性
中图分类号：J954 文献标志码：A 文章编号：1007-0125（2015）12-0101-03
一、科普影片的传播目的
“科普”一词，应源于1959年英国人查理斯・波西史诺《两种文化与科学革命》的演讲内容，这是现代社会对于科普开始了解及重视的开端，在以人文社会为主流的时代，这一概念的提出也逐渐发掘了科学于社会发展和人民生活之间的重要联系，因为科学所要普及的即是以人文为主的社会环境。更好的公民科学素养的养成与质量的提升，是促进国家繁荣的重要因素，并可以提供更优质的社会决策和更高质量的个人生活，提高广大民众的科学素养是对未来的投资。目前世界各国推广科普教育的政策虽然各有不同，但是都对科普教育的推广工作非常重视，且不乏积极发展的案例。在欧洲，大多数民众都看好一般科学和技术所带来的好处；根据美国相关机构的研究显示，超过百分之八十的美国民众表示出对生活上具有普遍利益的科学知识有一定的兴趣；在澳洲，大部分的民众也认为，科学技术是改善生活的重要因素。
如何唤起学生对于科学知识的兴趣与学习动力，是近年来科学教育最关注的议题之一。过去科普或科教领域的研究主要关注于学习效率的提升，或改变教学策略对成就表现的影响。然而，推广科学教育的目的是提升学生对科学的学习兴趣，有相关机构调查发现，观众在听完科学知识讲座后，自身在对科学知识的理解和对于相关知识的学习态度及学习兴趣方面有明显提升。科学教育因内容议题广泛，对于科学知识的学习效益研究、学习动机和科学素养等相关议题皆会产生积极影响。
学生在科学、科技知识课程中，能连结科学概念、理解与知识的相关应用，甚至在课程结束后，会持续关注相关议题并统筹所学内容，这就是科普影片所应起到的作用。具体说来，注重科普影片的传播可以达到以下的效果：
（一）大众能肯定科学研究、科学方法、科学精神与其重要性，并能接受及推广这些方法与价值；
（二）吸引更多民众投入相关活动；
（三）促进专业与非专业领域的沟通了解，激发跨领域的新研究。
所以，科普影片的传播目的不仅在于学习科学知识，更重要的是协助对科学的了解，并提升科普议题的关注与学习。科学知识是透过不断辩证、收集数据并评估进而取得发展的，所以，借由科普影片辅助及整合科学知识内容，有助于延续学生在科学领域的认识得到进一步发展。
二、三维动画科普影片的优劣势比较
近些年来，随着科技的不断进步，科普影片的拍摄形式也由过去依靠相机、摄像机实景实地拍摄的单一拍摄方式，转为利用计算机运算三维动画仿真图像的新型科普影片制作方式。那么，这种新型的科普影片拍摄方式相对于传统拍摄方式，到底有哪些优缺点呢？首先我们来探讨优点部分：第一，由于三维动画完全采用电脑进行制作，在制作空间上可以节省许多，只要是能摆放电脑进行创作的地方都可以进行动画制作；而其他的影片制作方式，不管是用拍摄方式还是用手绘方式，除了要有绘画或是制作道具的场地，还需要有拍摄用的摄影棚等工作场所才可以进行制作。第二，利用三维动画方式制作影片，具有高度的制作灵活性，如果有不满意的镜头需要修改，只需在软件中修改原有文件的相关参数即可，使得制作和修改过程变得相对简单；而其他的影片制作方式，一旦出现某个环节的错误，可能就必须重做一次，好比实景拍摄的方式，只要有一个地方出错，可能整个镜头就需要全部重拍，这会使得制作过程变得冗长、繁琐且会消耗更多的资源，拍摄时间上也得不到很好的保证。第三，因为三维动画能够模拟生成复杂的环境场面，比起传统手绘动画能够呈现更大的空间变化和更为逼真的视觉效果，而传统的摄影机或显微镜拍摄的方式因为会受到环境、光线以及器材的影响，使得拍摄过程受到诸多限制，往往效果会不尽人意。随着电脑硬件和软件科技的不断向前发展，三维动画可以呈现出越来越多我们以往无法企及的视觉可能性，从而制作出更为逼真的影像效果。虽然这点有人认为未必更好，但是若纯粹以技术层面来看确实是一种进步。第四，三维动画制作方式能够节省更多的制作成本，因为不需要大量的人力物力的介入，在资金有限的情况下，只要有一台中等配置的电脑便能够开始制作工作，而传统拍摄方式除了要将画面用相机或是摄影机拍摄下来，还要将拍摄素材送交后期剪辑以及合成部门进行画面的后续处理，而现在这些步骤在三维动画制作的流程里可以在同一台电脑上完成。
在探讨要三维动画的优点的同时，我们也应注意到利用三维动画方式制作科普影片也存在一些缺点和问题。第一，是所有利用电脑进行动画制作的方式下普遍存在的问题，就是过度依赖电脑使得资料的保存方式限于电脑硬件之内，一旦电脑硬件出现损毁，辛苦创作的数据资料很有可能一瞬间化为乌有。第二，也与过度依赖电脑有关。由于制作过程全部或大部分透过电脑完成，软、硬件之间的配合就显得尤为重要。一旦软、硬件之间出现不兼容的情形便会出现制作过程的停滞。例如：当制作过程是由多人共同担当，并非个人独立制作时，一旦所用的制作软件不相同或是版本不同的时候，就有可能出现文件无法相容，导致制作过程停滞的情况。尤其是多人参与制作时，这是经常出现的、非常麻烦的问题。第三，是与电脑硬件配置情况有关。虽然理论上只要电脑能安装三维动画制作软件，就可以进行影片的制作工作，但是实际制作中如果电脑硬件设施过于老旧，即便是软件能够安装，也很难正常使用。这个问题也会影响到将来图像的输出以及最终影片的完成时间。硬件设备的落后，使得相对的图像运算需要花费更多的时间去完成，这会直接导致影片制作效率低下和制作成本的增加。
三、生物三维动画科普影片的特性与制作流程
传统生物学教学影片注重知识化、通俗化和形象化，将艰深难懂的生物学知识和生物学技术普及给社会大众。随着时代的发展和生物学教学模式的转变，新世纪的生物学科普影片除了要继承传统生物学科普影片的现有特征以外，还应探索面临的新形势、新内容和新问题，并以此指导生物学科普影片的创作工作。
随着音视频技术和媒体传播方式的变迁，利用传统方式拍摄制作的生物学科普影片从画面效果到视频内容方面，已远远不能满足当今人们对于生物科学知识学习的渴望。近年来，由于三维动画技术的精确性、真实性和无限的可操作性，被广泛应用于影视、教育、军事、娱乐等诸多领域。利用三维动画仿真技术制作的影片能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多观众的欢迎。在国外，三维动画仿真技术也被广泛应用于生物学教学影片、科研及科普等多个领域。那么，国内生物三维动画科普影片的制作与发展现状又是如何呢？针对这个问题，我们的科研小组做了一系列的调查，结果发现：首先，尽管生物学研究领域特别是教学方面极度需要相当数量的三维生物学动画科普片的片源，但是国内却没有一家机构能够专业从事此类影片的制作，制作流程和技术表现特质的研究方面仍属空白；其次，国内目前对于生物学科普影片的制作方面，仍然大多以电子显微镜或相机拍摄到的真实图片或视频为主，因为现实摄制条件的限制和软硬件方面的制约，这种传统拍摄方式得到的影片效果往往不尽人意；最后，国内现在三维生物学动画科普片的来源，主要是依靠采购国外仅有的几家相关制作机构制作的片源，影片价格高居不下，内容也不甚丰富，而且品质良莠不齐。
通过以上的调查结果我们不难看出，目前我国生物科普影片的制作中在牢牢把握科学性的同时，必须考虑当今受众的需要――只有观众喜闻乐见的科普影片形式才是“优质产品”。三维动画具备不受时空、结构与尺度限制的特征，能以逼真的图像表现无法实拍或者具有危险性的生物生活环境或身体内部构造，使用三维动画技术能真实、清晰地展示想要表达的生物对象的每一个细节，可以在小规格时段内模拟出实际发生过程漫长的生物研究过程，并可以突破物理屏障，深入对象内部结构进行“拍摄”，也能够轻松模拟在显微镜条件下难以拍摄到的对象外形和运动，适宜表现那些强调真实感、空间层次感的复杂研究题材，其制作修改灵活性较强，画面质量能得到很好地控制，以上特点使得三维动画将成为今后一段时间生物科普影片表现的主要手段和趋势。
生物三维动画影片的制作过程依照制作团队人员的数量和制作成本的不同会有一些差异，但是其整体的制作流程大体相同。本文以笔者制作影片的过程为例，大致将生物三维动画科普影片的制作流程总结并划分为：前期制作阶段、动画中期制作阶段和后期合成阶段等三大步骤。
（一）前期制作阶段
这一阶段主要将影片的构思、文献收集过程中的生物物种、生活习性和细胞结构特点等资料，透过与生物科学专家的不断沟通交流，取得科学层面上的建议与确认，并充分结合三维动画制作的特点，由故事大纲延伸出完整的文字剧本及基本美术造型设计方案，包括整体画面风格设计、生物造型设计、色彩气氛设计等步骤，然后将细化的文字剧本给予镜头语言，制作成完整的画面分镜头台本，即完成影片的前期制作阶段。
（二）动画中期制作阶段
这一环节主要将完整的前期美术设计方案依照设计完成的图样，进行诸如三维数字模型搭建、材质贴图、骨架绑定等工作，之后再进行生物角色的动画设计、三维虚拟镜头运镜、灯光、特效等方面的设定与测试，最后进行全片三维图片序列素材的渲染输出解算工作。
（三）后期合成阶段
主要通过后期制作软件完成图片序列素材的剪辑与画面效果调整处理工作，调整好画面的节奏与色调，并对照画面影像来制作影片中的全部字幕，最后将视频进行完整输出，得到最终成片。
以下便是笔者总结归纳的整个三维动画科普影片的制作流程图，如图1所示：
尽管目前国外已经有关于三维生物学动画的制作案例，然而，这在我国生物学研究界的应用至今仍然处在起步阶段。研究三维动画在现代生物学研究活动中的运用，能够使三维动画更好地服务于生物学研究和其他相关科研项目，为生物学科研与科普活动的发展带来新的契机。
参考文献：
[1]彭国华，陈红娟编著.3ds Max三维动画制作技法（基础篇）[M].科学出版社，2009.
[2][美]葛詹尼加等著.周晓林，高定国等译.认知神经科学――关于心智的生物学[M].机械工业出版社，2011.
[3]毛松午，李艺康，顾洁燕等.美国IMAX医学科普电影《人体奇迹》给我们的启示[J].中国医学教育技术，2010（6）.
三维动画设计论文范文3
关键词：MAXSript；勾线效果；晕染效果；合成效果；彩墨效果
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 21-0000-03
近几年是中国不平凡的几年，“中国热”现象持续升温，中国特色动画形式——水墨动画经历辉煌、沉寂之后，以三维技术的形式再次吸引了大家的眼球。
传统水墨动画曾因难度大、耗时耗力而难以为继，三维水墨技术将水墨动画的难度一再降低，但水墨动画并没有普及，而水墨效果的模拟已经成为制约水墨三维动画发展的拦路虎。
水墨风格效果仿真的处理方式主要为两类：一类是基于物理原理的模拟，另一类是基于图像特征提取的模拟，以及再现。第1类方法的特点是绘制，以原画绘制为主体，水墨效果以位图为材质基本元素，效果好，但缺点是非常耗时。第2类方法的特点是更加快速，但绘制效果不如前者逼真，且开发技术难度大。
从制作动画的角度考虑：使用第1类方法需要大量原画人员，且只能进行离线渲染；使用第2类方法渲染速度快，适合应用于网络游戏及动画领域。
如何更好的拥有渲染速度快及技术难度低一点的水墨效果设计方法，是一个值得研究的问题。
1 MAXScript脚本开发技术
3ds Max作为国内用户最多的三维动画设计软件，大受用户欢迎，然而其三维脚本插件技术却鲜为人知。近几年各高校动漫专业遍地开花，动漫学习者人数每年逐次增加，而知道或者听说过MAXScript的却寥寥无几。对于熟悉3ds Max的人来说，脚本绝对可以带给大家全新的理念。
1.1 艺术设计群体脚本开发技术分析
一部动画片是否“好”，不在于其所使用的是什么技术，技术故事画面和情节能否打动人才最关键。真正好的动画片，靠的是故事本身的感染力和情感诉求与观众产生共鸣。作为其表达情感的一种方式，如何更好地利用现有技术来为展现画面感染力服务，是设计者最关注的。动画艺术设计者可以没有很好的“高深”技术编程能力，但一定需要具备发现美、展现美的能力。因此，艺术设计者往往会将更多的精力用于后者的培养，应用编程技术来开发作品的能力则一般较低。
而三维动画或为了达到更真实更具美感的效果，或为了更快速而有效的完成某一特效，需要更多功能强大的应用软件或插件来实现。
然而CG设计行业的现状是，插件设计者与一线的艺术作品设计者交集较少。尤其国内，插件开发者一般从事图形学和三维重建等的研究，而作品设计者一般是艺术设计专业人才[1]。如何将艺术创作和需求的插件设计结合起来，使基于插件开发的群体更好地把握所需特效的精髓，是需要解决的一大问题。
1.2 MAXScript脚本特征分析
MAXScript脚本语言最大的优势——易学易用。MAXScript非常适合没有编程基础的大众用户特别是艺术设计类用户学习。因为它的语法格式和规则非常少。MAXScript脚本语言除了能把脚本做成工具栏的按钮以外，还可以通过命令行窗口将用户在3ds max用户界面中的操作转化为MAXScript脚本。
脚本语言必须具备的特点——功能强大。MAXScript语言具备一般程序语言的普遍特点，而且几乎可以实现所有3ds max界面下的交互操作。MAXScript完全基于OpenGL以及VC核心制作，功能强大。如果能好好利用MAXScript，完全可以在3ds max里实现许多MAYA等工具的优势功能。
与国内应用最广的三维动画软件3ds max——融合最好。MAXScript是3ds max内置脚本语言，是3ds max软件最好的表达式和插件编写工具。MAXscript很好地融入到了3ds max用户界面中，可以将脚本集成为程序面板、卷展栏、浮动窗口或者工具栏中的一个按钮，也可以用来扩展或替代对象、修改器、材质、贴图、渲染效果和大气效果的默认设置界面。
1.3 MAXScript脚本开发技术应用
3ds max中的插件又称作外挂滤镜（Plug_in），3ds max允许用户对软件功能进行重新卡发，对软件功能进行扩展和完善。因此，3ds max中已有的外挂滤镜，大部分可以重新被扩展，或重新定义——在MAXScript脚本语言中这种能力被称为“规划移植”[2]。
MAXScript并不能对所有的插件进行新对象的扩展，部分插件类型限制只能对已有的插件进行功能性扩展，如本插件中需要用到的贴图插件。还有个别插件类型暂时还被限制扩展。在编写MAXScript插件时必须指定对应的插件类型，才能调用该插件类型的相关属性。
MAXScript脚本文件大致可分为3种类型：程序型脚本（.ms）、插件型脚本（.ms或.dlx）和宏脚本（.mcr）。
根据类型的不同，文件名和所使用的方式也有所不同。3ds max软件本身提供了很多脚本范例，都可以直接使用，有些非常优秀。另外，国外的一些脚本网站也提供了大量的免费或收费脚本。
3ds max脚本扩展名为*.ms，可以使用记事本来编辑脚本另保存为*.ms，3ds max内置有一脚本编辑器，通常使用这种方式来编写脚本。
MAXScript脚本语言因其语法格式和规则非常少，操作相对简单，适合没有编辑基础的用户。国外有不少免费学习网站，同时还有不少优秀的免费插件开源，对于学习MAXScript脚本语言有较大的帮助。
2 基于MAXScript的水墨效果仿真
水墨笔触的特点遵循了中国特色艺术特点，所谓“大音希声，大象无形”，描述的是一种和自然融为一体的境界[3]。水墨笔触就是一种墨水与宣纸融为一体，墨的浓淡、宣纸不同位置对墨水的吸收自然呈现，仿佛自然存在于宣纸上，没有刻画痕迹的特殊笔触，对水墨笔触的模拟难度是可想而知的。
ChineseMaterials水墨材质插件是对水墨晕染[4]与勾线效果[3]的仿真设计。通过MAXScript脚本语言对3ds Max的标准材质插件进行扩展，得到本插件。插件功能模块如图1。插件功能结构表如表2。
由于两部分功能是独立存在的，所以，对造型的笔触描述可以根据实际场景进行部分效果的模拟，如有些造型不需要勾线效果，只注重内部墨水的自然晕开，就可以只应用“晕染效果”功能直接设计对应材质。
3 仿真效果算法设计
ChinesePainter插件主要实现了对水墨笔触的模拟，通过材质实现模块的“勾线效果”、“晕染效果”、“合成效果”、“彩墨效果”四个子模块，实现了对水墨效果和彩墨效果的模拟。
3.1 “晕染效果”效果仿真
水墨材质插件ChinesePainter 的“晕染效果”模块是本插件的核心部分。主要用来调制水墨材质的内部墨水晕开的效果。具体设计算法如下：
Step1 设置材质的不透明度贴图为衰减贴图。通过设置衰减贴图的颜色、类型、衰减方向并调整混合曲线，得到衰减效果。
Step2 设置衰减贴图1为渐变坡度贴图。通过指定渐变坡度贴图参数的标志1、2、3及渐变类型、噪波相关参数，得到渐变效果。
3.2 “勾线效果”效果仿真
“勾线效果”模块主要用来模拟外部轮廓线。水墨动画中也有不描绘外部轮廓的造型，所以“勾线效果”模块为可选项。
本程序段的编写具体对材质进行的设置与“晕染效果”类似，不同之处在于参数值的变化。
3.3 “合成效果”效果仿真
“合成效果”部分主要实现“勾线效果”和“晕染效果”两种效果的混合效果，用户需要先设置“勾线效果”和“晕染效果”两种材质，通过“合成效果”按钮指定合成材质的基础材质为“勾线效果”材质，再指定材质1为“晕染效果”材质，即可实现两者的合成效果。
当然，在不同的用户需求下，合成效果的使用情况会有所不同，对于不同动画造型，可能出现部分使用合成效果，部分只取勾线效果或晕染效果一种效果的情况。因此，合成功能当根据实际情况使用。
3.4 “彩墨效果”仿真
“彩墨效果”部分主要实现用户对彩色对象的设置需求，如水墨荷花中的荷花等，自然界的许多动植物都可以调制彩墨效果。
Step1设置材质的不透明度贴图为衰减贴图。设置衰减贴图的color1、color2和curve曲线，并指定衰减贴图的map1为渐变坡度贴图，实现衰减效果。
Step2 设置渐变坡度的渐变参数，如：flag1、2、3的位置和颜色，并设置渐变类型和对应噪波参数，实现渐变效果。
4 实验结果
本文使用上述方法，利用MAXScript设计了Chinese painter水墨材质插件，对多个静态造型进行测试，均达到较真实仿真水墨效果。为了验证将其应用于动画、游戏及其他数字娱乐产业的可行性，而进行了实时动画的制作。本文使用3ds max设计了一个简单茶壶模型，对茶壶模型分别进行了三种水墨效果的渲染。并制作了一部水墨效果动画短片，对其中的花朵应用彩墨效果进行了渲染，渲染窗口大小为800*600（pixel），模型水墨效果仿真如图4，其中图4（a）为晕染效果仿真，图4（b）为勾线效果仿真、图4（c）为合成效果仿真，图4（d）为彩墨效果仿真。
5 结束语
水墨动画作为极具中国特色的动画形式，在经过三维技术重构以后，以全新的形式再次吸引世界的眼球，然而三维水墨技术的开发难度大，本文提出一种基于MAXScript脚本的水墨材质设计方法，操作简单易学，并开发对应的设计插件，可以快速自动生成默认的水墨效果，同时提供自定义模块，供广大艺术设计工作者参考使用。
参考文献：
[1]何芳.基于GPU的3D水墨动画技术研究[D].天津大学硕士学位论文.2008.
[2]王华.3ds MAXScript脚本语言完全学习手册[M].北京：北京科海电子出版社.2006：755-759.
[3] 鲍海燕.从3DS MAX软件到三位动画产业[J].硅谷.2008，（24）：194-195.
[4] Bousseau A， kaplanM，Thollot J，et al.Interactive watercolor rendering with temporal coherence and abstraction[C]//Proceedings of the 4th International Symposium on Non-photprealistic Animation and Rendering.New York：ACM Press，2006：141-149.
[5] Luft T，Kobs F，Zinser W，et al.Watercolor illustrations of CAD data [C]//International Symposium on Computational Aesthetics in Graphics，Visualization and Imaging.Lisbon：Eurographics Association，2008：57-63
三维动画设计论文范文4
作者：周宇 单位：武汉软件工程职业学院艺术设计系
在教学过程中他们互有长短：从相关专业转过来的动漫教师具有一定的教学技巧，特别擅长于“生产线式”入门级的教学，但是对于深层次的动漫制作技术往往不是很在行，实际操作能力略显劣势；而另一部分从动漫企业聘请过来的业务骨干，有着最新的实践操作技术却缺乏必要的教学技巧，技术层面过硬、知识层面欠缺，课堂上难以调动学生的积极性与创造性。教学。现今的高职动漫教育是延续传统的高职教育模式，过分强调动漫作为艺术的属性，忽视商业的客观要求，忽视和市场的对接，因而无法满足社会的需求，这种教育体制下培养出来的高职学生，想法虽多但实践能力弱，适应市场的能力较差。学生对动漫专业没有一个正确的思路，没有对该行业进行应有地思考，对自己在动漫生产流程中所能够从事的工作性质缺乏清醒的认识，也就谈不上在动漫创作中的参与性与创造性。针对目前高职院校动漫教育的发展现状，要想更好地促进高职学生就业，改变动漫产业发展与高职人才培养之间的供需失衡问题，我们还须从“一定三教”进行探索与改进。
定位要“准”。笔者在此文中始终讲的是动漫，而不是动画，“动漫无限性”决定了动漫应用领域的广泛性。高职教育相对本科教育应更加注重职业技能的培养，即培养掌握专业系统知识，具备较强岗位实践能力的高素质技能型专门人才；换言之，可以说培养的是一线的“蓝领工人”，他们应以美术绘画基础和软件的实际操作能力为主，对于动漫的艺术和理论教学不作为主体，以短、平、快的模式培养一批社会实用型人才。并根据社会需求，结合本校自身的办学特点和定位进行岗位分类，针对不同岗位的培养对象制定不同的培养目标，如影视动画专业就着重在影视作品的创意、设计、制作等方面，动漫设计与制作就着重在二维动画设计与制作、三维动画造型设计与建模、多媒体软件动画设计方面，不求全但求精，除了基础课程外，起码应该保证三分之二的时间在实践教学上完成，学生毕业后可从事的岗位有影视制作公司、动画制作公司、广告公司等，只有相对本科类院校进行差别化培训才是高职动漫学生的出路。
教材要“精”。要积极推行对工作过程系统化、标准化课程的开发和建设，即由与高职动漫教育职业相关的职业行动体系中的全部职业“行动领域”导出相关的“学习领域”，再通过适合教学的“学习情境”使之具体化。简单地说，工作过程系统化课程开发模式的基本框架是：动漫工作任务分析动漫行动领域归纳（教学计划）动漫学习领域转换（课程开发）动漫学习情境设计（教材开发与教学方案设计）。这种教材的编写模式可以打破长期以来形成的学科性知识体系，遵循职业成长规律和认知学习规律，实现高职动漫课程“知识的工作过程系统化”的排序方式。就教材体系的构建来看，高职院校动漫教材的开发还要着重发挥各动漫公司、企业等相关教、产、研的优势，把企业项目和成功的订单式培养案例融进教材中去，共同致力于对动漫基础原理、动漫制作技法、动画运动规律、动画短片制作以及动漫市场策划和动漫品牌运营等一系列相关教材的开发，唯有如此，才能对高职院校动漫专业的长足发展提供恒久有力的理论支持。
教师要“能”。首先学校要制订教师培养培训计划，加强教师专业技能和实践能力培养。其次，坚持定期选派专业教师到动漫行业、企业实习或挂职锻炼。再次，从动漫企业引进能够从事教学工作、生产技术过硬的工程师、技师做专业教学的专兼职教师。最后，建议设立以专业教师为主的工作室制教学模式。教学要“活”。一要“活”在课程设置上。将课程设置为几个主要模块的课程结构,使其具有较强的开放性,保持课程的最佳适应性、适用性与适当性。二要“活”在培养模式上。在教学中要以学生兴趣和专长为本，明确毕业创作、毕业论文和将来就业的方向，形成一套切合实际又能考虑学生的个性特长与兴趣爱好的人才教学培养模式。三要“活”在校企合作上。按照“学院对接区域、专业对接产业、学生对接职业”的建设思路，探索“职业道德+职业技能+就业创业能力”的人才培养模式。总而言之，高职院校动漫教育的方式可以多种多样，应该结合高职动漫教学中的实际存在问题，在努力提高教师自身教学水平的同时，采取科学实际的教学方式，为我国动漫产业的发展培养大批高素质的技能型人才，毕竟就业才是硬道理。
三维动画设计论文范文5
关键词：计算机动画；动画生成；自然语言理解
我国最先利用媒体制成动画并放映出来是在电视机出现后的几年内，而现阶段动画经过了多年的发展，已经开发出了多种形式，像是动漫游戏、科学实验、仿真模拟以及动画的电影广告等[1]。动画生成技术在90年代被提出的，其也就是将具有人工智能的技术运用到动画生成的过程中，但是当时的动画生成技术还是非常的不成熟，其动画角色、动画效果都不够真实，因此到了2003年开发出了一款新版的动画自动生成系统。
1 人工智能在动画中的应用
1.1 通过自然语言指令驱动的动画
⑴自然语言中的Ulysse是可以让用户在使用的时候，将自然语言在虚拟的自然环境中进行浏览的商，而其包含的项目主要有语法分析器，也就是对输入的文字进行解析；语义模块，对输入文字所包含的含义进行了解；语言到虚拟实体的映射器，也就是手柄的作用，通过这几项功能就可以让用户在既定的规则里构造出动画，并在这阶段上建立一个语音识别系统，方便用户在使用的时候可以自动的将语言输入进去[2]～[3]。
⑵第二个是自然语言中的Person，该项目是可以让用户对动画的虚拟角色进行人格化，也就是对动画中的人物配上具有智能化的对话形式，像是动漫游戏中的NPC的对话形式就是采用自然语言中的Person。
⑶自然语言中的Nautilus，用户主要是可以通过口头命令的方式，让用户可以对已经播放过的图片或是影片进行自动回放，这就像是游戏中的录像，该项目就是采用Nautilus进行执行的。
⑷自然语言中的Animation from Natural Language Instruetions，可以说是将上述三种语言进行结合的一种语言，简称为AnimNL，运用该种语言可以将模拟动画人物的肢体动作、语言表面以及声音进行结合，而这一项目包含了知识库中的大部分功能。
1.2 模拟人类对话的动画形象
为了能够使得动画中的人物形象与人类更为接近，因此对于动画人物上必备的要求，首先就需要有逼真的人物形象，而人物形象中就必须包括人类所特有的动作、说话的声调以及面部的基本表情、可以与人类进行交谈的语言能力，也就是交谈的能力；对于社交能力的认知和感知能力，一旦有交往请求，就应当立即的进行处理。而该系统主要包括了命题性的、交互性的，并将这两方面进行合成，从而研制出能够与人类进行对话的角色，最简单的有模拟练习中的提醒，最难的可以说是目前最受欢迎的《阿凡达》中的角色。
1.3 交互式故事系统
交互式故事系统进行划分，可以分为两种，分别是故事图与模拟世界两种类型，而如果将二者单独列出，是不能够作为一个独立的交互故事的。交互式故事系统主要是让用户当这个故事的关键人物，从而通过用户的主观能动性来确定或是取消系统当前的行为，而后根据系统角色设定，对角色进行进行控制，而控制的行为主要包括整个故事的情节或是角色的一系列的动作序列。
1.4 角色语音和面部表情的自动生成
在新版的动画自动生成系统中，是可以将角色的个性、情感状态以及动作通过Byrne的输入，可以自动进行完成。
1.5 动态实时摄像机的自动控制
在目前的计算机技术中，为了能够捕捉到虚拟三维环境中的事件，而这就需要对摄像师系统与电影摄影知识的双重了解，并将其进行总结。虽然动画是依靠关键帧来维持的，但是也是需要有镜头之间的排序和转换的情况。当一组摄像机进行拍摄的时候，那么就需要了解下一组镜头进行转换的时间以及位置，这样才能够拍摄出好的拍摄效果，如果一旦出现了什么问题还可以进行微调。
2 案例分析
为了能够更为直观的对全过程计算机辅助动画自动生成的过程进行了解，下面本文将以《龟兔赛跑》为例，将这则故事由该系统最终自动生成动画，经过粗略的计算，其主要有五个步骤。⑴用户需要对《龟兔赛跑》整体的故事文本有一个基础的了解，之后再采用自然语言对其进行叙述；⑵要对《龟兔赛跑》的整体故事情节进行了解，也就是对每一段的故事情节进行充分的了解；⑶将《龟兔赛跑》整个故事进行划分，将其作为一个分场景的剧本；⑷将《龟兔赛跑》分为分场景的剧本之后，对每一个场景的动画角色的设计、背景的涂鸦以及动作的设计进行详细的表述，并要与每一段的时间吻合；⑸最后一步将《龟兔赛跑》中所有的步骤进行组合，并在动画素材库以及声音库中将其进行结合，从而生成一步完整的动画。
[参考文献]
[1]敖丽敏.交互式过程性知识表示与获取及其实现的研究[D].中国农业大学.2009.
三维动画设计论文范文6
HTML5将成为HTML、XHTML以及HTML DOM的新标准。HTML的上一个版本诞生于1999年。自从那以后，Web世界已经经历了巨变。HTML5仍处于完善之中。然而，大部分现代浏览器已经具备了某些HTML5支持[4]。
1 程序设计中所引用的关键技术介绍
1.1 HTML 5的Canvas元素
HTML5的canvas元素使用JavaScript 在网页上绘制图像。相当于画布，它是一个矩形区域，您可以控制其每一像素，canvas拥有多种绘制路径、矩形、圆形、字符以及添加图像的方法。我们可以通过下面语句创建并规定canvas元素的id、宽度和高度：
canvas 元素本身是没有绘图能力的。所有的绘制工作必须在JavaScript 内部完成：
上述这段语言完成了在canvas中绘制一个红色的矩形。
1.2 webGL中的可编程处理器
WebGL中引用了OpenGL es2.0的可编程处理器，这也是webGL的关键所在，即顶点着色器和片元着色器，所以接下来本文详细论述了可编程管线是如何对数据进行处理的。
1.2.1 可编程管线的具体流程
图1描述了顶点着色器和片元着色器在可编程管线中的具置以及整个API的调用顺序，这个示意图也向我们展示了可编程管线的流处理本质：数据流从应用程序到达顶点处理器，然后到达片元处理器 ，最后到达帧缓冲区[3]。
1.2.2 着色器的数据处理
首先来介绍一下着色器中所使用到的几种限定符：
Attribute：用于经常更改的信息，用于从应用程序到顶点着色器所传的数据。
Uniform：用于不经常更改的信息，用于顶点着色器和片元着色器。
varying：用于从顶点着色器传递到片元着色器。
Const：用来声明非可写的编译时常量变量。跟C语言相同。
顶点着色器所操作的是输入的顶点值与其相关联的数据。它可以用来执行顶点变换，发现变换以及规格化，纹理坐标生成，纹理坐标变换，光照等。
比较简单的顶点着色器程序代码如下：
片元着色器是一个处理片元值及其相关数据的可编程单元。片元着色器用来执行传统的图形操作，例如在插值得到的值上的操作，访问纹理，应用纹理，雾化，颜色汇总等等。此外光照也可以选择在片元着色器上进行，而且效果会比顶点着色器要好一些。片元着色器不会取代在webGL像素处理管道的后端发生的固定功能图形操作，例如覆盖、像素所有权测试、剪切、点画、alpha测试、深度测试、模板测试、逻辑操作等等。对片元着色器的主要输入是插值得到的易变变量（内置的及用户定义的），它们是栅格化的结果。用户定义的易变变量必须被定义在片元着色器中，并且它们的类型必须在顶点着色器中定义的类型相符。此外，需要注意的是再片元着色器中是没有属性变量的定义的[5]。
比较简单的片元着色器程序代码如下：
图2介绍了顶点着色器和片元着色器中的整个数据处理流程。
1.3 着色器与程序对象的链接
图3展示了在webGL的执行环境中是如何处理webGL着色器与应用程序的链接的。应用程序通过构建的对象调用API函数与webGL进行通信。利用gl.creatShader创建着色器对象，之后应用程序可以通过调用gl.shaderSource来提供着色器的源代码。使用这个命令可以向webGL提供包含着色器源代码的字符串。将着色器源代码加载到着色器对象中后，可以调用gl.compileShader来编译它。“程序对象”是webGL管理的一种数据结构，它由gl.creatProgram创建，它充当了着色器对象的容器。应用程序需要使用命令gl.attachShader将着色器对象附加到一个程序对象上。之后通过调用gl.linkProgram可以将编译好的着色器对象链接到一起，链接步骤会解决着色器之间的外部引用，检查顶点着色器与片元着色器之间的兼容性，向一致变量指定内存位置等。其结果就是产生一个或多个可执行代码，通过调用gl.useProgram就可以将它们安装为webGL当前状态的一部分。这个命令会在顶点处理器和片元处理器上安装可执行代码，以便用它们来渲染之后的所有图形图元。
执行着色器的程序代码如下（以顶点着色器为例）：
var shader;
var shaderProgram;
shader = gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);//创建顶点着色器对象
gl.shaderSource(shader, str);//加载着色器源代码
gl.compileShader(shader);//编译着色器源代码
shaderProgram = gl.createProgram();//创建程序对象
gl.attachShader(shaderProgram, shader);//将着色器对象附加到程序对象
gl.linkProgram(shaderProgram);//链接着色器对象
gl.useProgram(shaderProgram);//安装可执行代码
2 模拟太阳系的动画设计
绘制太阳系的动画图像大致流程图如图4。
其中前四个过程在前面讲的关键技术中已经详细阐述过，现在我们从初始化缓冲区开始阐明，初始化缓冲区时要给顶点位置，纹理坐标，法向量坐标，索引坐标分别设置缓冲区，比如初始化顶点位置缓冲区的代码如下：
sunVertexPositionBuffer = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, sunVertexPositionBuffer);
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array(vertexPositionData1), gl.STATIC_DRAW);
unVertexPositionBuffer.itemSize = 3;
sunVertexPositionBuffer.numItems = vertexPositionData1.length / 3;
初始化纹理时最重要的是要设置纹理环境，也就是设置合适的纹理参数，代码如下[1-2]：
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.LINEAR);
gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR_MIPMAP_NEAREST);
如何实现动态过程这一步是在绘制过程实现的，比如代码：
mat4.rotate(mvMatrix, degToRad(moonAngle), [0, 1, 0]);
这一命令实现的是让整个坐标系沿Y轴旋转moonAngle角度，moonAngle这个变量的值会随着系统时间的增加而逐渐增加，所以再次绘制时转动的角度又会变大，这样便实现了图像的动态过程。图5描述了在网页上运行的模拟太阳系动画图像。
3 结论
本论文通过描述webGL的工作流程介绍了如何基于webGL和Html5实现网页3D动画图像，通过论证，WebGL完美地解决了现有的Web交互式三维动画的两个问题：第一，它通过Html脚本本身实现Web交互式三维动画的制作，无需任何浏览器插件支持；第二，它利用底层的图形硬件加速功能进行的图形渲染，是通过统一的、标准的、跨平台的OpenGL接口实现的，可移植性好。所以webGL的发展前景是可想而知的[6]。
参考文献：
[1] Wright R S.OpenGL Super Bible[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[2] Shreiner D.OpenGL Programming Guide[M].北京:机械工业出版社,2008.
