《664524418毕业设计（论文）3D MAX计算机动画在教学领域的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《664524418毕业设计（论文）3D MAX计算机动画在教学领域的应用.doc（21页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、开篇计算机动画在教学领域的应用是这几年开始的，主要用于辅助教学和辅助训练，可提高学生的感性认识，使枯燥乏味的教学寓于生动、有趣的动画之中。尤其在自学与教学领域的应用，由于现在的一些课程太复杂，抽象，无法向同学演示，这对于学习者还是教育者都是个问题，网络教学，计算机动画用于辅助教学和辅助训练适时解决了这个问题，应用三维建模，将无法带到课堂的训练，演示用计算机实现。在课上老师可以形象教学，将难以理解的课程变的简单，课下同学可以将自己理解不好的地方反复听，反复理解便于复习，牢固掌握，提高学习效率。 本文详细的阐述三维在现在生活中的应用状况，发展前景和主要的实现手段。作者最终选择3D MAX作为实现方
2、式，着重的讲述了3D MAX的优缺点和如何运用3D MAX制作自控元件的三维模型。 关键词：3D MAX；建模；自控元件；发展ABSTRACT The application of computer moving pictures in education field has begun from recent years. The main use is to assistant teaching and training which can improve the students perceptual knowledge, making tedious teaching imply in
3、 the vivid and amusing moving pictures. The application in self-education and teaching is particularly important, for some current course are too intricate and abstract ,and cant demonstrate to students, all that is a problem to either students or educators. The network-teaching ,computer moving pic
4、tures used for assistant teaching and training resolve this problem just in time. It uses three demons to set up the models, brings the training and demonstration which cant be taken to the class, and makes it realize through the computer. In class, teachers can teach lively, making the puzzle cours
5、e become simple. After class students can listen to where he hasnt comprehended very well again and again, and doing that is good for revision, firm master, and can improve learning efficiency. This paper has elaborated in detail the application of the three demons in modern life , the development p
6、rosper and main means to carry out. The author eventually choose 3D max as the carrying out means, emphasized the advantages and disadvantages of 3D max, and how to use 3D max to make three demon models of automatic component. Key words: 3D max; model ; automatic component；develop依据2010年初，阿凡达的热映撬动了全
7、球的电影市场，一股呼啸而来的3D热潮瞬间席卷全球，几乎所有家电企业都开始一窝蜂地要迈进3D市场，争先恐后的推出3D产品因此，2011年也被业内人士称为我国3D技术的突破年。但是纵观全球尤其是我国家电行业的3D发展现状，笔者以为，追赶潮流，打3D的口号忽悠市场是目前3D产业发展的最大问题，3D是个好东西，但是如果观众过了新鲜劲，又没有持续的创新和发展力，3D会一直火爆下去成为新一代的主流视觉技术吗？ 笔者近期关注了松下等国际家电巨头的3D发展战略后认为，解决这个问题应该只有一条出路，即产业链条化的发展。近期，松下等国际家电巨头在好莱坞设立技术中心，推动国际3D协会设立亚洲委员会，推3D人才培养，
8、发力链条化的发展，从内容制作到技术推广、人员培训再导最后的终端设备。反观国内，大部分家电企业都将注意力放到终端设备的研发上，但是，终端设备做的再好，如果没有统一的行业标准，没有丰富的3D内容支持，3D设备很快就会成为消费者追赶时髦的牺牲品，严重了，会葬送这个产业的发展。 什么是3D？3D是英文“Three Dimensions”的简称，中文是指三维、三个维度、三个坐标，即有长、有宽、有高，换句话说，就是立体的，是相对于只有长和宽的平面（2D）而言。 目前全球3D产业发展良莠不齐，好莱坞已经形成了完整的3D技术产业链，韩国的拍摄团队和技术则非常专业，日本的3D在以松下集团为主的企业推动之下，取得
9、了全方位的发展，而我国3D技术基本是成散点状分布，各自为营研发、开拓，尚未形成气候。因此，国内很多都是通过与好莱坞3D技术团队合作，引进国外的专业拍摄团队，从而保证所拍摄作品的质量。即便是这样，我们推出来的3D产品并不吃香，3D在国内的发展也还是萌芽阶段是不争的事实。 在当前的状况下，国内很多3D人已经开始吃到苦头了，他们可能投入了高昂的制作成本，结果却收获不了相应的果实。而在另一个方面，家电行业虽然已经喊出了3D电视的口号，但是真正在实施的却为数不多。无论是电影还是电视都只不过是在炒作一些概念化的东西。并没有一步一个脚印的整体推进中国3D产业的发展。 发展是一个链条，改革开放以后，我们国家的
10、经济发展取得了巨大的进步，人民的生活水平也取得了明显的改善，但是为什么在今年的两会上，与会代表普遍提出“幸福感”这样的问题？很简单，我们的发展并没有做到整体推进，我们抓住了GDP，却丢弃了人民的幸福，漠视了民生，最终还是要回过头来调整思路。 3D行业也是一样的道理，一个3D影片，要取得口碑和票房佳绩，不是简单的租几台3D设备，请几个技术人员，而是需要一个完整的3D影视产业链，需要好的故事、编剧、制片人、导演、演员，然后才是高超的3D拍摄技术和后期制作。正如张纪中导演所言：“我们差的就是产业，差的就是链条。”所以就整个链条来讲，3D电影票房惨淡到底是源于电影故事本身还是3D拍摄技术，亦或是二者兼
11、而有之，尚不能有定论。但是有一点可以肯定，如果整体发展结果肯定会是另一个样子。 而家电行业的3D发展也一样，最近网络一直在热炒3D电视是家电行业未来发展的最大卖点。可是笔者就想在这里说一句，就算家电厂商可以提供播放3D产品的电视，没有持续的优秀的3D电视剧或者是影片，你说老百姓谁会买你3D电视的账? 所以，我觉得在这个方面，咱还是得学学人家，也不用非得整老美那套，就咱近邻日韩也足够咱好好学学的了。譬如日本，松下集团在好莱坞就成立的创新中心学习欧美先进技术制作高质量3D产品，同时又在亚洲成立国际3D协会亚洲分会拉住亚洲兄弟一起发展，最重要的还在日本国内持续不断地培养大量的3D人才保持可持续发展势
12、头这些整个一条龙链条的形成，才能吊足消费者的胃口，才能把3D真正地生活化，并且成功地带入寻常百姓家。 简言之，3D本身就是一个立体影视的名词，其发展固然也离不开产业链式的立体发展。13Dmax的简介与应用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。在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。拥有强大功能的3DS MAX被广泛地应用于电视及娱乐业中5，根据不同行业的应用特点对3DS MAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的应用相对来说要局限性大一些，它
13、只要求单帧的渲染效果和环境效果，只涉及到比较简单的动画；片头动画和三维动画应用中动画占的比例很大，特别是三维动画对角色动画的建模要求要高一些；如麦琪的礼物中角色的建模：男主角初模 男主角成模钟表行老板的模型3D Max 2008的优势与功能 （1）优势：A、表达直观（所见即所得），将有效提高设计质量；B、一个数据源，可作多种用途，为协同并行工作提供条件，提高团队工作效率；C、可有效集成设计知识，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：关系和大小。先确定各个零件的装配关系，之后再驱动它们到要
14、求的大小。这实际上是工程师设计过程的抽象和整理，其基础是设计中的思考过程。（2）Biped 的改进在此场景中的应用这个最新版本在您的 Biped rig 方面提供了更高水平的灵活性。新的 Xtras 工具能让您在 rig 上的任何地方（例如翼或其它面部骨骼）制作和动画外来的 Biped 功能，然后把它们保存为 BIP 文件。这些文件在 Mixer 和 Motion Flow 以及层中得到支持，其中新的分层功能使您能够把 BIP 文件保存为每个层的偏移，以便隔离角色动作。因此，您可以把每个层保存为其自己的资产，以便导入动画中。扩展的平台支持，3ds Max 2008 是该软件与 Microsof
15、t Windows Vista 32 位和 64 位操作系统以及 DirectX 10 平台正式兼容的第一个完整版本。（3）Scene Explorer 场景管理3ds Max 2008 包含一个强大的新工具 Scene Explorer，提供场景数据的分级视图和快速的场景分析以及简化物体众多的最复杂场景处理的编辑工具。Scene Explorer 使您能够使用可堆叠的过滤、分类和搜索标准，根据任何物体类型或属性（包括元数据）来分类、过滤和搜索场景。不论场景中当前选择的物体是什么，这个新工具 还能让您保存和存储多个 Explorer 实例，关联、解除关联、重命名、隐藏、冻结和删除物体。您也可以
16、通过配置栏来显示和编辑任何物体属性，而且由于该功能可编写脚本并具有 SDK 扩展能力，因此您可以使用调回来添加自定义栏定义。2如短片中的场景：第二章3Dmax渲染与合成渲染渲染，是指根据场景的设置、赋予物体的材质和贴图、灯光等，由程序绘出一幅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。渲染是由渲染器完成，渲染器有线扫描方式(Linescan如3dsMAX内建的)、光线跟踪方式(Raytracing)以及辐射度渲染方式(如Lightscape渲染软件)等，其渲染质量依次递增，但所需时间也相应增加。较好的渲染器有Softimage
17、公司的MetalRay和Pixal公司的RenderMan(Maya软件也支持RenderMan渲染输出)。通常输出为AVI类的视频文件。所以本例使用了Softimage公司的MetalRay这个渲染技巧。VRay是一款小巧而功能强大的渲染器，在3D中以插件的方式安装和使用。柔和的面阴影、准确快速的接近真实的反射效果使Vray成为大家喜欢的渲染器，是渲染各个设计领域的良好选择。我们在短片的制作过程中发现VR的速度效果确实是不错的，而且要很快学习起来也不难，因为其参数调节小，简单，所以很多无基础的人也会选择它。详细资料将在附录中呈现给大家。后期合成影视类三维动画的后期合成，主要是将之前所做的动画
18、片段、声音等素材，按照分镜头剧本的设计，通过非线性编辑软件的编辑，最终生成动画影视文件。3如本课题关于后期处理的软件： 一、After Effect：在电视包装中After Effect是一款通用的后期软件，也是现在为止使用最为广泛的后期合成软件，它可以和大多数目的3D软件进行配合使用。Adobe 本身是生产平面处理软件 Photoshop 起家的软件公司， Photoshop被图像领域广泛的使用。 这使对硬件性能要求并不高的After Effect非常适合作为电视包装软件使用，After Effect的以下特性使它成为了使用最广泛的合成软件：1 和平面软件结合非常好，支持Photoshop、
19、Illustrator等文件格式。 2 使用简单非常容易上手 。3 可以和任何的动画软件兼容。4 特效插件多如牛毛，非常适合做一些绚烂的光效果，这正是电视包装需要做的最多的工作。5 对硬件要求低，并且图像处理速度比较快，适合做多层的合成效果。如：短片中运用到AE中比较常用的插件Particular制作雪景及火插件制造蜡烛火焰效果（如图）：2、PremierePremiere和广为人知的Photoshop软件同出自Adobe公司，是一种功能强大的影视作品编辑软件，可以在各种平台下和硬件配合使用。它是一款相当专业的DTV(Desktop Video)编辑软件，专业人员结合专业的系统的配合可以制作出
20、广播级的视频作品。在普通的微机上，配以比较廉价的压缩卡或输出卡也可制作出专业级的视频作品和MPEG压缩影视作品。 到目前为止，Premiere已经推出了6个版本，在最新版本Premiere6.0之前，Adobe公司相继推出4.0, 4.2, 5.0, 5.1和5.5。其中，5.0以后的版本都同时支持Windows95/98、WindowsNT及其升级版本Windows 2000.Premiere6.0为视频节目的创建和编辑提供了更加强大的支持，在进行视频编辑、节目预览、视频捕获以及节目输出等操作时，可以在兼顾效果和播放速度的同时，实现更佳的影音效果。Premiere6.0提供了兼容于Quick
21、Time系统和其他系统的第三方插件，使用这些插件可以实现视频(滤镜)效果和过渡效果。由于提供了光盘刻录插件，可以轻松的制作出适合光驱播放的影片。 Premiere升级到第三代，已经远远超出了一般用户视频处理的需求，正在逐渐成为高档影视制作的主流软件。本动画短片中最后的剪辑、镜头的衔接也用到了此软件。 3、Cool Edit ProCool Edit Pro：一个非常出色的数字音乐编辑器和MP3制作软件。不少人把Cool Edit形容为音频“绘画”程序。可以用声音来“绘”制：音调、歌曲的一部分、声音、弦乐、颤音、噪音或是调整静音。而且它还提供有多种特效为你的作品增色：放大、降低噪音、压缩、扩展、
22、回声、失真、延迟等。你可以同时处理多个文件，轻松地在几个文件中进行剪切、粘贴、合并、重叠声音操作。使用它可以生成的声音有：噪音、低音、静音、电话信号等。该软件还包含有CD播放器。其他功能包括：支持可选的插件；崩溃恢复；支持多文件；自动静音检测和删除；自动节拍查找；录制等。另外，它还可以在AIF、AU、MP3、Raw PCM、SAM、VOC、VOX、WAV等文件格式之间进行转换，并且能够保存为RealAudio格式。短片配音主要用此软件来录音(如图) 3D Studio 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
23、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。又称3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可
24、以让计算机自动运算，生成最后的画面。三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。在影视广告制作方面，这项新技术能够给人耳目一新的感觉，因此受到了众多客户的欢迎。三维动画可以用于广告和电影电视剧的特效制作（如爆炸、烟雾、下雨、光效等）、特技（撞车、变形、虚幻场景或角色等）、广告产品展示、片头飞字等等。计算机在教学领域的应用是这几年开始的，计算机动画用于辅助教学和辅助训练，可提高学生的感性认识，使枯燥乏味的教学寓于生动、有趣的动画之中。三维计算机软件的制造的模型的表现能力越来越好，他可以帮助将复杂的课
25、程，难以理解的问题变得简单，形象，易于理解，消化。 尤其是在自学与教学领域的应用，由于现在的一些课程，如自动元件，电机拖动原理，自动控制原理等课程十分的难懂抽象，无法向同学演示，这对于无论是学习者还是教育者都是个问题。网络教学，计算机动画用于辅助教学和辅助训练适时解决了这个问题，应用三维建模，将无法带到课堂的训练，演示用计算机实现。在课上老师可以形象教学，将难以理解的课程变的简单，课下同学可以将自己理解不好的地方反复听，反复理解便于复习，牢固掌握，提高学习效率。 计算机动画用于辅助教学真正的适合了课程发展改革的要求，让教的行为与学的行为可以发生在不同的空间，时间。为学生与老师都提供了便利。 三
26、维计算机动画是采用计算机模拟现实中的三维空间物体。在计算机中构造三维的几何造型，并赋予表面材料、颜色、纹理等特性，然后，设计造型的运动、变形，灯光的种类、位置、强度及摄像机的位置，焦距，移动路径等，最终生成一系列可动态播放的运动图象，并可以将制作的动画输出到其他硬件录制设备，三维计算机动画不仅可以模拟真实的三维空间，而且还可以产生现实世界不存在的特殊效果。 市面在流行的三维设计软件很多，但是Autodesk公司的3D Studio 是继3D Studio 4.0之后的又一个可在微机上应用的具有突破性的造型、渲染和动画的套装软件，简称为MAX。它综合了低价格，易使用，功能更强大的特点，并带来了全
27、新水平的生产率，工作能力和可配置性，因而倍受世界各地动画师的和艺术家的青睐，得到了迅速的推广和普及。我国很多字幕、动画机等公司推出的动画制作一统均为3D Studio MAX系统。 3D Studio MAX 提供的造型工具包括基本造型工具和高级造型工具。基本造型工具提供立方体，球体，半球体，圆柱体、圆管、圆环，椎体和多边形。高级造型工具可制作出山、水、波纹、波浪、颗粒及非规则形体，如：人体、植物等。三维形体可进行扭曲，弯曲，缩放，摇摆，角度变形，雕刻和锥孔等，3D Studio MAX提供丰富的材质和质感，并可对整个实体或部分实体进行颜色、明暗、色裹、反射，凹凸和透明度等进行编辑，可通过设定
28、物体、相机、光源和路径来制作动画。物体可进行变位、旋转、缩放、伸压等变形，光源可为环境光、泛光灯、聚光灯，并可设置任意多个相机的位置，方向和角度，也可进行灵活调整，具有动画实时预演功能，以便及时观察物体效果。此外，3D Studio MAX还支持很多特殊效果，如：淡入淡出，模糊，光晕，星光闪烁，雾雨，声等，利用这些特技处理，可产生超乎现实生产的变幻莫测的神奇效果。 可以说3DS MAX是这次毕业设计中最理想的建模软件，它方便易学，建模效果优良，能够满足设计需要。所以本人将采用3D MAX软件制做自动元件的各种元件的模型。 本文主要介绍自动元件的建模部分。他不同于传统的建模方法，它首先在3D M
29、AX 制图软件中绘制自动元件的模型，这样做既易于建模，而且模型生动，逼真。更为重要的是在虚拟现实中导人，操作方便。要想将整个设计过程说得清楚，有条理，就必须知道设计的目的，内容，实现手段。 本次设计的目的是为了响应国家教育系统改革的号召，建设网络教学系统，完善教学形式。开发自动元件远程教学系统，为了配合系统研制，更形象的再现自动控制元件结构，工作原理和工作状况。运用三维软件建模，制作动画场景演示。4 应用方面三维动画作为电脑美术的一个分支，是建立在动画艺术和电脑软硬件技术发展基础上而形成的一种相对的独立新型的艺术形式。早期主要应用于军事领域。直到70年代后期，随着PC机的出现，计算机图形学才逐
30、步拓展到诸如平面设计、服装设计、建筑装潢等领域。80年代，随着电脑软硬件的进一步发展，计算机图形处理技术的应用得到了空前的发展，电脑美术作为一个独立学科真正开走上了迅猛发展之路。随着计算机三维影像技术的不断发展，三维图形技术越来越被人们所看重。三维动画因为它比平面图更直观，更能给观赏者以身临其境的感觉，尤其适用于那些尚未实现或准备实施的项目，使观者提前领略实施后的精彩结果。三维动画，从简单的几何体模型如一般产品展示、艺术品展示，到复杂的人物模型；三维动画从静态、单个的模型展示，到动态、复杂的场景如房产酒店三维动画、三维漫游、三维虚拟城市，角色动画。所有这一切，动画都能依靠强大的技术实力为您实现
31、在应用范围方面，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。拥有强大功能的3DS MAX被广泛地应用于电视及娱乐业中，比如片头动画和视频游戏的制作，深深扎根于玩家心中的劳拉角色形象就是3DS MAX的杰作。在影视特效方面也有一定的应用。而在国内发展的相对比较成熟的建筑效果图和建筑动画制作中，3DS MAX的使用率更是占据了绝对的优势。根据不同行业的应用特点对3DS MAX的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的应用相对来说要局限性大一些，它只要求单帧的渲染效果和环境效果，只涉及到比较简单的动画；片头动画和视频游戏应用中动画占的比例很大，特别是视频游戏对
32、角色动画的要求要高一些；影视特效方面的应用则把3DS MAX的功能发挥到了极至。 在春节后，三星和优派分别结合了NVIDIA最新的3D Stereo技术推出了新款3D液晶显示器，很多网友都开始对这两款3D显示器产生了浓厚的幸福，并且引发了新一轮3D现实的狂潮。5也因此，3D建模制作，游戏制作，在整个市场上，都会有这更为广大的发展前程。总结总体的来说电脑3D建模当中，重要的是深入研究运动控制、角色设定和渲染技术。因为物体的运动要遵循一定的运动定律，比如表现一个球的弹跳，水流的波动，都有一定的物理模型，要符合一定的物理规律。如果由电脑通过计算来完成，会使运动变得自然而逼真。这种技术现在还没有完全进
33、入大规模实用阶段，因为有关模型的理论还在完善中，但这将是未来发展的趋势。一个成功的动画角色设计，体现了一个三维艺术家的才华，修养，以及他的价值观和审美观；好的剧本和角色设计是影片的灵魂线索，也是整个影片增辉添色的重要组成部分。动画三维技术和变现手法深刻的影响着短片动画带给广大观众的感受，概念设计由此也介入了高品质动画的研发过程并且举足轻重。如今的家用机的发展日新月异，三维动画凭借着高性能机能的推动，把观众引领到一个拥有真实“体感”世界，多层次的极具真实感的画面。电脑三维动画的内容多，范围广，发展快，是一个很有前景的研究方向，许多技术问题还有待于进一步探索。通过本三维动画的制作我们知道三维动画是
34、以多媒体计算机为工具，综合文学、美工美学、动力学、电影艺术等多学科的产物。实际操作中要求多人合作，大胆创新、不断完善，紧密结合社会现实，反映人们的需求，倡导团结与和谐。参考文献1：杨孝文：发展3D连接产业阿凡达影评2：罗进丰.生命的幻想3D数字角色动画M.机械工业出版社,2005.3：王柏 陆艺南 王宏武 马锐 .Window环境下动画系统开发技术计算机动画的理论与实践M.西安交通大学出版社，19954：美Kelly L.Murdock.3ds Max 2009 宝典.北京：人民邮电出版社，2009.45：游戏视觉革命 优派发布全球收款3D液晶和画面有何不同？3D显示器全国首测致 谢本论文在
35、老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体构思和内容，无不凝聚着组成员的心血和汗水，在四年的本科学习和生活期间，也始终感受着导师与学校的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位领导老师表示深深的感谢和崇高的敬意。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，学校的精心栽培使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。
