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1、本科毕业设计(论文)文献综述6本科毕业设计（论文）文献综述学院专业学生姓名学号指导教师职称合作导师职称论文题目纹理贴图技术的研究与应用文献综述：一、国内外现状在CG行业快速发展的今天 ，每个设计师都希望能以最高效的方式来完成CG的设计表现，特别是建筑效果，高级材质纹理表现，以及CG场景制作等方面。逼真表现图像的视觉效果一直是困扰广大制作人员的难题，这也使得材质和贴图成为了CG设计领域最为重要的环节。让人欣喜的是随着3DS MAX软件的推出，制作出经典的CG作品不再是可望而不可及的事情，目前利用3DS MAX制作效果已很难分辨真伪。3DS MAX也成为了目前国内最流行的三维制作软件，在材质和特效
2、制作方面有着非常广泛的应用。目前，国内也随之有了许多关于三维建模，灯光，材质，渲染和动画等多个部分综合进行讲解的，或者是专门介绍室内外效果图的制作方法。数字艺术以具有交互性和使用网络媒体为基本特征，包括电脑动画、影视广告、网络游戏、虚拟现实、网络艺术、多媒体、数字摄影、数字音乐、录像及互动装置以及DV（数字视频）等。作为人类创意与科技相结合的数字内容产业已经成为21世纪知识经济的核心产业。以老牌的发达国家英国为例,它的数字艺术产业(包括数字内容)在2000年产值超过600亿英镑,出口值超过80亿英镑,从广播电视、电脑软件、设计、电影、出版、音乐、广告到软件游戏和表演艺术,共雇用195万人,产值
3、占GDP的7.9%,是英国的第一大产业。以电影工业和电脑软件席卷全球的美国的內容产业(包括数字内容)每年营收超过4000亿美元,占GDP的4%。在日本，媒体艺术、电子游戏、动漫卡通等产业也已超过钢铁业两倍，成为日本仅次于汽车业的日本第二大产业。日本目前直接运用电脑从事数码艺术工作的有近10万人，每年还有30多万人接受数码艺术教育与训练。韩国的数码艺术产业，特别是游戏产业更是创下了令人瞩目的业绩。在韩国，数字内容产业已经超过汽车产业成为韩国第一大产业。时代需求数字媒体艺术，投身到数字媒体艺术领域，极具发展潜力“数字媒体艺术”是信息学科向文化艺术领域拓展的新方向,是以技术为主，艺术为辅，技术与艺术
4、相结合的新兴学科，旨在培养兼具技术和艺术素质的现代高级工程技术和艺术设计人才。这是传统教育人才培养的空白，又是新兴产业崛起的急需。据统计：目前我国对数字媒体艺术人才需求的缺口大约在每年15万人左右。数字媒体艺术专业毕业生可在各企事业单位宣传部门及各级电视台、影视动画、传媒广告、网络多媒体、电信移动互动、出版印刷、环境设计、工业设计等热门产业就业或个体经营广告、动画制作、装潢设计和摄影摄像服务业。无论是实现梦想，施展才华，还是寻找机遇、兴趣爱好，投身到数字媒体艺术领域，极具发展潜力。据国际数据公司（IDC）指出，2003年中国网络游戏市场规模达到13.2亿元人民币，比2002年增长45.8%；而
5、在2004 年中国电脑游戏市场网络游戏市场规模为39.1 亿，2005 年中国网络游戏产业规模达到 61 亿元，比 2004 年增长 51%。预计到 2006 年产业规模为 78 亿元，2010 年将达到 143 亿元。在动画方面，专家预测：中国动漫产业拥有200亿元的大市场，其中仅上海、北京、广州三地的13岁至30岁青少年的动漫消费就达13亿元之多。动漫产业还能带动相关衍生产品的开发与销售。据调查，中国每年文具的销售额为人民币600亿元，儿童食品每年的销售额为人民币350亿元，玩具每年的销售额为人民币200亿元，儿童服装每年的销售额达900亿元以上，儿童音像制品和各类儿童出版物每年的销售额达
6、人民币100亿元。动漫产业都可带动这些产业的发展。国内分管游戏产业的三个主要政府部门信息产业部、文化部、新闻出版署，以及主管动漫产业的中国广播电视总局，纷纷出台了相关政策，重点扶持本土游戏和动漫企业，同时严格限制国外文化产品进入。中国软件行业协会游戏软件分会副会长刘金华在接受记者采访时表示，信息产业部已将开发国产网络游戏软件列入电子发展基金项目，这是信息产业部最近出台的对游戏产业最具影响的政策。此前的标志性事件，则是在2003年7 月，中国科技部将网络游戏纳入“863 计划”，2 个研究项目“网络游戏通用引擎研究及示范产品开发”及“智能化人机交互网络示范应用”分别委托金山公司、中科院自动化研究
7、所、炎黄新星公司，项目经费500 万元，这一策略被认为是网络游戏产业获得认可的转机。中国动画学会副会长、中国电影学院副院长侯克明则认为，今年4 月20日，国家广电总局向全国印发关于发展我国影视动画产业的若干意见是对国产动漫产业而言最重要的政策。目前广电总局已经批准北京、上海、湖南等三个卫星动画频道，同时鼓励省级电视台和副省级城市电视台开办的少儿频道增加动画片播出数量，尤其是国产动画的播出量，因此扩大了国产动漫产品的市场需求。 此外，新闻出版署音像司副司长寇晓伟在今年7 月公开表示，新闻出版署已制定著作权法、电子出版物管理规定、互联网出版管理规定等法规，并且依据国务院2004年16号文件和国务院
8、412 号令，实施游戏产业监管职能。文化部则成立了网吧和电子游戏专项整顿小组、动漫和电子游戏产业发展小组，以履行其互联网经营单位资格审批和进口互联网文化产品内容审查职能。3DS MAX作为目前世界上最为优秀的三维动画制作软件之一，广泛用于广告，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，在游戏应用中GPU(Graphics Processing Unit) 图形处理器能所以能够快速地处理3D绘图。有很大的原因是因为即时的3D绘图领域，一直都在加强贴图技术，随着模型品质逐渐提高，贴图技术得到长足发展，逐渐由纯
9、色衍变发展成为由颜色、材质、高光等组成的高质量贴图，以进一步表现模型美感，随着新的渲染技术的应用和普及，渲染算法的更新，出现了凹凸贴图（bump mapping）、法线贴图（normal mapping）、置换贴图(Displacement mapping)、视差映射贴图（Parallax mapping）等一系列通过对模型计算分析生成的用来增强模型质感的贴图。贴图中使用的新技术很好的解决了低质量模型无法体现高质量模型渲染精度的问题。它使我们可以在一定基础硬件的情况下得到更好的品质效果。 随着计算机技术的发展，游戏引擎涵盖的3D图形、音效处理、AI运算、物理碰撞，特效渲染等组件。为游戏表现更为
10、逼真的画面品质提供了可能，甚至在一些大片诸如绿巨人、阿凡达这类人物角色比较出彩的片子里，制作团队也是运用到了法线贴图这项技术。 曾经发起贴图技术改革的凹凸贴图。如今世面上已经看不到了。凹凸贴图的工作原理是原理是在原始图像的基础上,对高度场图像进行复制、轻微平移、差操作。但其存在非常严重的局限性,凹凸贴图只能用于漫反射表面。从今天的技术角度来看，当年被广泛使用的凹凸贴图更接近次世代游戏中使用的高光贴图。 在游戏行业，随着电子硬件的发展，以及软件的不断更新，凹凸贴图所表现的画面品质已经不能满足玩家的要求，制作者急需一种新型的贴图用来表现更细腻的画面风格，这就是法线贴图。随着法线贴图的出现，作为提高
11、物体质感的高光贴图也被从贴图系统中单独分离出来。相比凹凸贴图，法线贴图更真实，更全面。凹凸贴图技术来是一种在3D场景中模拟粗糙表面的技术，将带有深度变化的凹凸材质贴图赋予3D物体，经过光线渲染处理后，这个物体的表面就会呈现出凹凸不平的感觉，而无需改变物体的几何结构或增加额外的点面。法线贴图是通过计算和记录高质量模型的每一个面数的光源法线向量，在贴图的时候根据法线贴图做光影变换，从而实现凹凸效果。通过这种计算，在贴图大小无限制的情况下，法线贴图可以记录几乎所有模型需要表现的细节。次世代游戏的代表作品使命召唤4中，大量使用了法线贴图。二、 研究方向在目前国内流行的三维软件3DS MAX中往往材质和
12、贴图是相辅相成的，真实的效果图的完成必然要同时涉及材质与贴图。通过运用材质将场景变得更加具有真实感，比如对象如何反射或透射灯光，通常可以将材质指给单独对象或选择集。贴图就是指定到材质上的图像，它的主要作用是模拟物体表面的纹理和凹凸效果。在3Ds Max中可以对材质的多种通道指定贴图，这样就可以利用贴图来影响物体的透明度、反射度以及自发光等特性。纹理贴图实际上，就是仿照现实的实物表面纹理将纹理做成贴图通过计算覆盖在物体表面，体现真实感的技术。3DS MAX软件简介： 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
13、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。TextureMapping（纹理贴图）简介：3D纹理贴图是能大幅度提高3D图像真实性的3D图像处理技术，使用这项技术可以减少纹理衔接错误；实时生成剖析截面显示图(如图所示)；一张平面图像（可以是数字化图像、小图标或点阵位图）会被贴到多边形上。有更真实的雾，烟，
14、火和动画效果；提高变换视角看物真实性；模拟移动光源产生的自然光影效果；构成枪弹真实轨迹.而这些，在目前的显卡硬件条件下，只有通过“3D纹理压缩”才有可能实现。渲染简介：渲染（Render）是CG的最后一道工序也是最终使图像符合3D场景的阶段。渲染有多种软件,如:各CG软件自带渲染引擎,还有诸如RenderMan等。渲染，也有的把它称为着色，但我更习惯把Shade称为着色，把Render称为渲染。因为Render和Shade值两个词在三维软件中是截然不同的两个概念，虽然它们的功能很相似，但却有不同。Shade是一种显示方案，一般出现在三维软件的主要窗口中，和三维模型的线框图一样起到辅助观察模型的
15、作用。很明显，着色模式比线框模式更容易让我们理解模型的结构，但它只是简单的显示而已，数字图像中把它称为明暗着色法。在像Maya这样的高级三维软件中，还可以用Shade显示出简单的灯光效果、阴影效果和表面纹理效果，当然，高质量的着色效果是需要专业三维图形显示卡来支持的，它可以加速和优化三维图形的显示。但无论怎样优化，它都无法把显示出来的三维图形变成高质量的图像，这是因为Shade采用的是一种实时显示技术，硬件的速度限制它无法实时地反馈出场景中的反射、折射等光线追踪效果。而现实工作中我们往往要把模型或者场景输出成图像文件、视频信号或者电影胶片，这就必须经过Render程序。三、 进展情况在上世纪七
16、十年代，美国著名导演乔治卢卡斯大胆革新，首次运用三维技术参与电影制作，当时的电影镜头，场景人物大小比例不等，模型道具不精，后期制作毛刺众多，但丝毫不影响其成为好莱坞最卖座的电影之一，因为这项以前不为人们所熟知的技术带给了人们一个浩瀚的星空，一个多生命体的外星世界，可爱的机器人和大型的太空战船给人带来了耳目一新的视觉体验。从此，3D技术在屏幕上被越来越多的运用到。 其实所谓的3D技术，也就是运用专门的3D软件通过点线面的组合先完成一个多边形模型，然后再将模型上的面通过专门的展UV工具，把模型的表面映射到一块平面上面，这块平面就是我们平时所说的贴图，贴图绘制完成后，我们会得到一个与贴图同等质量的觉
17、得，道具或是场景。我们在3D电影中所看到的一切，其场景的逼真程度完全受到模型和贴图的支撑，如果你模型制作的和真人无异，贴图又完全还原了人皮肤的真实质感和特征，那你面前所出现的人将会和你在摄影器材里面看到的一模一样。尔后，还要按照观察生物的习性或用创造制定出这个生物的骨骼和行动轨迹，再经过模型和骨骼的绑定和动作库数据的匹配，加上灯光后我们会在屏幕上看到一个巨大的怪物在不停地运动，最后再经过专门后期制作者对前面拍摄或是制作所得到的视频文件进行剪辑或重新组合，这样我们才会在荧幕上得到一个依靠三维软件而还原的世界。 现在三维技术在人们的生活中已经随处可见了，3D电影、电视剧特效、新闻片头、游戏设计、舞
18、台设计、军械模型的虚拟展示、科普类节目制作等等。人们对这个新鲜技术已经不再陌生。”。四、 存在问题1、3DS MAX中文版有些命令和差件不能用，而且汉字库也慢一些。有些在英文版中能用快捷键的在中文版中不行。同样的工具由于翻译者不同导致中文的名称的不同。2、 使用纹理贴图当纹理较小时，物体的表面会显得模糊或呈马赛克状，较大的纹理可以让物体表面表现出更多细节。纹理压缩也可以让更多的纹理贴图同时使用，使场景更加丰富多彩，这样纹理贴图可以在不增加多边形数量的情况下大大提升真实视觉效果。因为它可以大大增强真实感觉同时只需要不高的计算能力的开销就可以得到，因此它是最常用来表现真实感3D物体的技术方法。为了
19、渲染带有纹理贴图的像素，这个像素的纹理数据会读进图形处理器中，从而导致存储带宽的消耗。五、参考文献1乔现荣，范晓斌编著.3ds Max材质与贴图设计经典150例，中国青年出版社，2010. 96-2002胡安林，兰海编著.3ds Max材质与贴图应用技法精粹.科学出版社， 2008.34-553王琦主编，亓鑫辉编著. Autodesk 3ds Max 2010标准培训教材.人民邮电出版社，2009.4火星时代编著.3ds Max白金手册学出版社.人民邮电出版社，2006.5高伟，李佳宸等编著.中文版Photoshop CS-平面设计完全实战.清华大学出版社，2005.6李运华编著. Auto
20、CAD 建筑制图实用教程. 清华大学出版社，2007.7王琦主编，亓鑫辉，王显旺编著. Autodesk 3ds Max 2010标准培训教材II. 人民邮电出版社，2009.8阎河编著. 3ds max&VRay渲染传奇.中国青年出版社，2007.9杨伟编著. 3DS MAX 2009材质与贴图的艺术. 清华大学出版社，200910张景伟编著.渲染传奇3ds max9材质贴图艺术设计实例精粹.电子工业出版社，200711Jon McFarland.Introducing 3ds Max 9: 3D for Beginners.SYBEX INC，200712 Boaz Livny. Mental Ray for Maya, 3ds Max, and XSI: A 3D Artists Guide to Rendering. Sybex; Pap/Cdr，200013 Cosgrove Hall. Essential CG Lighting Techniques with 3ds Max. Focal Press，2008.
