1、以欧美为代表的国外三维技术体现了当今三维的发展水平，美国可以说是三维动画界的霸主，引领着三维动画技术快速发展，代表着世界的三维动画最顶尖水平。美国以大制作、大投入以及本身的高科技优势生产的CG作品引人入胜。目前全CG动画电影被包括梦工厂、迪士尼在内的好莱坞大公司几乎垄断了这一领域。图1.1 皮克斯首部3D动画飞屋环游记 1.2.2 国内现状以及前景中国国内的三维动画虽然也在迅速地发展，但是因为起步晚基础差，目前与国际上顶尖的技术仍有较大的差距。无论在数量上，还是质量上都无法再达到新的高度，进而被国外的动画作品乘虚而入。目前国内的三维动画行业大致处于一种整合前的混乱状态。图1.2 中国首部原创三
2、维动画电影 魔比斯环 尽管中国动画业目前尚与世界水平有较大差距，但作为新世纪的朝阳产业，中国的本土三维动画制作从未放弃过努力。我们有理由相信，随着我们国家经济、科技、文化的不断发展，以及动画产业市场的日趋成熟，伴随着众多热爱动画的专业人士的不断努力，中国的三维动画业正在迎来一个新的高峰。随着2009年两会关于发展动漫产业的议案被不断提及，三维动画正在国内迅速发展，动画人才缺口很大，三维动画人才已经成为国内市场迫切需求的高薪，高技术人才，根据资料显示，动画行业是未来最受欢迎的高薪职业之一！现在CG行业在我国发展的速度很快，我们在电视广告、动画片、电影中经常能看到三维动画设计的元素，目前，在广告、
3、影视、游戏等行业中，三维动画创作人才都是非常抢手的香饽饽。 1.2.3 三维动画的未来发展据2005-2006年中国动漫产业分析及投资咨询报告所统计提供的数字：2004年，全球数字动漫产业的产值已达2228亿美元，与动漫产业相关的周边衍生产品产值则在5000亿美元以上，英国数字娱乐产业年产值占GDP的7.9%，成为该国第一大产业。美国网络游戏业已连续4年超过好莱坞电影业，成为全美最大娱乐产业。日本游戏市场每年创造2万亿日元市值规模，动画产品出口值远远高于钢铁出口值。韩国动漫业产值占全球的30%，已成为韩国国民经济的六大支柱产业之一。从全球及主要国家来看，动漫产业已经成为一个庞大的产业。在美国、
4、日本等国家动画已经成为重要的支柱产业，从业人员占全部从业人员的3%-6%。而中国有超过3.5亿的青少年观众，拥有全球最大的动画目标消费市场，首先从消费群体来看，就具有让其他动画大国眼红的市场潜力。从国际上看，电脑动画技术的发展正在趋向于规模化、标准化、网络化。首先，规模化是指应用范围广而应用水平和产生的效益高。其次，标注化是指现在动画制作软件和动画技术呈现出一种百家争鸣的形势，各有特色但相互间的兼容则做得不够，不便于交流与合作，因此，这是一种趋势所在。第三，网络化表现为网络技术和电脑动画技术间的相互补充和促进。2 三维动画概述2.1 简介三维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
5、技术。首先利用三维动画软件在计算机中建立一个虚拟的世界，技术人员在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸搭建场景以及建立模型，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的走位和其它动画参数，最后按要求为模型贴上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算渲染，生成单帧，最后后期合成编辑成预期动画影像。三维动画较之现实拍摄没有物理限制，可以将三维动画中的虚拟摄影机看作是理想的电影摄影机，而技术制作人员相当于导演、摄影师、灯光师、美工等，其最终画面效果的好坏与否仅仅取决于制作人员的水平、经验和艺术修养，以及三维动画软件及硬件的技术局限。三维动画技术虽然入门门槛较低，但要精通并
6、熟练运用却需多年不懈的努力以及美术功底的提升，同时还要随着软件的更新发展不断学习新的技术。它在影视广告制作形式中技术含量是最高的。 三维动画是一个艺术和技术紧密结合的综合体。在制作过程中，一方面要在技术上充分实现创意的要求，另一方面，还要在画面色调、构图、明暗、镜头转换、节奏把握等方面进行艺术的再创造。与平面设计相比，三维动画多了时间和空间的概念，它需要借鉴平面设计的一些法则，但更多是要按影视艺术的规律来进行创作。2.2 三维动画的历史与发展 2.2.1 三维动画的历史 美国是最早发展电脑动画的地方，在上个世纪七十年代末就利用电脑模拟人物活动。1982年，迪斯尼（Disney）推出第一套电脑动
7、画的电影TRON（中文译电脑争霸）。 传统的动画是由画师先在画纸上手绘真人的动作，然后再复制于卡通人物之上。直至20世纪70年代后期，电脑技术发展迅速的纽约技术学院的电脑绘图实验室导师丽蓓卡亚伦女士将录像带上的舞蹈员投射在电脑显示器上，然后利用电脑绘图记录影像的动作，然后描摹轮廓。1982年左右，美国麻省理工学院及纽约技术学院同时利用光学追踪技术记录人体动作:演员身体的各部份都被安上发光物体，在指定的拍摄范围内移动，同时有数部摄影机拍摄其动作，然后经电脑系统分析光点的运动，再产生立体的活动影像。1983年，麻省理工的Ginsberg和Maxwell发展了一套系统（Graphica Marion
8、ette），利用计算机语言控制卡通的动作。但受到当时计算机硬件速度的限制，一个简单的电脑动画往往需要花费很长的时间。随着计算机硬件及动画软件的迅速发展，以及越来越多的研究机构及商业机构加入到电脑动画领域，电脑动画的制作水平也随之日新月异。动画日益形成一个重要的产业，在美国、日本、英国和荷兰这些动画片的制作强国，动画产业在国民生产总值中占有非常重要的地位，日本的动画产业更是国民经济六大支柱产业之一。上世纪90年代是电脑动画发展的黄金时期，计算机硬件在迅速发展。引入计算机动画技术后，尤其是运动控制技术，制作者首先利用计算机设计角色造型，按照剧情确定关键帧，由动画师绘制一些静态的关键画面。然后按一定
9、的补插规则完成一系列画面，利用动画软件生成图像序列。光有超强的硬件平台还不够，电影电视中那些逼真的形象还是得靠各种各样的超级3D图像软件来实现。随着Microsoft染指3D动画产业彻底地改变了电脑动画产业的发展，出现了百家争鸣的局面，直到现在电脑动画仍然在迅速地发展壮大。 2.2.2 三维动画的发展阶段 三维动画发展到目前为止可以分为3个阶段。 1995年至2000年是第一阶段，此阶段是三维动画的起步以及初步发展时期（1995年皮克斯的玩具总动员标志着动画进入三维时代）。在这一阶段，皮克斯、迪斯尼是三维动画影片市场上的主要玩家。2001年至2003年为第二阶段，此阶段是三维动画的迅猛发展时期
10、。在这一阶段，三维动画从“一个人的游戏”变成了皮克斯和梦工厂的“两个人的撕咬”。从04年开始，三维动画影片步入其发展的第三阶段全盛时期。在这一阶段，三维动画演变成了“多个人的游戏”：华纳兄弟电影公司推出圣诞气氛浓厚的极地快车；曾经成功推出冰河世纪的福克斯再次携手在三维动画领域与皮克斯、梦工场的PDI齐名的蓝天工作室，为人们带来冰河世纪2 。至于梦工场，则制作了怪物史瑞克3，并且将怪物史瑞克4的制作也纳入了日程之中。亚洲三维动画联盟机构花鸦影动中国城，是这个行业的全球技术权威机构，帮助发展中国家三维产业成立的联盟机构。而北京水晶石三维动画公司也借助北京奥运会，一举成为国内建筑、影视三维界的领头羊
11、。2.3 三维动画软件AutoCAD:用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计,可创建3D实体及表面 模型，能对实体本身进行编辑。3D Studio Max:三维建模中高端软件，易学易用，主要是面向建筑动画，建筑漫游及 室内设计, 应用到动画片制作、游戏动画制作、建筑效果图、建筑动 画等方面。Maya：是目前世界上最为优秀的三维动画的制作软件之一 ，应用主要是动画片制作、 电影制作、电视栏目包装、电视广告、游戏动画制作等，基础层次更高。SketchUp：是一个极受欢迎并且易于使用的3D设计软件,建模流程简单明了，就是画 线成面，而后挤压成型，这也是建筑建模最常用的方法。VR：全称VRay
12、，是安装在3ds max等三维软件中的渲染引擎，在场景中使用该材 质能够获得更加准确的物理照明（光能分布），更快的渲染，反射和折射参数调 节更方便。LS：全称Lightscape，是一种先进的光照模拟和可视化设计系统，用于对三维模型进 行精确的光照模拟和灵活方便的可视化设计。是世界上唯一同时拥有光影跟踪技 术、光能传递技术和全息技术的渲染软件。Photoshop：集图像扫描、编辑修改、图像制作、广告创意，图像输入与输出于一体的 图形图像处理软件 ,在制作建筑效果图包括许多三维场景时，人物与配景 包括场景的颜色常常需要在PHOTOSHOP中增加并调整或是绘制、处理 三维帖图。AE：全称After
13、Effects，它不是一个非线性编辑软件，主要是用于影视后期制作。可以 精确地创建无数种引人注目的动态图形和震撼人心的视觉效果。利用与其他 Adobe软件无与伦比的紧密集成和高度灵活的2D和3D合成，以及数百种预设 的效果和动画，为电影、视频、DVD和Macromedia Flash作品增添令人耳目一 新的效果。 Vegas：是一款非线性编辑软件，用于视频编辑、音频制作、合成、字幕和编码的专业 产品。它具有漂亮直观的界面和功能强大的音视频制作工具，为DV视频、音 频录制、编辑和混合、流媒体内容作品和环绕声制作提供完整的集成的解决方 法。3 三维动画技术在广告、影视中的应用3.1 广告、影视三维
14、动画应用历史 电脑应用于电影制作开始于1977年的星球大战。它的最大贡献在于可以控制图像源的位置，从而用数字技术弥补各种实际效果和机械特殊效果之间的缺陷。三维动画技术也是从那时起开始冲击电影电视业的。在过去的几十年间，人们一直预言电脑成像技术将取代传统的成像技术。尽管从目前国内的影视制作来看数字成像的还很少，国外也只能说数字成像技术与传统的成像技术达到了一种相对平衡而非取代，但可以看出，电脑成像已经成为导演阐述故事情节的一种手段。它的出现，引起了电影史上的第三次技术革命，而与前两次（有声电影的出现和彩色电影的出现）不同的是，数字技术的革命从70年代开始，直到今天还在继续，历时之久，史无前例。有
15、了三维动画技术，我们不仅能看到太空飞船、宇宙空间，还能看到经过数字化合成后的人与动画生物之间的交流（如精灵鼠小弟）。在高端软件的技术支持下，一系列轰动性的特技影片震惊全世界。1993年斯皮尔伯格执导的侏罗纪公园中的恐龙，1995年世界第一部纯三维动画制作的电影玩具总动员上映，1998年的泰坦尼克号中的沉船场景，一直到2009年阿凡达上映再次引发3D电影的全球狂潮，三维动画已经成为广告、影视界不可或缺的重要工具。3.2 广告、影视三维动画应用特点 3.2.1 广告应用特点在表现一些实拍无法完成的画面效果时，就要用到动画来完成或两者结合。广告中的一些动态特效就是采用三维动画完成的，现在我们所看到的
16、广告，从制作的角度看，几乎都或多或少地用到了动画。对于某些建筑广告，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。 3.2.2 影视应用特点随着计算机在影视领域的延伸和制作软件的增加，三维数字影像技术扩展了影视拍摄的局限性，在视觉效果上弥补了拍摄的不足，在一定程度上电脑制作的费用远比实拍所产生的费用要低的多，同时为剧组因预算费用、外景地天气、季节变化而节省时间。首先，三维动画从制作流程上来看，属于影视后期制作的范畴。其次，从三维动画的效果来看，三维动画为影视后期合成提供了更多、更丰富的素材，让合成影片得到很多的特效、渲染元素，弥补了影视作品的很多局限，让更多虚拟的元素进入
17、作品，同时让画面包装方面更加的美观。而且三维动画的虚拟角色形象还让影视作品增加了新的元素，让影视后期制作有了虚拟角色效果。另外，从三维动画的作用来看，三维动画帮助了影视节目节约了成本，特别是大规模的视觉效果；虚拟场景的制作，让影视后期多了更多的视觉表现；同时三维动画还能弥补拍摄的问题，采用三维元素修改有问题的画面。3.3 广告、影视特效的需求 3.3.1传播内容的“简单与真实”在传播过程中，通过三维动画可以把复杂的、专业的产品与品牌的诉求主张，以一种简单、直观的方式表达出来。许多产品与品牌的传播主张，源自或形成了一些专业概念。这种专业概念通过通常采取的单纯实拍方式，很难通俗易懂地传达给消费者，
18、或是根本无法通过实拍完成。影视广告通过三维特效动画的表现方式配合理性诉求，把许多晦涩难懂的专业词语和专业概念清晰地呈现在消费者的面前。在许多洗衣机、洗涤剂、药品广告里常常运用写实手法来表现一些视觉上无法观察的微观世界，以增强说服力。写实手法看似普通平凡，但却直观，让观众了解原理，看清结果，更加真实明了。一些广告运用实拍的手法很难体现出产品的超性能特点，借助三维动画技术形象演示产品功效，更容易打动消费者。例如洗衣机广告，通过对洗衣机内部结构的分析，让观众更直接地了解到该洗衣机的独特以其功效，利用人物和虚拟结合，使整个广告显得更为亲切。写实的手法是电脑三维动画广告中运用最为普遍的一种形式。广告传播
19、被消费者接受的前提是“立于真实”。在影视广告的表现策略中，三维动画演绎与传统二维表现最大的优势，便是在于内容与形式上给人的真实感受。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作品更直观，比二维动画更真实，所以更能给观赏者以置身于广告环境当中的感受，大大增强广告的说服力与信服力。三维技术的发展甚至挑战受众的分辨能力，使受众的判断游离于与虚拟和现实之间。 3.3.2提高影视广告作品的艺术感染力广告的本质并不是纯粹的艺术而是信息沟通的工具，但优秀的广告却可以成为视觉艺术品。影视广告作品在短短的5秒、15秒、30秒中，做到夺取消费者的心智，除了完美的策略、优
20、秀的创意外，便是富有感染力的创意联想。联想是通过事物的内在联系，把两个看似不同的事物有机地结合在一起，给人以深思与启迪的表现手法。广告常以联想的手法表达更深层的含义，或者给人以优美的意境和美好的感受。联想所表达的主题用实景拍摄方法有时很难表现，而采用三维动画技术使得创意的表达不再受限制，设计思维不再被束缚，广告带给我们的是全新的视觉感受。3.4 三维动画应用领域介绍建筑领域：致力于建筑漫游动画：房地产漫游动画、小区浏览动画、楼盘漫游动画、 三维虚拟样板房、楼盘3D动画宣传片、地产工程投标动画、建筑概念动 画、房地产电子楼书、房地产虚拟现实等动画制作。如图3.1图3.1 蔚来城地产建筑漫游单帧规
21、划领域：道路、桥梁、隧道、立交桥、街景、夜景、景点、市政规划、城市规划、城 市形象展示、数字化城市、虚拟城市、城市数字化工程、园区规划、场馆建 设、机场、车站、公园、广场、报亭、邮局、银行、医院、数字校园建设、 学校等动画制作。如图3.2 图3.2 新疆伊宁城市规划动画单帧园林景观领域：园林景观动画涉及景区宣传、旅游景点开发、地形地貌表现、国家公园、 森林公园、自然文化遗产保护、历史文化遗产记录,园区景观规划、场馆 绿化、小区绿化、楼盘景观等动画表现制作。园林景观3D动画是将园 林规划建设方案，用3D动画表现的一种方案演示方式。其效果真实、 立体、生动，是传统效果图所无法比拟的。园林景观动画将
22、传统的规划 方案，从纸上或沙盘上演变到了电脑中，真实还原了一个虚拟的园林景 观。如图3.3图3.3 青岛世界园艺博览会动画单帧产品演示:产品动画涉及工业产品如汽车动画、飞机动画、轮船动画、火车动画、舰艇 动画、飞船动画；电子产品如手机动画、医疗器械动画、监测仪器仪表动画、 治安防盗设备动画；机械产品动画如机械零部件动画、油田开采设备动画、 钻井设备动画、发动机动画；产品生产过程动画如产品生产流程、生产工艺 等三维动画制作。如图3.4图3.4 石家庄高新技术开发区动画单帧模拟动画：模拟动画制作,通过动画模拟一切过程如制作生产过程、交通安全演示动画 （模拟交通事故过程）、煤矿生产安全演示动画（模拟
23、煤矿事故过程）、能源转 换利用过程、水处理过程、水利生产输送过程、电力生产输送过程、矿产金 属冶炼过程、化学反应过程、植物生长过程、施工过程等演示动画制作。如 图3.5图3.5 扬州申遗动画鲜花绽放单帧片头动画：宣传片片头动画、游戏片头动画、电视片头动画、电影片头动画、节目片头 动画、产品演示片头动画、广告片头动画等。如图3.6图3.6 最佳现场节目片头广告动画：动画广告是广告普遍采用的一种表现方式，动画广告中一些画面有的是纯动 画的，也有实拍和动画结合的。如图3.7图3.7 皇明太阳能广告单帧影视动画：影视三维动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视3D动画、特效后期合成、 影视剧特效动画等。如
24、图3.8图3.8 电影2012场景角色动画：角色动画制作涉及3D游戏角色动画、电影角色动画、广告角色动画、人物 动画等。如图3.9 图3.9 电影机器人瓦力三维动画角色瓦力虚拟现实：英文名为Virtual Reality，简称VR技术，也称灵境技术或人工环境。应用 于旅游、房地产、大厦、别墅公寓、写字楼、景点展示、观光游览、酒店饭 店、宾馆餐饮、园林景观、公园展览展示、博物馆，地铁、机场、车站、码 头等行业项目展示、宣传。虚拟现实的最大特点是用户可以与虚拟环境进行 人机交互，将被动式观看变成更逼真地体验互动。360度实景、虚拟漫游 技术已在网上看房、房产建筑动画片、虚拟楼盘电子楼书、虚拟现实演
25、播室、 虚拟现实舞台、虚拟场景、虚拟写字楼、虚拟营业厅、虚拟商业空间、虚拟 酒店、虚拟现实环境表现等诸多项目中采用。如图3.10图3.10 车展全息投影4 三维动画制作过程在这一章中，我们的主要思路是先进行一般性知识的讲解，然后再把所用到的知识体现在我们的作品中。4.1 剧情设计分镜头脚本是一个动画短片的重要方面，可以说拥有了一个好的剧情就等于成功了一半，所以我们详细地设计了这个动画的剧情。场景一：两扇大门渐渐打开，门内一片漆黑，门外光亮刺眼；角色人物出现（逆光），投影映进门内（主场景）；摄像机多角度拍摄，展现角色人物出场的震撼。场景二：角色人物走进门内，站定，顶灯光骤然开启，照明整个场地；篮
26、球架在不远处；摄像机随人物移动过渡，最后俯视整个场景。场景三：角色人物热身，舒筋活骨；冲刺，鱼跃而起，在空中做翻腾等高难度动作，后重力灌篮。场景四：结束4.2 建模先讲解建模的一般方法，然后对动画中的篮球进行建模，然后对相对复杂的人物进行建模，最后对我们需要用到的场景进行建模。 4.2.1 标准几何模型的创建方法三维动画制作的顺序通常是建立几何模型、进行材质设定、环境设定、动画设置和后期渲染5步。其中建模是进行其他一切工作的基础，没有有效的模型，其他一切设置都是没有意义的。在3ds max中，标准几何模型的创建方法很简单，在Create（创建）命令面板中选择相应的命令后在视力中进行操作即可，中
27、间可以调整模型的参数，下面以创建一个球体为例说明创建基本几何模型的步骤：1.在命令面板中，单击创建标签进入创建命令面板。如图4.1。图4.1 创建面板 2.单击图4.1中的进入几何面板3.在下拉列表中选择标准基本体这个选项，打开标准几何体面板。4.单击球体按钮，选中后按钮变为黄色5.然后在视图中任意一点单击鼠标左键，到任意一个位置后释放，则在视图中出现了一个圆球，如图4.2。图4.2 创建球体 4.2.2 球体的编辑与篮球的建模在3ds max中，只要确定了球体的半径和球心位置就可以确定一个球体，要实现其他效果，可以通过其他一些参数对球体进行变形处理，如图4.3。图4.3几何参数球体的创建是在
28、创建方法卷展栏中进行选择，主要有两个选项，边和中心。其中，边表示从球体的边缘开始创建，中心表示从球体的中心开始创建。球体的创建方式主要用于定位球体，至于创建球体的形状则没有影响。在球体创建命令面板中的参数，调整这些参数可以获得不同的球体效果。在这些参数中，段数和平滑两个参数用于描述球体的细节。段数越大，则球体就越圆，但是因为段数的设置 会影响电脑的计算量，随着段数的增加，电脑内部存储球体数据的数据量会呈几何级数增加，所以应尽量将段数数值设置得低一些。选中了平滑选项后，球体将会呈现出圆滑的表面，默认是选中的，如图4.4，图4.5，是否选择了平滑选项对球体的平滑度有很大的影响，特别是放大以后这种效果更加明显。图4.4 选择了平滑 图4.5 未选择平滑在参数栏中还有其他的一些参数，利用这些参数可以创建出各种半球来。其中的半球选项用于设置球冠的大小，如图4.6，设置不同的数值产生的效果不同。图4.6 分别设置不同半径大小后产生效的果利用上面介绍的知识，我们来创建需要的篮球1.创建球体，设置好球的大小，如图4.7。图4.7 创建球体2.绘制贴图，如图4.8。图4.8 篮球贴图3.通过材质编辑器，为球体贴上图，形成一个篮球的模型，如图4.9。图4.9 篮球模型 4.2.3 场景建模分别对球场，篮球架进行建模，效果图如4.10。图4.
