三維動畫建模技術的應用研究

摘要：計算機輔助設計技術即CAD技術是近幾年來發展較快的一個方向。三維動畫技術也在社會各行業、領域、日常生活中發揮了越來越重要的作用。從惟妙惟肖的虛擬演員走進變化萬千的虛擬演播室，從建筑漫游動畫的真實再現到國產三維動畫電影莫比斯環的全景動畫剖析，無不向人們展示了三維動畫技術的強大功能。因此，三維動畫建模技術的應用研究為未來三維圖形技術的發展指明了方向。

關鍵詞：三維動畫 建模技術 應用研究

隨著計算機圖像圖形、電子技術的發展，以及計算機軟硬件性能的飛速提高，生產中的設計方法發生著巨大變化，以前只能靠手工完成的許多設計工作，正在逐漸地被計算機圖形圖像技術所取代。其中計算機輔助設計技術即CAD技術是近幾年來發展較快的一個方向。三維動畫技術也在社會各行業、領域、日常生活中發揮了越來越重要的作用。從惟妙惟肖的虛擬演員走進變化萬千的虛擬演播室，從建筑漫游動畫的真實再現到國產三維動畫電影莫比斯環的全景動畫剖析，無不向人們展示了三維動畫技術的強大功能。因此，三維動畫建模技術的應用研究為未來三維圖形技術的發展指明了方向。

一、繪畫結構分析與建模技術的聯系

良好的繪畫基礎對三維建模是十分重要的，繪畫中的素描相當三維世界中的建模，而繪畫中的色彩和三維世界中的材質和燈光聯系緊密。在三維動畫角色建模方面，對于繪畫結構的準確把握，是建模準確與否的關鍵所在，只有很好地掌握物體的結構特征，特別是對于人物動作時肌肉的伸縮變化的規律，才能在動畫角色建模中，準確、真實地表達人物的一舉一動和音容笑貌，達到藝術創作的需要。

建模的過程開始于結構分析，當我們面對一個復合對象時，可以先設想它是有哪些基本幾何體構成的，也許我們可以利用軟件所提供的現有的幾何體來擺出它的大致形狀，細節部分可進行進一步加工。這種思路與繪畫前期的打稿畫出畫面構成是差不多的。

素描結構線的走向是我們制作3D模型早期最應該注意的東西。然而對于一個經驗豐富的建模師，他不必總是從頭到腳按照這種方法去分析對象，而會根據自己的習慣以最快的速度涉入細節，但是，除了速度的優勢外，這種做法可能很難保證網格布局的合理與整體結構的準確。這樣，有時候會返工，有時候會停留在某一個棘手的環節，反而影響了速度。對于陌生的對象，不得不重新進行結構分析。所以，對于一個成功的建模師來說，具備過人的分析能力和總結歸納能力是十分關鍵的。

二、三維軟件與建模技術分析

在市場上流行與使用的三維軟件很多，在建立幾何模型時所用的方法也各不相同，如：Lightware的建模方式叫做MetaNURBS。它通過類似NURBS的線外點控制結構。但它的基本原理還是基于多邊形的，在使用光滑顯示之后，仍然可以看到每個網格單元的均勻步長數量。SoftImage和Maya是采用NURBS建模方法的軟件。Rhlno是后起來的以NURBS為主的專業建模軟件，NURBS是Non－Unlform Rational B-Sptine的縮寫，它是一種以數學方程式來定義曲線的方式。3ds Max的幾何建模方法主要有多邊形(PoIygon)建模、非均勻有理B樣條曲線建模(NURBS)，細分曲面技術建模(subdivislon Su rface)。因此，針對如此眾多的三維軟體和建模核心技術，如何科學的選擇三維軟件及建模技術來表現角色建模中的形態各異的對象，如何高效、準確、合理的運用建模技術是值得研究的內容。

三、游戲場景、游戲角色模型合理化建造

游戲場景和游戲角色模型由于受到網絡速度的限制，在制作過程中，我們不能一味的去追求絢麗的三維游戲畫面效果，而需要結合網絡傳輸速度與模型文件細節大小的要求，合理的分配角色的網格數量，根據角色在場景中遠近、主次等關系，制作出精度不同的三維模型，例如距離游戲玩家較近的游戲角色使用較多的面去表現，反之，距離游戲玩家較遠的配景角色可使用較精簡的建模手法去完成，也就是說，在游戲玩家電腦硬件速度條件的制約下，力求達到游戲速度與游戲美學的統一。

通常我們提到游戲模型的面數都是指的三角面，而通常在3D軟件中所看到的面數都是四邊面，一個四邊面等于兩個三角面。所以通常的辦法是將模型先用工具轉換為全三角結構后再計算它的面數。從建模的角度來看，通過四邊面來表現人物結構更加的完美，畢竟在網絡游戲中，玩家看到的不是Max渲染的效果，而看到的基本上是Max操作界面中即時得到的效果。因此在某種程度上說，邊越多越影響效果的表達，從角色動畫角度上來看，四邊面更符合人體肌肉走向的表達，而三角面的表現則容易使人物動作時產生不良的效果。當然有些模型為了面數的節儉，特別是網絡游戲中8001~以內的模型用三角面來制作，更便于精確，而8D0以上的模型則四邊面表現更為完美，當然也是要盡可能的節省。

四、建筑漫游動畫建模優化

建筑漫游動畫在國內發展較好，在三維動畫制作軟件3ds max的幫助下，創建一個動畫漫游路徑，并最終生成一段三維建筑漫游的視頻文件。該動畫能夠全方位地、直觀地給人們提供有關城市的各種具有真實感的場景信息，將產生實體沙盤模型所達不到的仿真空間效果。而且虛擬城市的各種模型單體及其位置易于修改，通過多媒體創作工具對動畫進行結構的調整并加入文字、圖片、解說等補充，還可以實現城市信息的查詢功能。這些都是傳統的方法所無法比擬的。

對于龐大的建筑環境場景模型，如何正確處理人物、樹木、道路、樓房、地面設施、天空環境，如何能最優化的建立三維模型，也是我們研究的主要內容。建筑動畫的單體模型建模不同于效果圖建模。用于效果圖制作的模型在外觀上應盡可能的詳細。每個物體都要建出具體的三維模型，而用于動畫中的模型卻要根據情況來制作。一般可以按照這樣兩個標準進行模型的制作：在進行全景瀏覽、鳥瞰時，因場景中的模型較多，系統處理速度主要決定于場景中所使用的模型總面數，此時應盡量使用粗槐在某些具體的建筑物中穿行或進入其內部時，由于要表現該建筑的細節組成應創建相應的近景細模。無論是近景模型還是遠景模型都應嚴格按照1：1的比例進行制作，它們都需要根據相關建筑的詳細圖紙資料進行創建。可以通過掃描儀將平面圖處理為數字文件，在3ds max 5.0中將其設置為Top工作視窗(相當于建筑物平面圖)的背景文件，根據圖紙和尺寸進行平面描線在3dsmax 5.0中將其立面圖設置為FrontT作視窗(相當干建筑物前視圖)的背景文件，將平面線型通過相關的三維化命令如Extu rde擠壓至正確高度后得到該建筑物的三維模型。