汽車分電器的三維動畫開發

張聰，駱雁

摘要：基于3D Studio Max三維動畫軟件制作了汽車分電器的三維動畫，主要內容包括汽車分電器的模型制作、材質貼圖的設置、攝影機環繞展示動畫、分電器的拆裝動畫、分電器的工作原理動畫、剪輯配音、項目的輸出設置。汽車分電器的教學資料多是實體展示或者觀看圖像，開發汽車分電器的三維動畫對提高課堂教學質量有著顯著效果，研究成果填補了汽車分電器教學沒有三維動畫資料的空白。

關鍵詞：汽車分電器；模型制作；材質貼圖；三維動畫；剪輯輸出

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）20-0184-02

汽車分電器的作用是接通和斷開低壓電，并將點火線圈所產生的高電壓按發動機的點火次序分配給各缸火花塞[1]。分電器包括斷電器、配電器、電容器和點火提前裝置等。目前在教學中，分電器的介紹和講解采用的是圖片展示或者實體展示的方式。這種方法不夠直觀清晰展示分電器的結構及其工作原理，為了使分電器的教學更形象生動，本文基于3D Studio Max三維動畫軟件以傳統汽車分電器為例開發了汽車分電器的三維動畫。

汽車分電器的三維動畫開發研究的技術路線：熟悉汽車分電器—制作三維模型—研究材質貼圖—研究其工作原理—調節動畫—渲染輸出—剪輯成片。在熟悉汽車分電器的結構及其工作原理的基礎上，制作汽車分電器各部件的三維模型，接著進行材質貼圖的制作，而后制作動畫。動畫分兩部分：攝影機環繞動畫展現汽車分電器的構造，關鍵幀動畫展示汽車分電器的拆裝及工作原理，渲染輸出序列圖片，在影視后期編輯軟件中建立項目，剪輯配音，輸出成片。

一、制作模型

配電器安裝在斷電器上方，由膠木制的分電器蓋和分火頭組成，其作用是按發動機點火順序，將高壓電分配到各缸火花塞上。分火頭插裝在凸輪的頂端，和凸輪一起旋轉，其上有金屬導電片。分電器蓋的中間有高壓線插孔，其內裝有帶彈簧的炭柱，壓在分火頭的導電片上。分電器蓋的外圍有與發動機氣缸數相等的旁電極插孔，以安裝分缸高壓線[2]。了解這些結構之后首先來制作分電器蓋子，制作思路是使用車削加布爾運算完成。

在前視圖或左視圖用線繪制蓋子的剖面輪廓，添加車削修改器得到蓋子基本形狀，這里要注意蓋子的厚度，輪廓線的里外側不一樣。圍繞蓋子中心旋繞復制了小圓柱體用布爾運算差集減好了內部的小凹槽。旋轉復制中心點的確立，軸的調整，對齊命令的使用以及布爾運算是此處的關鍵點。至此按照原先的思路模型制作都還順利，接著制作高壓線插孔。繪制輪廓線車削出模型，同樣要注意里外輪廓線不同，復制調整好與蓋子的位置。接下來使用布爾運算并集，結果并集不能解決蓋子內的圓柱體的去除，返回將高壓線插孔轉為可編輯多邊形并全部附加一起，再選蓋子內多余的圓柱面清除，然后和蓋子布爾運算并集轉多邊形后進一步清除蓋頂的小圓弧碎片。

這是最初的想法和實驗，經過一再嘗試研究發現放樣可以解決上述大部分難題。之所以用放樣而不是擠出，是因為蓋子上面并不是平面而是弧面，放樣中的縮放變形可以很容易的調節出這個弧面。放樣出蓋子外部結構，內部結構，通過一次布爾運算，車削復制幾個高壓線插孔放蓋子上就可完成，此時蓋子里面的小細節已經不是問題了，主要采用畫線擠出就可以完成。其他部分的模型制作主要是使用畫線擠出或配合多邊形編輯制作而成。

二、材質貼圖

分電器的材質主要是塑料、不銹鋼、鑄鐵，下面分別講述這三種材質的基本調法：分電器蓋子和分火頭主要是塑料材質，觀察實體可見其外表呈暗紅色，表面光滑，有高光，有反射，沒有紋理，沒有凹凸，沒有透明。分析完這些打開3dsmax材質編輯窗口將一個空白材質球賦予給分電器蓋子和分火頭，調整材質球的漫反射為暗紅色，高光90，光澤度15，在反射貼圖上添加光線跟蹤，效果并不好，因為沒有反射環境，借助一張貼圖做了假反射，反射值降低為20完成分電器蓋子和分火頭材質的調節。

分電器殼體主要是鑄鐵材質，通過觀察可見鑄鐵是黑色，表面有凹凸顆粒，高光弱，沒有反射，沒有透明。打開材質編輯器為殼體賦予一個空白材質球，漫反射調整為黑色，高光54，光澤度16，凹凸貼圖添加了斑點，大小20。

分電器的電容器，真空提前機構和內部的金屬部件主要是不銹鋼材質，顏色有白有黃，光滑，有高光，有反射，沒有凹凸，沒有透明，材質球明暗器調整為金屬，漫反射顏色有白色有銅黃色，高光122，光澤度79，反射貼圖同樣是使用光線跟蹤貼一張假反射貼圖，反射值為50。

三、動畫制作

分電器的三維動畫主要是采用路徑約束和打關鍵幀的方法完成，攝影機展示動畫的思路是做一個攝影機環繞動畫，圍繞分電器旋轉展示。其中的難點是做攝影機環繞動畫，采用了路徑約束制作環繞動畫。首先在頂視圖創建一個二維圓形作為攝影的環繞路線，出現的問題是直接把攝影與路徑做約束動畫，攝影機動不了。解決方法是借助一個虛擬對象，用它和路徑做路徑約束動畫后，把攝影機連接到虛擬物體上，實現了攝影機與虛擬物體一起沿路徑運動。

分電器的拆裝動畫及其工作原理是采用打關鍵幀的方式，分電器的拆分動畫嚴格按照實體的拆分過程制作，組裝過程是按拆分倒序進行。工作原理的動畫主要展現分電器軸驅動凸輪軸上的凸輪，控制觸點的斷開和閉合。點火脈沖在每個凸輪斷開觸點階段回路時產生，然后觸點閉合在初級回路里重新建立電流，為下次斷開做好準備。

動畫的輸出尺寸和格式很重要，此處為保證影片的質量采用了tga格式，輸出序列圖片，寬高比定為16∶9的比例，符合現在多數電腦屏幕的寬高比，因為模型制作精練，材質貼圖使用的是MAX自帶的標準材質調節，燈光使用場景默認燈光，保證了渲染速度，總共用時約30分鐘。

四、剪輯配音

剪輯是在后期編輯軟件prmiere中完成的，設計了片頭片尾，中間的安排也做了調整，片頭后是分電器的拆裝動畫，包括各零部件的特寫展示，然后是工作原理，分電器展示動畫。有了剪輯思路后，在pr中使用剃刀工具將序列圖片形成的視頻片段根據需要剪斷后重新安排。為避免視頻太過沉悶特別加入了音頻，搜集整理了需要的音頻文件做了剪輯調整來適配視頻，片頭是隆重華麗的背景音效，分電器的拆裝根據動畫特點做了特別的配音。后期處理花了很多時間去研究項目的建立，建立和三維輸出的圖片一樣的尺寸，這里注意MAX輸出時的設置1800*1012，圖像縱橫比1.78，像素縱橫比1.0，prmiere中創建及輸出序列大小及像素縱橫比都要與之相匹配。

在后期剪輯軟件建立輸出時都要注意尺寸、格式、視頻編解碼器、品質、幀速率、場、縱橫比，這些都關系到最終出片的品質。

五、結束語

通過制作模型、材質貼圖、三維動畫、剪輯配音等完成汽車分電器的三維動畫開發，實際使用與傳統的圖片和實物相比，三維動畫更能引起學生的學習興趣，展示結構清晰直觀，拆裝動畫與工作原理清楚明了，使學生對分電器有了更深刻的認識，大大提高了教學效率。

參考文獻：

[1]蘇成玲.分電器的檢修與安裝[J].河北農機，2007，（1）

[2]中國汽配商貿網.傳統分電器的組成[EB/OL].

http：//www.qph86.com/zh-CN/displaynews.html？newsID=100134106&ctid=100030387.2012-08-20.

作者簡介：張聰（1983-），女，江蘇人，講師，學士學位，主要研究方向三維動畫。endprint