基于三維動(dòng)畫技術(shù)的消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)

刁俊琴，崔學(xué)勇

(安徽新華學(xué)院，安徽　合肥　230088)

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基于三維動(dòng)畫技術(shù)的消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)

刁俊琴，崔學(xué)勇

(安徽新華學(xué)院，安徽合肥230088)

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，消防培訓(xùn)作為一門邊緣工作逐漸受到社會(huì)的重視。借助電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)在形式上變得日益豐富多彩，增加了學(xué)員學(xué)習(xí)的趣味性。在對(duì)于消防訓(xùn)練、民眾消防知識(shí)、火災(zāi)預(yù)警等方面，三維動(dòng)畫技術(shù)能夠最大化的模擬事故現(xiàn)場(chǎng)，為培訓(xùn)提供可視的動(dòng)態(tài)行為指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：消防系統(tǒng)；培訓(xùn)；三維動(dòng)畫；運(yùn)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)當(dāng)前城市建筑物在密集程度和空間利用率上遠(yuǎn)超十幾年前，這不僅加大了城市空間的利用率，也為消防安保帶來(lái)了更多的難度。本文就三維動(dòng)畫技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，概括性的分析了兩種技術(shù)在消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)中的廣泛應(yīng)用和技術(shù)基礎(chǔ)。系統(tǒng)地闡述了三維動(dòng)畫技術(shù)在培訓(xùn)中的目標(biāo)、初衷、方式、效果、模型結(jié)構(gòu)和傳輸特點(diǎn)，并且就消防安保培訓(xùn)中三維動(dòng)畫技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行討論，旨在提高動(dòng)畫制作水平，推動(dòng)消防安保培訓(xùn)的發(fā)展。

一、三維動(dòng)畫技術(shù)概述

本文所指的用于消防系統(tǒng)培訓(xùn)的三維動(dòng)畫是以相關(guān)電子技術(shù)、消防理論為指導(dǎo)，應(yīng)用到日常單位消防系統(tǒng)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)中的三維動(dòng)畫。一般來(lái)講，從學(xué)員與三維動(dòng)畫的互動(dòng)程度來(lái)看，三維培訓(xùn)動(dòng)畫可以分為視頻三維動(dòng)畫和交互三維動(dòng)畫。小視頻類三維動(dòng)畫是通過培訓(xùn)講師操作前進(jìn)、后退、暫停等方式來(lái)展示消防培訓(xùn)的具體內(nèi)容，但是只能變更動(dòng)畫的演示時(shí)間，不能變更演示角度；交互類三維動(dòng)畫技術(shù)是難度較高的虛擬現(xiàn)實(shí)類的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了學(xué)員與培訓(xùn)內(nèi)容的互動(dòng)，可以在動(dòng)畫中自主變更觀看角度，實(shí)現(xiàn)智能培訓(xùn)的效果。本文所提倡的三維動(dòng)畫技術(shù)，大部分是基于小視頻類的三維動(dòng)畫培訓(xùn)。

二、消防培訓(xùn)中三維動(dòng)畫技術(shù)的新效果

三維動(dòng)畫技術(shù)在消防系統(tǒng)的業(yè)務(wù)培訓(xùn)中，發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。他利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了培訓(xùn)課程的遠(yuǎn)程傳輸，并且將各種培訓(xùn)信息、動(dòng)畫視頻在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上共享，讓更多的單位、學(xué)校、社區(qū)享受到專業(yè)的培訓(xùn)課程。從而提高了消防培訓(xùn)的范圍，其具體作用如下。

1.創(chuàng)造全新的培訓(xùn)模式

消防系統(tǒng)的業(yè)務(wù)培訓(xùn)需要進(jìn)行現(xiàn)代化的改革。因此，減少照本宣科的學(xué)院化培訓(xùn)模式，最大限度的創(chuàng)造和接近真實(shí)火災(zāi)環(huán)境成為當(dāng)前培訓(xùn)創(chuàng)新的切入點(diǎn)。引入三維動(dòng)畫技術(shù)，將傳統(tǒng)的消防培訓(xùn)中圖片——信息——講解的培訓(xùn)模式向動(dòng)畫——體驗(yàn)——總結(jié)的新型培訓(xùn)模式轉(zhuǎn)變。讓所有接受培訓(xùn)的學(xué)員在上課過程中能夠直觀的感受到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的具體環(huán)境。通過場(chǎng)景的模擬，學(xué)員可以在感官上生成火場(chǎng)定位、火情感應(yīng)以及滅火模擬。利用計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件將這些零散的元素串聯(lián)起來(lái)，再加上動(dòng)畫效果的合成處理，按照科學(xué)的流程和順序反饋到學(xué)員的大腦中，形成消防培訓(xùn)的二次印象。

2.加深培訓(xùn)效果

三維動(dòng)畫中擁有一種自動(dòng)仿真的軟件系統(tǒng)，讓所有的學(xué)員在培訓(xùn)過程中能夠通過外在信息的刺激產(chǎn)生身臨其境的效果，正如當(dāng)前3D電影效果一樣，不僅可以感受到畫面的刺激，也能夠形成自身神經(jīng)的感知，仿佛火焰、濃煙、建筑物等元素就在身邊，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各種聲音加強(qiáng)體驗(yàn)。這對(duì)于學(xué)員的學(xué)習(xí)效果是一種重要的加成。這種仿真、模擬培訓(xùn)是基于培訓(xùn)課程中重點(diǎn)案例建立的，因此最大限度的接近培訓(xùn)的目的，讓學(xué)員在接受消防知識(shí)的時(shí)候，利用自身感知來(lái)排除安全環(huán)境下形成的一系列認(rèn)知障礙，消化和吸收各種消防知識(shí)，全面提升消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)的培訓(xùn)效果。

3.擴(kuò)大培訓(xùn)范圍

我國(guó)當(dāng)前大部分企業(yè)、單位、地產(chǎn)物業(yè)公司，在消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)上都沒有專業(yè)的培訓(xùn)課件，許多單位在進(jìn)行培訓(xùn)的時(shí)候還是使用普通的視頻來(lái)進(jìn)行講解。雖然這種方式比傳統(tǒng)的授課形式更加有效，但是仍然缺少相關(guān)的親身體驗(yàn)感覺。比如：無(wú)法讓學(xué)員感受到濃煙、毒氣的危險(xiǎn)，也缺少危險(xiǎn)科目消防知識(shí)的培訓(xùn)，更無(wú)法預(yù)先展示既定單位的火災(zāi)撲滅預(yù)案，沒有針對(duì)性的火災(zāi)逃生知識(shí)，讓接受培訓(xùn)的學(xué)員在知識(shí)的理論性和實(shí)用性上形成一條鴻溝。

此外，三維動(dòng)畫技術(shù)可以將系統(tǒng)的火災(zāi)逃生知識(shí)提供給我國(guó)的企事業(yè)單位，用于進(jìn)行日常的消防系統(tǒng)培訓(xùn)。這種動(dòng)畫的培訓(xùn)課程不僅降低了培訓(xùn)的成本和危險(xiǎn)性，也提高了學(xué)員接受培訓(xùn)的興趣，使每個(gè)學(xué)員都可以用更加輕松的心態(tài)來(lái)進(jìn)行平常難以接觸的消防培訓(xùn)課程，并且將日常掌握的消防、逃生技巧消化吸收和模擬演練。

三、消防培訓(xùn)中三維動(dòng)畫技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)消防培訓(xùn)重視程度的不斷提高，含義三維動(dòng)畫技術(shù)元素的消防系統(tǒng)培訓(xùn)才開始逐漸發(fā)展。但是在許多培訓(xùn)動(dòng)畫的制作中依然存在著各種問題。

1.動(dòng)畫情景設(shè)置問題

從學(xué)員的角度來(lái)看，三維動(dòng)畫中場(chǎng)景的制作越精細(xì)、逼真，動(dòng)畫的等級(jí)越高，培訓(xùn)課件的價(jià)值就會(huì)越大。但是從筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，當(dāng)前動(dòng)畫制作的場(chǎng)景設(shè)置已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)誤區(qū)。不少市場(chǎng)上的三維動(dòng)畫制作單位在進(jìn)行動(dòng)畫場(chǎng)景設(shè)置的時(shí)候，過于追求精細(xì)化的場(chǎng)景布置和模型布局，導(dǎo)致其動(dòng)畫效果逼真，甚至達(dá)到接近電影特效的地步。這樣做一方面增加了三維動(dòng)畫制作的成本；另一方面也增加了動(dòng)畫中額外的干擾因素，也就是培訓(xùn)動(dòng)畫制作中的不必要信息。這些不必要信息是制作者在進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)τ趫?chǎng)景構(gòu)建過于細(xì)致造成的，不由自主地出現(xiàn)在畫面中，分散了學(xué)員對(duì)于消防安全知識(shí)的注意力。

根據(jù)當(dāng)前的三維立體空間模擬技術(shù)，用于消防培訓(xùn)的動(dòng)畫制作可以在空間場(chǎng)景上做到真實(shí)環(huán)境“一比一”的仿真模擬，讓學(xué)員在虛擬的場(chǎng)景中學(xué)到消防安全知識(shí)。但是這些環(huán)境畢竟是虛擬的，需要進(jìn)行一定的藝術(shù)加工，因此三維動(dòng)畫的制作者在技術(shù)與藝術(shù)的銜接上還存在一定的差距。

2.三維動(dòng)畫的視覺效果呈現(xiàn)問題

視覺效果主要包括靜止效果和動(dòng)態(tài)效果兩種，其影響因素有：色彩、構(gòu)圖等。畫面構(gòu)圖就是通過軟件將各種單元有機(jī)重組，呈現(xiàn)在一個(gè)畫面中。但是當(dāng)前動(dòng)畫制作公司在消防安全的內(nèi)容與畫面構(gòu)建上，難以形成統(tǒng)一，造成了構(gòu)圖不完善的問題。動(dòng)畫主體畫面中的目標(biāo)人物、畫面組成、拍攝角度等，都對(duì)學(xué)員的認(rèn)知能力造成壓迫。有些關(guān)鍵物體并沒有在畫面中的中心部位，難以在第一時(shí)間聚焦學(xué)員的目光，降低了培訓(xùn)動(dòng)畫的培訓(xùn)效果。

降低動(dòng)畫視覺效果的另一個(gè)原因?yàn)橹谱髡呱实倪x擇。色彩主要由三個(gè)基本要素：明度、色彩和純度組成，這三個(gè)要素密不可分，共同加強(qiáng)色彩以帶給人的不同感官。但是當(dāng)前許多3D動(dòng)畫在制作過程中，沒有按照色彩原理來(lái)進(jìn)行布局，使得動(dòng)畫某些鏡頭中主體、物體的層次不清楚。制作者沒有按照規(guī)定的要求來(lái)制作動(dòng)畫，僅僅吸引一部分人的學(xué)習(xí)，并且在消防關(guān)鍵信息的營(yíng)造上進(jìn)入誤區(qū)，使得學(xué)員在接受培訓(xùn)的時(shí)候，被非關(guān)鍵信息所誤導(dǎo)，甚至分散注意力，降低消防關(guān)鍵信息的吸引力。這一點(diǎn)尤其體現(xiàn)在對(duì)少兒和學(xué)生等未成年人的消防培訓(xùn)中：當(dāng)前許多消防培訓(xùn)三維動(dòng)畫作品，為了吸引學(xué)生觀看，在人物造型和場(chǎng)景模擬上采取動(dòng)畫片中的部分鏡頭，這樣不利于學(xué)生的認(rèn)知提升，增加了學(xué)生接受消防培訓(xùn)的潛在學(xué)習(xí)感知和體驗(yàn)，降低消防培訓(xùn)的真實(shí)效率。

四、消防培訓(xùn)中三維動(dòng)畫制作技巧探析

1.三維動(dòng)畫編制流程

消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)中的三維動(dòng)畫都有獨(dú)特的制作程序，結(jié)合前人的經(jīng)驗(yàn)，再加上技術(shù)人員與消防官兵總結(jié)的不斷實(shí)踐和探索，筆者根據(jù)消防工作的實(shí)際需求，將動(dòng)畫制作流程歸納為以下幾步。

第一,根據(jù)消防系統(tǒng)培訓(xùn)的目標(biāo)提出培訓(xùn)策劃方案，再根據(jù)策劃方案中提出的培訓(xùn)要求編制動(dòng)畫腳本。完成腳本編輯的同時(shí)，需要?jiǎng)赢嬛谱魅藛T可以聯(lián)系美術(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)動(dòng)畫中的場(chǎng)景布局和人物形象進(jìn)行藝術(shù)加工，并且設(shè)計(jì)相關(guān)的角色。

第二,基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作完成后就需要制作人員完成分鏡頭的制作，按照?qǐng)鼍敖！⒔巧K、角色動(dòng)畫的方向來(lái)制作動(dòng)畫框架?？蚣艽罱ㄍ戤吅筮€要往框架內(nèi)部添加各種效果，如：燈光、材質(zhì)、音效、渲染等。

第三，要結(jié)合講師的授課培訓(xùn)風(fēng)格進(jìn)行編輯和完善，從全局把握，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與效果的完美結(jié)合，最后合成輸出到學(xué)員面前。

2.動(dòng)畫制作的技術(shù)準(zhǔn)則

(1)設(shè)計(jì)整體性

動(dòng)畫設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的任務(wù)，因此動(dòng)畫制作者在進(jìn)行場(chǎng)景設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要建立一個(gè)總的設(shè)計(jì)構(gòu)思，即動(dòng)畫的全局觀念。這里的全局觀念包括了場(chǎng)景布局的統(tǒng)一，單元內(nèi)前后風(fēng)格的一致，變現(xiàn)主題的明確。因?yàn)槿S動(dòng)畫的主要作用是用來(lái)展現(xiàn)教學(xué)中理論難以覆蓋的那部分內(nèi)容的，因此，動(dòng)畫設(shè)計(jì)的整體性以及色彩要為具體的消防知識(shí)所服務(wù)。

(2) 透視原理

使用透視原理主要是在三維空間里保證空間邏輯的正確性，讓動(dòng)畫中的空間效果更為逼真。在動(dòng)畫尤其是三維動(dòng)畫中，幾何透視與空氣透視是動(dòng)畫制作者必須遵循的基本原理之一。采用透視原理既可以提高動(dòng)畫場(chǎng)景中元素的多元化效果，增加動(dòng)畫場(chǎng)景的感染力與渲染效果，又能夠節(jié)省動(dòng)畫制作成本。

3.消防培訓(xùn)中動(dòng)畫制作的具體技術(shù)要點(diǎn)

對(duì)于三維動(dòng)畫制作，最重要的技術(shù)就是場(chǎng)景模型構(gòu)建與角色設(shè)計(jì)。場(chǎng)景模型構(gòu)建是指在根據(jù)動(dòng)畫制作技術(shù)的要求，在三維場(chǎng)景中創(chuàng)建立體的模型。將各種動(dòng)畫效果添加到這個(gè)模型當(dāng)中，可以說(shuō)，模型就是動(dòng)畫制作的結(jié)構(gòu)，效果則是模型的外衣。針對(duì)當(dāng)前消防動(dòng)畫的培訓(xùn)內(nèi)容，建?？梢詤⒖家韵聨追N技術(shù)：幾何體—樣條曲線模型、復(fù)合模型、表面細(xì)分模型以及數(shù)據(jù)化的patch、NURBS 高級(jí)模型。

接下來(lái)就是三維動(dòng)畫的角色設(shè)計(jì)工作。在已經(jīng)建成的三維場(chǎng)景中，我們可以把消防培訓(xùn)所需的各種內(nèi)容以動(dòng)畫的形式添加進(jìn)去。比如3D-max軟件，該軟件提供了大部分三維動(dòng)畫所需的場(chǎng)景設(shè)計(jì)模式，包括了變換動(dòng)畫、變形動(dòng)畫、角色動(dòng)畫、粒子系統(tǒng)動(dòng)畫、動(dòng)力學(xué)模擬動(dòng)畫、攝像機(jī)動(dòng)畫等。將這些動(dòng)畫進(jìn)行有機(jī)組合，就可以做出符合培訓(xùn)要求的消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)三維動(dòng)畫了。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著改革開放的不斷深入、建筑業(yè)在快速發(fā)展，3D技術(shù)在消防系統(tǒng)的業(yè)務(wù)培訓(xùn)工作中應(yīng)用的比例也在逐漸提高,這就對(duì)消防培訓(xùn)工作隊(duì)伍的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。在消防系統(tǒng)的培訓(xùn)中，如何提高科技含量，制作出既豐富多彩，生動(dòng)靈活，又內(nèi)容充實(shí)，意義深遠(yuǎn)的三維動(dòng)畫，成為當(dāng)前培訓(xùn)工作人員研究的重點(diǎn)。本文作者希望通過自己在消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)中的工作經(jīng)驗(yàn)，為三維動(dòng)畫制作人員在制作消防培訓(xùn)動(dòng)畫中帶來(lái)一點(diǎn)幫助。

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文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：P208

基金項(xiàng)目：安徽省人文社科項(xiàng)目“實(shí)現(xiàn)虛擬動(dòng)畫技術(shù)應(yīng)用于消防系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)的研究”(SK2015A673)

收稿日期：2015-10-15

文章編號(hào)：2095-4654(2016)01-0146-03