動畫專業虛擬現實三維材質貼圖與渲染課程教學改革研究

方慧

摘 要：虛擬現實三維動畫作為動畫專業主要的方向，其所有課程為動畫專業主干課程。在虛擬現實三維動畫基礎課程--三維模型制作課程授課完成后，場景及其模型需要進行燈光設置、材質設置、貼圖設置和渲染，此時才能將素模模擬顯示為實物，使三維模型呈現出在前期設定的效果。本課程作為動畫專業必修課程，課程的教學效果直接影響后期的成品視覺效果，但是在課程的實踐教學中遇到了一些問題，這些問題嚴重了妨礙了后期三維動畫成品的視覺效果和學習。本文基于實踐教學，以虛擬現實三維動畫課程整體課程為體系，以本專業為研究對象，對三維材質貼圖與渲染課程現狀、存在問題進行闡述并分析，并提出對該課程的改革措施，希望能夠分享本門課程教學改革措施。

關鍵詞：虛擬現實；三維材質貼圖；三維渲染；教學改革

一、概述

虛擬現實動畫就是用虛擬現實的技術以動畫的形式表現出來，現在已經廣泛的運用于城市規劃、醫用、軍事與航天工業、工業仿真等方面。

虛擬現實動畫實現的第一階段就是創建虛擬三維空間環境，該虛擬三維空間環境的創建，首先需要使用三維制作軟件運用其中的建模模塊對三維空間環境進行模型創建。待模型創建完成后，為素模添加燈光設置、材質設置、貼圖設置，然后設置渲染各項參數，將虛擬三維空間渲染成為仿真實世界的效果。

在現階段，高校對于三維材質貼圖與渲染課程的學習大部分都和前期三維模型制作課程環節脫離，沒有真正的做到課程與課程之間的銜接。據此，如何將三維材質貼圖與渲染課程和前期三維模型課程相關聯，同時使學生能夠靈活運用燈光、材質、貼圖和渲染技術渲染出高質量的成品效果，并將渲染的成片運用于虛擬現實中，將三維動畫和虛擬現實相結合，就成為了當前最棘手的問題。所以在三維材質貼圖與渲染課程中，對課程內容進行系統整體的設置，對課程知識點進行模塊化梳理，就成為了當下提升三維動畫和虛擬現實結合成品效果的關鍵。

二、授課環節中存在問題

在我校三維動畫課程體系設置中，三維動畫制作所教授的軟件為Autodesk Maya。該軟件是現今主流的制作三維動畫的軟件之一，其具有友好的用戶界面，工作效率高，渲染效果真實，易學易用的特點。

在我校三維材質貼圖與渲染課程所教授的是Autodesk Maya軟件的渲染模塊。在該渲染模塊的講授過程中，需要講授的部分有燈光、材質球、UV、貼圖繪制、渲染設置。該部分所涉及的模塊內容較多，學生需要全部掌握才能渲染制作出高品質的成品。所以在實際授課和課程安排中出現了一系列問題，這些問題對該課程及后續課程的開展起到了妨礙作用。

1.課程連貫性不強

我專業三維動畫課程的課程設置按照Autodesk Maya軟件中的四大模塊功能進行劃分，分為三維模型制作、三維材質貼圖與渲染、三維動畫制作和三維動畫特效。這樣的課程設置能夠讓學生在兩個學期完全掌握三維動畫制作的流程和方法。三維材質貼圖與渲染課程開設在三維模型制作課程之后，主要作用是為素模添加燈光、材質、貼圖，并最終渲染成品。

在課程設置上，應該站在整體三維動畫課程的高度，將四門課程進行課程內容整體框架設置。將整體課程案例系統的整合到三維動畫四門課程之中，并且避免在授課階段只是講授軟件運用命令，應該注意前后課程及各知識點的融合。以靜幀場景為例，場景案例模型應該選用三維模型制作課程上完成的案例，然后在本課程中添加燈光、材質、貼圖，并最終渲染出來。這樣就將兩門課程關聯，并且整合了兩門課程的知識點，解決了做到了針對性不強、關聯性不強的問題。

2.學生分析能力和動手能力差

三維材質貼圖與渲染課程所講授的模塊內容較多，并且是相互關聯的。所以在本課程中，學生需要掌握各模塊知識點內容，掌握其中渲染成品中效果不佳的主要原因。這些原因有的是燈光的問題，有的是材質的問題，有的是渲染設置的問題，還有的是貼圖的問題，又或者是幾個問題的綜合。對此學生就必須對每個模塊有較強的分析能力和熟練的操作能力。對此，本課程需要在短短的64學時中完成該課程的學習目標就必須學生自己能夠具備良好的分析能力和動手能力，能夠知道渲染過程中的問題。但是實際情況是，學生分析能力和動手能力較差。

三、改革措施運用

對于三維材質貼圖與渲染課程中在實際授課環節中出現的一系列問題進行分析后，從實際情況入手，為提高本門課程的教學效果，對于本課程的教學改革措施從如下幾個方面進行。

1.合理設置課程內容

三維材質貼圖與渲染課程應該遵循三維課程宏觀上的設置，將三維模型制作課程的素模及其場景為制作案例，在此基礎上完成素模及其場景的渲染效果成品。以此在課程的連貫性上，將三維模型制作和三維材質貼圖與渲染課程有效的關聯起來。并且對于這兩門課程之間的問題進行梳理及其歸納，對學生說明這兩門課程的差異性。以古代瓦頂建筑為例，在三維模型制作課程中，需要將瓦頂的瓦片一個一個制作出來，這樣能夠體現其細致性。但是在三維材質貼圖與渲染課程中，如果該瓦頂的鏡頭要求不高，可以只創建一個平面，通過貼圖的方式制作瓦頂瓦片。對于這樣的差異要在結合這兩門課程知識點后進行說明。

2.加強貼圖繪制能力培養

本課程中需要繪制貼圖，需要學生講模型進行展UV操作后，繪制貼圖。在繪制貼圖中發現，學生的手繪能力不強，并且部分學生認為貼圖繪制沒有必要。主要原因在于學生對于手繪能力的不重視。作為動畫專業學生，手繪能力是基礎，不應該荒廢。所以在課程設置中，需要加大貼圖繪制課程比例，加強貼圖繪制能力培養。

3.增強學生分析能力

三維材質貼圖與渲染課程所講授的模塊內容較多，并且是相互關聯的。所以在本課程中，需要教會學生分析渲染成品不佳的方法。而不是單純的教授學生軟件的運用。提高學生的分析能力。

四、結語

三維材質貼圖與渲染課程作為實現虛擬現實三維動畫的第二個環節，必須關聯課程案例，強化實踐動手能力和分析能力，這樣才能起到本課程承上啟下的作用。

基金項目：

2017年度湖北省教育廳人文社會科學研究項目（項目編號：17G120）《虛擬現實時代三維動畫教育模式改革創新研究》階段性成果。