Maya軟件下的水利工程三維效果
——評《小型水利工程》

黎 金

呂大權，呂 萍 編著化學工業出版社出版ISBN：9787122294647定價：29.00元

當前我國小型水利工程建設取得了可喜的成績，但在小型水利工程規劃設計過程中，傳統技術難以對整體工程進行直觀模擬，難以展現建成后的效果。Maya軟件支持下的水利工程動畫制作可以獲得理想的三維效果，演繹小型水利工程中的關鍵技術與流程，可有力推動小型水利工程建設發展。《小型水利工程》介紹了小（2）型與微型水利工程的規劃、勘測設計、施工要點，共分5章，第一章介紹小型水利工程布局規劃與規模確定；第二、三、四章分別介紹小型蓄水工程、小型輸水工程、小型其他建筑物的勘測設計與施工要點；第五章介紹基層水利工作者的業務工作要點。

Autodesk Maya是美國Autodesk公司設計的一款三維動畫軟件，主要應用領域是影視廣告設計、角色動畫設計、電影特技等。Maya的制作功能齊全，使用靈活，門檻較低，制作質量與效率都較高，能夠渲染出極具真實感的效果，是一款高端制作軟件，能夠廣泛應用到小型水利工程三維效果制作中。

首先，Maya擁有完善的建模體系。在三維動畫設計中建模技術是十分重要的基礎，Maya提供了完善的建模體系，涵蓋了多邊形建模、曲面建模、細分建模、雕刻建模等多種建模形式，使得其在建筑技術的選擇與應用上擁有非常廣闊的空間。如在建筑工程建模中，眾多對象都有棱角，如窗戶、墻面等，可以選擇其中多邊形建模形式。多邊形建模形式在水利工程三維動畫制作中的應用最為廣泛，在水利工程三維動畫制作中可以利用指定工具對水利工程的點、線、面進行修改與調整，可以廣泛參與到水利工程大壩、水電站廠房、復雜建筑物的三維動畫建模中。但是在水利工程三維動畫制作的復雜結構中，為了獲得光滑的過渡面，需要生成大量節點，不易控制修改。在生物對象或汽車等工業模型建模中，由于對曲面流暢度要求較高，因此可以選擇曲面建模形式。對曲面建模進行細化區別，能夠進一步簡化復雜對象的制作過程，其繼承了多邊形建模對體積的控制以及曲面建模少量點控制大面積曲面平滑的技術優勢，可以達到更加理想的建模效果。在水利工程三維動畫制作中，曲面建模適用于曲線構成的物體，如水利工程中的輪轉葉片、尾水管等曲面部件，不需要額外使用細分面數提升精確度，而是通過使用CV定位曲線、曲線定義表面來達到光滑的過渡面效果。細分面建模則結合了多邊形建模與曲面建模的優勢，其不僅具備與多邊形建模相同的拓撲結構，還能夠像曲面建模一樣光滑，可以對水利工程結構局部表面進行細化，非常適合彎曲尾水管等部件的制作。而Maya中的雕刻建模則可以利用一系列雕塑工具對表面進行雕刻，創造各種樣式的造型與外觀。

其次，Maya建模的材質與光效十分逼真，其材質儲備十分出色，將程序的邏輯思想融合在高效的操作中。Maya中材質編輯與其他動畫軟件的制作方式不同，與編寫程序的過程十分接近。Maya在光效方面有Ambient、Directional、Point、Area、Spot、Volume等6種光源，可以隨意模擬大自然中任何的光影效果，同時還可以根據需求模擬出不同人工光效，如激光等。出色的燈光模擬功能，配合高度逼真的渲染效果，能夠顯著提升Maya制作三維動畫的效果。

最后，Maya中的動力學效果是不得不提的重要功能，其主要涵蓋了流體、粒子、剛體、柔體等主體效果，能夠根據設計需求模擬現實生活中不同種類的自然現象，如自然環境中的重力、下雨、下雪、起風、摩擦等。并且，Maya中已經預先設置了多種逼真效果實例模板，供用戶自由選擇。除上述功能外，Maya還具備其他制作動畫軟件不可比擬的關鍵技術，如骨骼綁定技術，只需要對關節角度進行旋轉調整，對象皮膚或肌肉就可以附著在骨骼上一同出現變形效果。Maya自帶的live插件功能，可以將非線性編輯與后期合成內容融入三維制作中，改善了三維細膩對象與視頻圖像對位合成的效果。

Maya在水利工程三維動畫制作中的應用可以分為位移動畫與形狀動畫，主要技術有關鍵幀動畫、離子動畫等。相對于傳統二維動畫制作中每一幀都需要繪制靜態圖像的復雜過程，三維動畫只需要對起始幀、終止幀以及關鍵幀進行設置，中間的狀態變化可以利用計算機進行特定的插值計算而自動生成。Maya的動畫三維效果制作還能夠在保持模型拓撲結構的基礎上保持部分區域的形狀。例如，使用Bend可以達到彎曲效果，使用Flare可以實現輸水管擴張的效果，使用Wave可以獲得水波流動的效果等。