地下工程裝備三維動畫的創新應用與研究

朱 謙 安秀欣

(中國鐵建重工集團股份有限公司 湖南長沙 410100)

1 地下工程裝備三維動畫相關背景

地下工程裝備由于其工作環境的特殊性，施工過程實拍畫面的拍攝相對困難。因此，目前地下工程裝備的宣傳和介紹通常是采用三維動畫表現的形式進行模擬展示。

三維動畫技術通過模擬機械運動、虛擬場景搭建、仿真粒子特效等方式可以實現大部分地下工程裝備的工作畫面，相比實拍或其他表現形式，三維動畫技術可以表達的畫面更加豐富，可展示的角度也更加自由[1]。隨著三維動畫軟件的廣泛應用和計算機硬件水平的提高，三維動畫作為近年來新興的宣傳形式越來越受歡迎。

1.1 三維動畫設計的軟件選擇

截至目前，市場中存在多個不同類型的三維動畫軟件，且優勢各不相同。在地下工程裝備三維動畫制作中，三維軟件的選擇十分關鍵，需要根據制作的動畫類型和其功能需求進行篩選。目前軟件市場較常見的三維動畫軟件主要有3ds Max、C4D、blender、Maya等，這些三維動畫軟件各有其合適的應用領域，我們需根據需要制作的動畫內容來選擇合適的三維軟件。

Maya是美國Autodesk公司推出的一款非常強大的三維模型動畫制作軟件，無論是模型的精細感、毛發布料的真實度、運動技術匹配流暢性都是世界一流的，所以廣泛運用在電影電視、廣告包裝、網絡游戲、影視后期等范圍。

3ds Max和Maya類似，突出運用在廣告、工業設計、建筑設計、工程可視化等領域，比如很多基于BIM＋GIS可視化交互平臺的設計案例就是由3ds Max軟件進行建模導入[2]，相對Maya而言，面市較早，運用群體較大、對硬件配置的要求也相對普通、上手容易的同時網絡上也有大量的教程[3]。所以在影視動畫相對專業的領域，制作人更偏向于Maya，在工業產品、建筑設計領域則更偏向采用3ds Max。同時，與傳統3ds Max線性渲染技術相比，使用了VRay插件后的渲染效果更加真實和美觀[4]。

C4D軟件擁有上手簡單、渲染效果優秀、貼圖繪制功能強大等優勢，但缺點也同樣明顯，國內插件普及度不高、模型雕刻功能不強、大型模型乏力，更偏向于小型工業產品廣告[5]。

Blender是開放源代碼的新型三維動畫軟件。和C4D類似，上手簡單，動畫處理效果優秀，但在精細建模和紋理化上面相對落后，不擅長搭建大型場景。

根據地下工程裝備的使用環境，其動畫普遍需要搭建大型場景以及大型工業產品建模，同時大型重工企業的動畫制作需求更多元，需要更成熟的動畫軟件。根據調研內容，3ds Max是目前最適合用于制作地下工程裝備動畫的軟件。

1.2 三維動畫制作過程

在完成前期準備之后，開始三維動畫宣傳片制作，步驟如下:

(1)根據宣傳需求，團隊需要先規劃好動畫腳本、鏡頭以及地下工程裝備的動作細節。根據產品的工作環境搭建相應的三維場景，同時導入地下工程裝備的三維工程文件進行3ds Max軟件模型整理和動作關系的梳理和設計。

(2)處理材質效果、粒子特效和攝像機鏡頭運動。完成上述步驟之后，開始啟動動畫渲染。

(3)動畫幀全部渲染完成之后進行剪輯合成和后期特效制作，最后進行動畫成品的輸出，最終效果如圖1所示。

圖1 成品動畫畫面截圖

2 地下工程裝備三維動畫運用的優勢及問題

2.1 地下工程裝備三維動畫宣傳的優勢

地下工程裝備的宣傳內容里，需要展示的地下施工場景的畫面較多。地下鏡頭的實拍畫面較難實現，同時，二維模擬圖片展示的內容有限。相比之下，三維動畫的形式具有畫面內容豐富，適用場景廣；鏡頭自由度高，展示角度更加靈活；后期對展示內容的修改和調整更加方便等優勢?；诖耍S動畫的形式在重工企業的宣傳視頻中被廣泛地采用。

2.2 重工企業三維動畫視頻遇到的問題

截至目前，基于動畫團隊積累的經驗總結，在三維動畫制作過程中，通常會遇到以下問題:

(1)傳播范圍有限

傳統地下工程裝備宣傳視頻的內容中，專業性內容展示占比較大，比如產品性能、動作細節以及功能參數等，非相關用戶不會去主動接觸這些內容，以至于視頻的傳播范圍受限。

(2)交互方式單一

地下工程裝備宣傳視頻在很多場景中需要對產品的結構和動作進行細節展示，有時用戶會有需要反復觀看的要求。要滿足這類需求，傳統宣傳視頻的形式稍顯乏力，可以在新的動畫交互形式上進行探索和嘗試。

(3)運用形式單一

三維動畫技術在企業中通常只是用作于制作宣傳片或者技術交流視頻。鑒于其可展現的內容豐富、鏡頭操作靈活、后期調整方便等優勢，使用范圍不必拘泥于傳統宣傳視頻的制作，應該多嘗試其他的運用形式。

3 創新方向與應用研究

3.1 短視頻平臺傳播

隨著移動設備的廣泛普及和互聯網技術的飛速發展，人們在越來越快節奏的生活中，更加青睞時長短、內容簡單、隨時可瀏覽的短視頻內容形式[6]。為了了解地下工程裝備三維短視頻的可實現性，需要對當前主流短視頻形式進行調研分析。

3.1.1 短視頻優勢

(1)更大的傳播范圍和更高的傳播頻次

由于短視頻擁有廣大的受眾，而且數量還在不斷上升，使得短視頻平臺擁有相比傳統平臺更高的商業宣傳價值，成為了企業宣傳的重點領域。

(2)更靈活的內容形式

短視頻平臺由于受眾廣的優勢，使其內容形式更加多元化，用戶對視頻形式的接受程度也更高。因此，相比傳統產品宣傳動畫，短視頻宣傳動畫制作的自由度更高。

(3)內容簡短精煉

由于短視頻類型有時長要求，要求內容盡量簡短精要，促進企業宣傳視頻制作時，更重視提高視頻的內容密度，宣傳效率更高。

3.1.2 短視頻動畫創新點

(1)打破了傳統地下工程裝備宣傳視頻中各裝備互不相干的情況，制作統一風格的裝備系列短視頻。

(2)地下工程裝備短視頻可以嘗試更改原本嚴肅的產品宣傳風格，轉變成受大眾喜愛的內容形式。在保留專業信息的基礎上，相比現有的偏PGC(專業人士生產內容)的地下工程裝備視頻，在內容、燈光、場景、劇本、拍攝手法等方面進行創新和風格確立，更有利于視頻的傳播和錨定短視頻受眾，以起到擴大公司產品知名度的效果。

3.1.3 短視頻難點

(1)地下工程裝備屬于專業性較強的領域，短視頻受眾群較小，擴展受眾的方向比較難以把握，打造一款形式新穎且接受度高的視頻難度較大。

(2)施工過程中，不同的裝備負責不同的功能版塊，如何有效統一這些設備的視頻風格，在實踐上有一定的難度，同時還需要保證風格與其他同類型產品短視頻有一定的區別。

(3)地下工程裝備短視頻一改傳統媒體傳播時的視頻制作程序，在視頻中加入更多設計元素，需要團隊對于短視頻創新方向有更精確的把控和更細致、美觀的動畫細節制作。

綜上，短視頻的宣傳方式對于重工企業的宣傳來說具有相當大的商業傳播潛力。同時，要將地下工程裝備宣傳動畫打入短視頻平臺也存在多種多樣的挑戰性。

3.2 互動動畫模式的應用

隨著信息技術的發展，人們逐漸不再滿足于信息傳播的現狀，開始渴望新的視覺形式出現，互動伴隨著技術發展應運而生?；觿赢嬍且环N人與動畫內容的互動的全新視頻類型，基于交互技術和可交互設備的發展，交互式動畫逐漸走進了公眾的視野[7]。相比傳統動畫線性的敘事邏輯，觀眾在觀看交互動畫的同時，在一個或多個內容節點與劇情進行互動來改變動畫內容的走向，互動視頻內容不再完全是創作者的單方面表述，用戶可以通過觀看過程中的交互方式，改變動畫內容的走向，讓觀眾有更多的選擇或是更有代入感的體驗[8]。接下來介紹兩種動畫的互動方式:

(1)分支動畫

分支動畫即在動畫某個節點設置選項，根據選項開展對應內容，故分支動畫通常擁有多條敘述線。其優勢是互動程度深，用戶的體驗會更有沉浸感。缺點是視頻通常會有一半以上的內容不會被用戶看到，制作成本較高。

(2)變換視角

變換視角是指在用戶觀看動畫過程中的幾個節點，有多個視角可供用戶選擇。相對分支動畫的互動，變換視角的方式并不會對故事主線產生影響，動畫的腳本、場景、動作等都不需要改變，只需增加新的渲染鏡頭，雖然互動性不高，但動畫的制作成本相對低很多。在重工產品視頻中某些特定的場景，比如產品細節介紹、部件展示、地面建筑和地層材質展示等需要多視角展示的情況，變換視角的方式能起到更好的互動效果。

雖然互動動畫技術應用目前還處于起步階段，而且當前面臨技術不夠成熟、投入產出比低、公眾認知度不高等各種難題，但基于之前對互動動畫優勢的分析，這種新興的動畫形式值得企業去探索[9]。

3.3 企業內部的3D可視化應用

現在的制造業、建筑業、工業設計行業等都需要運用到3D模型，而3D模型的可視化呈現便是大多數3D需求的最核心性基礎功能。3D圖像處理技術不僅可以運用于企業的產品動畫，可以通過3D效果呈現一些原本不夠直觀的功能或數據，從而提升企業內部溝通和企業管理的效率[10]。

(1)在企業內部溝通時，通常有很多參數和結構需要展示交流，比如:機械結構的受力分布、內部管路分布的情況、產品操作的交互順序等。這種情況之下文字或者圖片的方式通常不足以清晰直觀地傳遞觀點，3D可視化的方式更能直觀地展示信息。

(2)在企業管理時，合適地運用3D可視化可以提高管理效率。比如用3D模型和指示特效來展示設備的運行情況和布局；通過色彩和3D特效讓廠房里的通風、濕度、溫度等參數在屏幕上實現視覺化呈現[11]，讓操作者能夠更直觀地了解各設備或整個工作場景的運行狀況。同時，3D可視化也可以運用在企業的員工培訓之中，無需現場操作即可直接體驗工作流程[12]。研究表明，VR培訓的效率比傳統方法高很多。所以可視化教學不僅具有安全性，而且對于培訓對象更具吸引力，也更方便用于測試和故障的排除。

鑒于3D可視化的多種優勢，在今后重工企業的對外宣傳和內部應用中會顯得愈發重要。

4 結束語

隨著互聯網技術的蓬勃發展，其已經成為如今企業的發展規劃中舉足輕重的關鍵影響因素。在新媒體平臺的時代，如何合理利用短視頻平臺的傳播效率和互動動畫技術更有代入感的用戶體驗是企業網絡宣傳的關鍵，期待地下工程裝備三維動畫在新的領域能迸發出更加燦爛的火花。