三维动画制作汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇三维动画制作范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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第三，贴图材质。根据制作好的3D角色模型，对模型进行装扮，进行色彩、纹理、质感等的设定工作，这样才能让主角们更加生动，各具特色。

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中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2014）001015203

作者简介作者简介：国桂环（1987-），女，硕士，湖北民族学院科技学院信息工程系助教，研究方向为数字媒体技术；曾睿（1986-），男，硕士，湖北民族学院科技学院信息工程系助理工程师，研究方向为教学资源设计与开发。

0 引言

随着数字媒体内容产业在我国的快速发展，社会对高素质数字媒体技术专业人才的需求大大增加。为适应这种变化，许多高校纷纷开设了数字媒体技术专业。《三维动画制作》课程是数字媒体技术专业的一门核心专业课程。该课程旨在培养学生掌握三维动画制作的基本知识和流程，能够使用三维动画软件完成计算机三维动画的设计与制作，具有独立制作角色动画短片的能力。本课程使用的三维动画软件是Autodesk公司的Maya软件。

Maya是一款用来制作角色动画和视觉特效的系统软件，是目前世界上最优秀的专业级三维建模和动画制作主流软件之一。Maya不仅包括一般三维建模与动画制作功能，还结合了最先进的数字化布料模块、毛发渲染和运动匹配技术，被广泛用于影视广告、角色动画、电影特技、游戏制作等领域。因此，本课程使用Maya作为制作三维动画的主要工具。

目前，许多国内高校的数字媒体技术和计算机多媒体应用专业都开设了《三维动画制作》课程，但是如何更好地培养出熟悉行业标准，既有扎实的技术功底又有创新艺术思维的复合型人才，仍是困扰众多一线教师的难题。本课程的教学体系中主要存在以下问题：课程教学目标不明确，没有完整的教学目标体系，多数只注重技能的培养，对素质能力的拓展不够重视；教学内容多重视软件工具的使用，对动画规律的研究甚少，缺乏项目实践，不能快速适应岗位需求；教学方法陈旧，课程开设过程中多采用传统教学方法，以教师讲授演示为主，学生模仿操作，这种方法往往不能激发学生的创造力，更不能培养在未来工作中需要的团队意识；教学硬件资源有待改善，许多学校没有专门的实验环境，计算机配置难以满足三维动画制作需要；教学资源匮乏，缺乏高质量的网络课程资源，教材种类繁多，良莠不齐；教学评价简单机械，仅重视总结性评价，缺乏形成性评价，评价体系笼统主观，评价过程不透明。基于上述课程建设中存在的问题，本文将从教学目标与体系建设、教学资源建设、教学模式建设、教学评价改革4个方面探讨《三维动画制作》的课程建设思路。

1 教学目标体系建设

教学目标是对学习者通过教学后应该表现出来的可见行为的具体、明确的表述。教学目标对于课程优化和教学改革具有积极的导向价值，并直接影响教学实效。因此建构本学科的教学目标体系是课程设计者、教学研究者、教学管理者和一线教师的一项重要任务。一直以来，《三维画制作》的教学目标大多停留在对课程总体目标的描述上，且表述笼统，多采用“理解”、“掌握”等难以测量的术语。要构建教学目标体系，首先要对教学总目标进行分解，使其目标体系具有层级性，即划分课程的总体目标、章节目标和课时目标。三维动画制作流程主要包括建模、材质、骨骼、动画、灯光、渲染6个模块，因此在构建本课程的教学目标体系时，可以分成课程总体目标、模块目标和章节目标，详见表1。

2 教学资源建设

本课程是一门理论与实践并重的课程，对实践操作要求较高，因此对软硬件资源的依赖度非常高。研究表明，目前许多高校虽然均具备了一定的实验室硬件基础，但考

表1 《三维动画制作》教学目标体系

目标体系[]内容

总体目标[]1.掌握三维动画设计的基本概念、原理

2.能使用Maya软件完成计算机三维动画的设计及制作

3.具备高超的艺术素养和丰富的想象力，能制作出有文化底蕴的动画短片

虑到三维动画课程的特殊性，传统的多媒体教室和一般实验室所用的计算机难以满足要求。所以，必须建立针对本课程的专业实验室。三维动画制作过程对计算机性能的要求比较高，特别是对显卡性能、CPU指标要求特别高，因此在建设过程中，必须保证实验室计算机配置能够达到课程要求。除此之外，在建模过程中通常还需要配合使用绘图板，这也要引起相关建设者的重视。在计算机软件方面，本课程使用的是Maya软件，实验室电脑需安装最新版本的正版Maya软件，以保证实验课程的有序进行。另外，三维动画的渲染一直是三维动画制作过程中耗时最多的部分，普通计算机的渲染速度始终跟不上制作需求，因此在教育资源的投入上还需考虑配置专业的渲染服务器，以保证渲染的顺利进行。

在教育资源建设上，教育内容的建设至关重要，对《三维动画制作》课程而言更是如此。目前，市场上关于三维动画制作的书籍数不胜数，其内容大同小异，大多是从软件入门开始讲起，内容涵盖建模、材质灯光、动画制作、渲染特效几个部分，对三维动画理论部分的讲解很少甚至没有。使用这类教材会误导学生，以为学会软件就可以制作出三维动画，导致学生难以做出有创意、有思想的动画作品。因此，在教育内容建设方面，必须重视三维动画理论的研究，特别是三维动画的原理和规律，反向动力学、三维动画制作流程的理论研究。在教材选择上，除了选择市面上已有的内容质量较高的书籍之外，还可以组织优秀专业教师编写面向数字媒体相关专业的教材，保证教学内容的实用性。

在网络教育资源建设方面，只有少数高校建有相关网络课程，但内容形式单一，大多是书本的搬家，或者只提供某一知识点的学习资源链接，课程信息更新少。在网络课程教学设计中，忽视教学系统设计，讨论与交互功能薄弱，学生参与度低，网站访问量小，对学习的实际帮助很有限。在课程建设中，应大力开展网络教育资源建设，鼓励开发适应当前信息化环境下的《三维动画制作》优质网络课程。重视网络学习环境建设，开发具有交流讨论功能的学习社区，营造良好学习氛围。

3 教学模式建设

关于教学模式的概念理论界争议颇多，本文认为教学模式属于教学过程的范畴，是一种有关教学程序的策略体系或教学样式。目前三维动画制作课程普遍采用理论讲授加上机实验的授课模式。教师一般按照教材上的章节，在理论课上讲授Maya各个功能模块的相关命令、参数和操作步骤；学生在实验课上测试命令，掌握工具的使用并完成教师布置的作业。这种教学模式往往导致听课与实践相分离，学生学到的知识不能及时验证消化，学习兴趣不高，学习效率和效果大打折扣。更严重的是，这种教学模式忽视了三维动画知识点之间的连接，使学生只关注技术工具的掌握，往往学习了后面的知识却忘记了前面的知识，出现“狗熊掰棒子”的教学效果，背离了培养学生创新能力和动手能力的教学目标。因此，必须对已有的教学模式进行改革，引进更适合本课程的先进教学模式。本文主要讨论任务驱动教学模式和基于项目（PBL）的教学模式。

所谓任务驱动教学模式，是指依据教学内容和要求，由教师创设任务情境，学生在教师的帮助下、在强烈的问题动机驱动下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，进行自主探索、互动协作的学习，并在完成规定任务的同时，培养学生实践和创新能力的一种教学模式。在三维动画制作课程中，许多知识点的讲授都可以采用任务驱动教学模式。以Polygon建模为例，Maya提供了诸多Polygon建模的相关命令，如果采用传统讲授法讲解工具的使用既耗时效果也不好。笔者在教学过程中尝试采用任务驱动的教学模式，先给学生演示一段生动的动画短片，分析它的角色造型特点，然后布置任务：要求学生在规定的时间内完成一个卡通风格角色的设计，并用Polygon方法完成角色建模。布置任务后，教师提供Polygon建模的相关资料（包括文字和视频资料），指导学生自学完成相关知识储备。学生自由组合，以小组形式分工协作，完成规定任务。这种教学模式既锻炼了学生的自主学习能力，也在一定程度上促进了学生团队意识和协作能力的培养。

近年来，基于项目（PBL）的教学模式备受推崇，已经成为国际上较流行的教学方法。与传统教学法不同，PBL是在建构主义学习理论的指导下，师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。通常按照软件工程的思想把某一项目贯穿于整个课程教学中，用项目管理模式开展教学，从项目发起、项目研究、项目方案制定、项目质量把控、项目进度把控、项目收尾等不同阶段入手，围绕项目精心设计案例导入，引导学生由易到难，循序渐进地掌握各模块中的知识点，在此基础上由学生根据所学知识和技能，完成综合项目的设计。三维动画制作课程知识点多，内容琐碎，制作流程复杂，非常适合基于项目的教学模式。如果学校能与企业合作，将真实的项目融入课程教学，就能更好地促进学生把知识转换为技能，尽快融入到真实的工作环境中。

4 教学评价改革

教学评价是依据教学目标对教学过程及结果进行价值判断并为教学提供决策服务的活动，对教学效果有重要影响。《三维动画制作》是一门实践性很强的课程，因此在教学评价上一般采用平时作业+期末作品的方式。这种评价方式一般都由任课教师直接打分，在操作过程中有许多弊端：评价由教师一人完成，主观性太强；评价只注重结果，对过程评价较少。上述弊端会影响整个教学过程的最终效果，因此必须改革现有教学评价方式，建立科学有效的评价体系。评价体系须有明确的评价指标，避免主观臆断。以三维建模部分为例，在评价学生的建模作品时，笔者制定了详细的评价指标，在评价过程中严格按照指标打分，使教学评价真实反映出学生的水平。在教学评价中，要打破“教师独断”的评价方式，采用教师评价+同学评价+自我评价的多元评价方式。仍以三维建模部分为例，在以小组为单位完成作品后，还需要现场答辩，汇报成果，再根据成果和现场答辩情况，给出每组分数，小组成员根据各自的分工互相评价，结合自我评价最终给出每位同学的成绩。三维建模部分的评价指标如表2所示。

5 结语

课程建设是一个系统工程，每个环节都需要巧妙的设计，更需要师生的全力配合才能取得好的教学效果。因此，必须认清《三维动画制作》课程教学中存在的问题，及时制定出符合课程特点的课程建设规划，提高学生的动画制作水平，促进学生的全面发展。

参考文献参考文献：

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[2] 李保强.教学目标体系建构的理论反思[J].教育研究，2007（11）.

[3] 高义栋.云计算环境下三维动画课程设计与实践[D].上海：上海师范大学，2010.

[4] 闫承利.议堂教学的策略、模式与艺术[J].教育研究，2001（4）.

[5] 刘林涛.“任务驱动”教学模式的研究与实践[J].现代教育科学，2004（6）.

[6] 余丽华.计算机三维动画制作教学内容及过程之改革研究[J].信息通信，2012（4）.

[7] 金永涛，邹澎涛，魏艳娜，等.基于项目的网络工程专业教学模式探究[J].中国大学教育，2010（12）.

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如果说剧本是一部动画片的起点，那么设计制作就是动画制作环节的核心。每部三维动画制作过程中，都会遇到各种各样的技术难题。其实技术问题并不可怕，可怕的是艺术上出问题。一部再炫丽的动画片如果内容缺乏内涵，也会显得苍白无力。从剧本到成片，需要精良的设计制作来转化成视觉语言才能制作出好的动画片。如何让设计制作充分表现剧本内容，并呈现出具有视觉冲击力的画面效果，这是值得我们探究的问题。

一、动画短片制作中的设计与制作

1、前期准备

动画是一个综合的艺术创作，动画短片往往由一个小团队来共同制作，如果有几个特点突出的人能够能力互补地组成一个团队，那是最好的选择。但是必须强调的是团队中导演大于一切，在出现分歧的时候，服从导演的决定是团队合作的基础。

2、设计制作

（1）动态分镜和人物场景设定。草稿剧本定下来以后，就进入了前期的设定阶段。设定方面是根据剧本进行世界观的构造，参考很多漫画和动画，还有些很有名的科幻影片，同时绘制出部分世界观的概念和设定稿。

在人物角色设定和场景设定的时候都要严格按照剧本既定的形象和环境来设定。如果设计出来的人物体现不出剧本描述的人物形象和性格特征，那就算是失败了。同时应进行一些风格的探索，绘制出最终想要的人物和场景，将他们结合在一起看看是否生硬，并进行制作时间的估算，否则即使效果好但做不完也是不行的。

动态分镜头的好处就是能准确地估算出时间，对后面的动画制作很有帮助，能检查出一些纸面上分镜没有考虑镜头运动的问题，同时还可以进行音乐和音效的初步选择以及一些动作的初步设定。所以动分是最为关键的一步，切忌绘制完纸面分镜头就开始进入中期制作。因为前期的修改成本最小，一旦进入中期再修改起来成本就非常大，很多时候就不得不应付过去，会严重地降低成片品质。

（2）角色建模，场景搭建。中期的制作很漫长，需要开始收集各种和制作有关的材料，出去拍照片，在杂志、电影、网络上收集素材等等。这个阶段非常重要，能保持整体影片的统一性。

角色建模时，要先思考如何去做，分几个步骤，有时候再画下设计稿也是必要的。有时候对着电脑半天也做不出东西来，这样很浪费时间。首先考虑的是还原原设，以原设为依据处理模型造型。其次是模型布线问题，这时还要考虑到后面的骨骼绑定和动作调试，所以布线要合理，疏密得当，要不然会给后面带来很多麻烦，最终还得修改。在建模的时候也要巧用工具，考虑到工具是为最终效果服务的，不要被工具所束缚。

场景搭建上，要考虑到整个场景的布置，搭建要合理，符合场景年代，场地，环境，故事背景等因素。场景模型也要符合故事背景的需要，不能格格不入，融入不到整个环境里。精细程度也要分配得当，不然会给自己带来额外负担。严格围绕设定和剧本走，这样能保持风格一致，保证故事的完整性。这是一部片子顺利完成的保证。

（3）动画调节。动画调节是在骨骼绑定完成后进行的，骨骼绑定是最需要绞尽脑汁去解决的地方，往往一个小问题就需要考虑很长时间。骨骼搭建上也做了很多实验，往往从人物本身的动作需要出发来考虑骨骼绑定，省去了很多无用功。

（4）材质、灯光渲染。在灯光方面主要使用了将没有贴图的场景在进行灯光测试后再加上材质调整的方法。因为这样的方法不受色彩的影响就事先做好灯光，这样容易把握画面的明暗关系和节奏变化。一切都为最终效果服务，这是摆在首位的。只要坚持围绕设定来制作效果，总能找到解决问题的方法。因为技术上问题的解决比艺术上问题的解决要快的多。

3、通过后期制作弥补不足

剪辑后需要进行调色，通过调色软件进行色彩调节，或分层合成。调色的依据来自于场景设计和剧本情景气氛，并非表面的形势美。

在后期剪辑里，从整体的节奏和叙事性考虑，可能会剪掉一些镜头，虽然每个镜头都来之不易，但为了整体效果着想，剪掉一些也是必须的。后期的镜头剪辑很重要，镜头的衔接，镜头语言的应用，都是充分表述剧本的前提。

二、三维动画制作中设计与制作的关系

制作一个动画短片从剧本开始，而且在考虑题材的同时，你会被你现在的技术手段所困惑，很多效果无法企及，对于制作者而言怎么处理好设计和技术制作之间的关系成为了最核心的问题。

在动画短片的制作过程中，遇到的核心问题是如何依据剧情情节来设计背景、前景及道具的形状或形式，场景环境的背景图设计、制作和整个影片风格的设定。为了能达到效果是一切技术问题产生的根源。

设计制作中设计是动画的核心。在设计时遇到的主要问题是设计出什么样的东西最适合剧本内容或哪种精度能在自己团队承受的时间内完成。设定是比较痛苦的，因为是一个从无到有的过程，需要参考很多资料。为了紧贴着原设这条主线，需要做很多技术上的探索和尝试。也许刚开始设定了几种风格，有的效率比较高但是太简单而且实际效果不理想，有的精度高但是太费时间，到最后无法在计划的时间内完成。在这个时期，最好同时进行一些前期设定，例如人物传记、一些环境的交代等。这些其实到后期很有帮助，可能后面实际制作你不会交代个人的来龙去脉，但是如果你了解之后，成片制作的时候做些什么样的动作自己心里就会有数。场景的概念设计图也要有，这样可以有效的避免场景制作的穿帮、越轴之类的问题。这些都是在制作接近后期时遇到的问题。

在制作过程中，要紧紧围绕着设计稿来走，要时刻想着制作的东西是为最终效果服务的。只要坚持围绕原设和分镜来制作效果，总能找到解决问题的技术方法，对动画创作来说技术是为艺术服务的。由此可以得出结论，三维动画的设计制作中设计是核心问题，它指引着技术实现的方向，并最终完成剧本的视觉化呈现。只要坚持围绕原设和分镜来达到制作效果，总能找到解决问题的技术方法，对动画创作来说技术是为艺术服务的。

三、结语

本文就三维动画设计制作的核心问题进行了分析，讨论了三维动画创作过程的流程以及制作中应注意的事项和设计制作中设计的重要性以及对创作过程的影响。由此得出结论：制作时一定要选择合理的剧本，结合自己的能力把握住难易度，应避免过多的叙事性，而是将思想与概念运用一些艺术手段完整清晰的表达出来;设计制作中设计具有核心性。制作中的问题都是围绕它来展开的，达到既定效果是目标，技术是为效果服务的;制作中要凸显出自己的特点，并勇于尝试不同的表现手法。认识自己的不足，为以后更好的创作打下基础。只要能解决设计制作中的核心问题，熟悉制作流程，经过一定的付出和努力后一定能制作出令人满意的动画片。

【参考文献】

[1] 季小武，李振华，龚正伟.动画设计师 完全手册[M].清华大学出版社，2005.5-15.

[2] （英）威廉姆斯.动画师生存手册[M].中国青年出版社，2005.1-10.23-35.

[3] 叶风.小兵张嘎三维创作[M].海洋出版社，2005.15-45.

[4] 葛竟.影视动画剧本创作[M].海洋出版社，2005.27-38.

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1.1准备阶段

分析前绪课程成果：

课程开始前，需要学生准备好前续课程《分镜设计》、《动画角色和场景设计》的成果，并提交电子档，包括原创三维动画分镜、原创三维动画中的角色和场景原画。因此，《三维动画制作》这门课必须和前后续课程衔接的非常好，学生才有可能在短短的一学年时间，即学会复杂的软件操作，又能够利用软件制作出有吸引力的原创动画短片。

1.2实施阶段

实施阶段分为四个步骤：短片模型制作、角色绑定、Layout动画制作、分镜头动画制作。这四个阶段，重点是模型和动画制作，而难点便是角色绑定，因此，学生除了课堂学习外，必须有足够的参考资料用于自学，课后用于辅助复习。这些参考资料中，最好的便是老师录制的教学视频，如此一来，重难点都可由学生自主的选择反复学习，再结合课堂上的疑难解答，巩固知识。另外，每一阶段前，分发任务单和组内评价表，该阶段结束时收齐评价表和阶段总结，这样学生能够明确学习任务，老师也能及时了解学生的学习情况。

2学生能力分析

2.1知识能力

本项目对学生的绑定和运动规律方面的知识要求较高。50%的学生能够完整地完成角色模型的绑定，其他同学需要协助或者修改后完成。在绑定阶段，提前观看教学视频起到很大的帮助。另外，在运动规律方面，普遍有一定的基础，但是，仅局限在二维动画的基础上，因此需要进一步加强运动规律十二法则的学习。对运动规律的学习，重在体会，死记硬背是无用的，可以开展表演课，让学生养成“站”着做动画的好习惯。也可以通过研究优秀的动画作品进行学习。

2.2操作能力

项目要求学生熟练掌握Maya软件的各个模块的操作，在前续课程学习的基础上，80%的学生能够熟练操作模型制作模块，其他学生在第一阶段项目制作后也能完全掌握。但是动画模块的操作就普遍很陌生，需要首先用一些简单的案例，讲解动画模块的基本操作，例如：小球运用，让学生掌握基本的加减速曲线调节方法。在Layout阶段进行摄像机动画的系统讲解，在分镜头动画制作阶段加强角色动画部分的操作能力。

2.3素质能力

软件和教学视频是英文版本，对学生的英语能力提出较高要求，学生通过反复操作训练，都能达到要求。项目进行过程中，对学生的自学能力也提出较高要求，特别是绑定阶段，有70%的学生进行了提前学习，在此基础上，再进行课堂学习，学习效果较好。团队协助能力方面表现都很好，每一阶段的组长都能很好地组织组员讨论，互助。而且组与组之间也有竞争意识。都有正确的审美意识，能够根据返馈意见反复修改，直至达到好的视觉效果。

3对未来项目化教学改进的思考

3.1前后课程衔接需要更紧密

本次项目化实施初期，对前续课程的分镜设计进行了部分修改，浪费了一些时间。前续课程的成果要在项目化实施之前进行检查核对，可利用假期，专门安排人员对成果进行整理。

3.2关于分组

每个教学班人数不同，分组上也有所区别，要灵活应对。本次教学班级人数少，因此，共同制作一个原创动画，今后，对于人数较多的班级，可能需要分组制作数个动画短片，在组员管理上会和本次项目化实施有所区别。

3.3关于难点部分的教学方法改进

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中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、引言

三维动画又称为3D动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一种新型技术[1]。而施工动画属于三维动画中的一个分支，主要用来展示施工技术中涉及到的施工方案、施工工艺、质量要求、工程进度、安全目标等有关内容，制作人员既要熟悉施工技术，又要熟练地使用计算机三维建模技术来搭建真实的施工方案数字环境。最重要的一点是必须了解施工对象的结构和施工方案，根据客户制作的施工方案和施工说明，施工动画公司必须能够把它转化为数字化，并用动画形式表现出客户的要求和意图[2-3]。

本文针对天津市众元天然气工程有限公司的燃气管道施工方案进行了分析，采用三维动画技术对施工方案的制作内容和流程进行了初步探讨，为后续的燃气管道施工三维动画的详细制作提供理论基础。

二、管道施工动画制作前期准备

（一）相关软件介绍

1.平面图像处理软件如Photoshop，用来处理材质贴图。2.平面动画软件如Flash、After Eftect，用来制作平面动画。3.绘图软件如AutoCAD，用来处理项目的管道施工图。4.三维动画制作主流软件用3DS MAX，是动画制作的核心软件，用来制作动画场景。5.后期合成软件如After Efect、Premiere、Authorware、Director、office中的组件的电子幻灯Powerpoint等，其中After Efect用来制作高级的二维动画、视频处理以及视觉特效，Premiere用来进行视频编辑与配音。6.其他辅助软件如Deep paint 3D，用来辅助3DSMAX软件绘制模型贴图。

（二）硬件配置

配置l～2台图形工作站级的高性能机器用来承担大负荷的渲染任务和后期合成任务。其余的机器只需配置稍高性能的CPU、1GM以上内存、独立显卡就可以了。

（三）人员及组织

1.动画编导小组。策划人员1～2名，根据施工要求和技术的重点，构思整个动画的表现要素，撰写解说词。通常由技术负责人担任总策划。监制人员多名，负责与动画制作组人员的沟通、协调工作，保证施工方案的准确表现。通常由各专业施工方案编写人员担任。2.动画制作小组。小组成员主要由美工、模型师、材质灯光师、动画师及合成师等人员组成，各成员应分工明确、各司其职。3.特殊要求。管道施工动画的关键就是建模、施工过程的视频采集和动画流程的设计[4]，所以各组成人员都必须熟练掌握管道模型的制作、模型动画的制作，并且对于材质、灯光、摄像机在一定程度上都能把握。

三、制作流程及三维动画应用制作举例

（一）制作流程

总体策划编写解说词动画交底资料交接细化动画脚本审核动画脚本编写制作规范分配任务收集资料三维动画制作二维动画（平面动画）制作录制解说词初步合成后期合成项目复检非编保存输出文件整理可重用资源。

（二）三维动画制作技术路线

1.建模；2.材质贴图处理；3.模型整理在建模和贴图工作完成后，需要对模型进行检查才能交付下一流程使用；4.为场景布置灯光；5.模型动画制作；6.摄像机动画制作前，要明确摄像机表现的重点，设计好摄像机的走向、镜头的拉伸、移动速度等要素，充分表达动画主题；7.3D特效的制作；8.渲染输出；9.配音配乐；10.后期剪辑。

（三）三维动画模型部分应用制作举例

1.建模。通常可以由AutoCAD分成不同的图层绘制平面文件，导入到3DS MAX中，使用挤压、放样、布尔运算、网络细分等建模方法创建三维模型，最后合并为完整的场景，如图1所示。

2.布置灯光。灯光以亮度均匀为好，并去掉阴影、动态的光线跟踪反射等真实因素，弱化环境等因素的影响，达到明亮、清晰、主体突出的效果。

四、结束语

施工三维动画仿真技术应用于天津市众元天然气工程有限公司的燃气管道施工过程中，直观地预演了管道涂层效果、下管和焊接等施工过程，在验证方案可行性的同时较好地指导了实际施工，取得了良好的综合效益。燃气管道施工三维动画仿真技术具有安全性、直观性以及经济性的特点，因而应用前景广阔。

参考文献：

[1]刘忻.对建筑施工动画应用的初步探讨[J].山西建筑，2008.

[2]孙训海，陈岱林，郭春雨.三维施工现场模拟[C].第十届建设汗液企业信息化应用发展研讨会论文集，2006.

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一、引言

三维动画制作课程偏重于职业技能的培养，在高职院校、中职院校有很多专业都开设了，如：广告制作、计算机应用、动漫设计与制作、计算机多媒体技术等专业。很多本科院校专业也将其作为职业方向课程开设，如：笔者所在学院的教育技术学专业。三维动画制作课程大多数是教授3DSMAX这个三维建模动画软件，最新版本的3dsMAX2011已经在2010年3月10日，拥有完善了灯光、材质渲染，模型和动画制作，被广泛应用于三维动画、影视制作、建筑设计等各种静态、动态场景的模拟制作。它从诞生到现在一直是被作为应用软件在使用的，很多专业都可以用到它，3DSMAX是个应用软件，用户学习它主要是能将其作为工具应用到各自不同的专业领域中，帮助不同类型的用户更好的完成各自的专业工作。

二、当前3DSMAX软件教学存在的问题

3DSMAX是个完善的三维建模动画软件，它的功能很多，有着许多不同的功能模块，有些功能模块之间没有任何的联系，不同模块像是不同的软件，如：在3DSMAX中的reactor动力学模块和粒子系统模块之间就没有任何联系，用户可以在不明白reactor系统的原理的的情况下学习并良好的掌握粒子系统的使用。

一般教授3DSMAX这个软件的方法是，先整体的介绍，让学生熟悉命令、菜单等基础的东西；然后开始学习建模的制作、材质的使用、灯光的使用、渲染器的使用；再开始学习动画制作，先是简单的运动控制器的使用，后学习轨迹视图的使用，最后动画的渲染；再后来可以学习较高级的动画，如：粒子系统、角色动画、reactor动力学系统、Dynamics等。三维动画制作课程开设的时间往往是每学期60学时，最多为90学时，没有办法将以上的各个知识点都介绍清楚，容易出现两种情况：一是都蜻蜓点水式的都讲一遍；再就是讲授到学期结束，讲到哪里算哪里，不管哪种情况，学生都没有踏踏实实的掌握其所需要的知识。笔者认为对于不同专业领域的3DSMAX应用的教学应该有不同的教学重点和教学方法，这样才能在有限的时间内，使学生掌握其专业所需要的知识，或者让学生明确其专业所需要掌握的3DSMAX的知识。

三、基于3DSMAX的三维动画制作教学重点

（一）对学生自学能力的培养

在教学活动中有针对性的引导学生自学，毕竟3DSMAX软件模块太多，版本更新也相对较快，以后学生可能会碰到各种不同的实际应用情况。在教学过程中，教师应将授课时间慢慢减少，这样在教学中把学习的主动权让给学生，使教学模式从“知识传授”变为“主动探索”；另外，在平常学习过程中，鼓励学生自主学习，独立思考，集体讨论，使得学习者能逐步做到自己解决学习过程中遇到的问题，从而培养了学生对软件自学能力，也能为学习其他的软件打下基础。

（二）依据不同专业特性培养学生创新能力

对于不同的专业，不同方向的学生所需要掌握的3DSMAX软件的模块是不同的。遵循厚基础，多模块的教学方法。教学以学生为本，充分发挥学生的个性和潜能，把学生作为教育活动的主体。传统的以授课为中心的教学模式忽视了学习者的专业上的差异，不能因材施教、因人施教，很难提高教学效率。这里笔者提出的针对不同专业学生采用不同教学方法、教授不同知识模块其实就是以学生为本，因材施教，培养其创新能力。

四、不同专业间三维动画制作教学对于差异

（一）环境艺术专业的学生学习3DSMAX主要为了能制作建筑效果图，学习重点应该放在简单三维模型的制作、材质的编辑、渲染器的使用，对于动画知识则可以少讲，多让学生自学，为以后学习建筑浏览动画打下一定基础。学生最初应学习立方体堆砌法建模，这样就可以满足简单的室内、外模型的制作，后期可以讲授Poly（多变形）建模方式；最后是教授材质和渲染器的使用，学生学习完材质和渲染器后就能完整制作建筑效果图了，材质的使用和渲染器的使用实际是分不开的，渲染器可教授学生使用Lightscape（Lightscape是另外一个独立的渲染软件，安装和导出格式比较复杂）；也可以使用Vray（Vray是作为3DSMAX的一个插件使用的）或是mental ray（mental ray是从Maya上移植到3DSMAX中的），现在制作建筑效果图普遍使用的是Vray渲染器，可以将Vray渲染做为重点讲授。在以上都掌握后可以学习建筑浏览动画。

（二）动画专业的学生对3DSMAX功能的学习就要更广泛些，主要是学习角色动画和环境动画制作，而且学习模型制作的方法也要更复杂，要学习制作人物、动物、机械等复杂模型的制作，主要使用Poly（多变形）建模和Nurbs（曲面）建模，环境动画与建筑浏览动画相似，但是前者对自然环境的仿真度要求更高。角色动画需要掌握CharacterStudio动画模块，用来模拟人物及动物的动作。在材质贴图技术上需要掌握贴图烘焙等技术。

（三）教育技术类的学生学习3DSMAX主要为了教学服务，学习完基本使用后，应该着重学习Dynamics和reactor的使用，制作服务于物理、化学等课程教学的仿真动画课件，如：使用reactor引擎制作自由落体运动动画，平抛运动，碰撞效果动画，浮力仿真等；如果学生学习了粒子系统后，则可以制作应用于化学教学的仿真动画，模拟化学反应；使用角色动画，制作人物，则可以应用到体育教学中，对技术动作进行分解；结合虚拟现实技术，可以教授3DSMAX中的有关Vrml的制作，或是结合3DSMAX软件和游戏引擎制作三维教育游戏。

（四）广告、广电类专业的学生主要学习特效动画制作，模型制作多用到的是标志、三维文字的制作，可以应用到影视制作中的特效制作中去，与后期合成软件（After Effects、Dfusion、Combustion等）结合制作影视特效；再有，Video Post的使用可能会相对更多；另外，在材质渲染方面，通常将动画渲染成为rla格式的动画序列，rla格式文件带有景深通道信息可以很好的被后期合成软件读取。

五、三维动画制作教学不同专业的培养标准和课程实施纲要的制定

（一）明确三维动画制作在实现本专业人才培养目标中的地位与作用。

（二）课程内容模块划出需要掌握的目标，并制定其相应的考核方法。

（三）根据教学的系统性原则，每个内容模块应设置有综合性应用能力目标及鉴定要求。

（四）注重创新能力培养所要求的能力标准的设置，然后再根据能力标准，制定突出实践应用能力培养的课程教学实施纲要。

1.切实按照不同专业课程能力标准实施教学教师应领会各模块教学内容的应知应会目标和把握各模块的重点和难点。采用讲授基本操作与实例制作相结合、师生互动、作品分析等多种教学方法和手段进行教学，以调动学生的学习兴趣、学习积极性和创造性，培养学生的主题创意思维。

2.软件课程的理论知识相对易于理解，但操作技巧的掌握较难。减少理论讲授，加大操作教授比例，突出实践应用能力的培养，因此，必须通过在教学中设计大量的实例制作分析和大量的上机实例制作实训，来提高学生在3DSMAX的实践应用能力。同时，上机实训时开通网络，方便学生上网收集优秀素材；促进学生在网上学习优秀教程；引导学生在网上与同行交流，用以拓展学生的视野，激发学生对其专业的学习兴趣。

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1 3D Studio MAX的主要功能及特点

3D Studio MAX是最早出现在PC平台上的三维建模与动画设计软件。可以稳定地在windowsXP或windows7操作系统上运行。其功能主要包括造型建模、材质贴图和动画制作，造型建模主要分为二维建模和三维建模。

1.1 二维建模

二维图型是一种由一条或多条Splines（样条）曲线构成的平面图形。由于平面造型功能强大、形式灵活，有时是制作和组合复杂三维模型不可代替的唯一方法。

1.2 三维建模

3D Studio MAX可以对一些单独的几何体进行变形组合，生成一个新的几何体。三维建模的主要工具包括：组合工具，变形工具，是一致工具，图形合并工具，分散工具，连接工具，布尔运算。通过上述的工具对物体的参数进行变换组合就可以生成较为复杂的组合几何体。

1.3 材质贴图

3D Studio MAX中丰富的材质使我们可以非常逼真地表现现实世界的物体。

不过，物体表面有逼真的质感，有时仅靠单一材质的赋予还不够。而表面的纹理和图案，会极大提高表现效果，这就是贴图。它是指已被赋予了一种或多种图象的材质。对于图象材质除了要设定材质参数，还要指定贴图图案和贴图方式。贴图就是通过贴图材质对物体进行贴图的。因而，从本质上讲，贴图的应用就是材质的应用。

2 3D Studio MAX制作三维动画的主要步骤

2.1 建立三维模型

三维模型的存在是制作三维动画的首要前提，3D StudioMAX制作三维模型主要从两个方面人手，主要分为二维建模和三维建模。

二维建模主要是构建平面图形，通常情况下平面图形无法以立体图形存在。但对二维图形的属性进行修改，即设定属性为Renderable（可渲染）时，二维图形可以三维模型展示。一般二维图形是在进行三维建模时被用于制作三维模型所需的截面及路径，在平面图形的基础上创建出三维模型。因此，二维建模是一种不可或缺的建模方法。

三维建模是建立三维模型最主要的一种建模方法。主要是利用Create（创建）命令面板下的Geometry（几何对象）命令，创建出Standard Primitives（标准物体）、Extended Primitives（扩展物体）、Particale systeIlls（粒子系统）等各种规则或不规则的三维物体，然后利用Modify（编辑）命令中几十种命令对模型进行修改，让模型符合我们的要求。应该说Modify（编辑）命令面板中的几十种命令是3D Studio MAX建立三维模型最常用的命令.也是最关键的部分，因此对这部分内容的掌握程度也是学习3D Studio MAX的关键所在。

2.2 给模型赋予材质

当我们建立三维模型时，尽管物体的外部轮廓已经满足了我们的要求。但其表面的颜色和纹理仍不能满足要求。此时，我们可以利用Matetial Editor（材质编辑器）中材质库给模型赋予材质。在Matetial Editor（材质编辑器）中提供了大约近百种材质贴图，我们也可以根据自己的需要通过调整材质的颜色、亮度、反光度、透明度等属性。

2.3 动画设定

动画设定过程主要是利用Auto Key（动画设定）按钮。首先确定模型的初始状态，然后打开Auto Kev按钮，调整关键帧位置，调整模型在关键帧的状态（包括位置、角度、形状等），关闭Auto KeY按钮，完成动画设定过程。

2.4 动画的渲染输出

动画设定完成以后，可以对动画进行渲染输出。此时可以选择输出单帧图片或输出视频文件。通常情况下，一个模型简单、长度约100帧左右的动画大约渲染几十秒左右。

3 3D Studio MAX制作三维动画的主要技巧

3.1 制作复杂的模型时先分散后集中

制作一个结构复杂的模型时，往往采用先分散后集中的方法。也就是先制作好各个子部件，然后把各个分部件组合到一起，这样就可以防止在制作一个复杂模型时，由于线条太多导致模型混淆不分的现象。

3.2 制作复杂的模型时注意对各部件命名归类

制作复杂模型时，我们可以根据自己的习惯对各个部件进行命名，并且可以根据部件的类型进行组合，这样可以方便对模型的管理。

3.3 制作复杂模型时多利用贴图.以简化模型的复杂程度

当需要创建的细节部分非常多时，最后形成的文件容量会非常大，会对模型修改以及文件渲染的速度带来很大的影响，这时建模应尽量多使用贴图代替某些细节部分，既减小了模型的复杂程度，又提高的模型的逼真效果。

3.4 加强对某些特殊效果的运用

在制作三维动画时有时会用到某些特殊效果，如爆炸、雾、雨、雪等效果。加强对这些特效的运用，可以提高动画的逼真程度。

[参考文献]

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论文关键词：高职高专；能力导向；三维动画；教学改革；工学结合

动画产业以计算机数码技术为支撑，涵盖了影视动画创作、多媒体网络游戏、卡通漫画出版、电影特技、主题公园及相关衍生产品的文化产业领域。随着计算机网络技术的发展，动画产业逐渐成为全球经济中具有举足轻重影响力的文化产业，成为21世纪最有希望的朝阳产业之一。

随着动画产业的发展，动画市场需求越来越大，高职院校纷纷开设动画专业，重视动画专业教学。但是由于高职院校的授课教师大多缺乏在企业生产一线的制作经验，而动画课程的实际操作性非常强，理论脱离实践的教学必然导致学生的能力存在缺陷，并由此形成一个怪圈：动画制作公司需要大量的动画制作人员，而动画专业的毕业生由于存在能力缺陷而不能被企业接受。在这种形势下，高职高专三维动画制作课程的教学改革势在必行。

准确定位课程

三维动画课程是一门与市场联系密切、实践性很强的专业软件课程，是多媒体设计专业、动漫设计专业、影视广告专业、游戏制作专业、环境艺术设计专业的核心软件课程，涵盖了模型创作、质感表现、场景设计、动画制作、特技效果、镜头运用等几大艺术门类，对于不同的专业方向，本课程的讲授内容、难点、重点都有所不同。

三维动画课程设置主要有四个方向：（1）影视动画制作专业方向；（2）游戏动画设计专业方向；（3）环境艺术设计专业方向；（4）多媒体设计专业方向。不同专业方向三维课程的内容要求差别很大，因此，该课程的设置要有针对性，不能一概而论。对于影视动画专业方向的教学，三维动画课程要求涉及建模、材质、动画和特效等方方面面的知识，但重点突出特效技法的运用、舞台类质感的表现、光和影的表达等等；对于游戏动画设计专业的教学，三维动画课程的重点是角色建模、角色材质表现、角色骨骼动画制作等内容；对于环境艺术设计专业的教学，三维动画课程的重点是建筑类模型的准确制作、真实材质灯光环境的表现、漫游动画设计等内容；对于多媒体设计专业的教学，除基本的模块教学外，还应考虑互动环节设计等内容。

编写适用教材

课程体系的实施必须有配套的教材作为保障。职业教育教材的建设应体现职业教育的特点：一是以培养综合职业能力为教材建设的基本方向；二是通过教材内容的综合提高课程教学效益；三是将理论教学与实训活动组成灵活的教学模块。但要真正体现职业教育教材的这些特点，教材建设必须充分体现“以能力为本位、以学生为主体、以实践为导向”的指导思想，教材内容要紧密地与实际职业活动的过程相统一。

三维动画作为一个新兴专业，尚未建立起一个成熟完善的教学系统，三维动画的教材虽然林林总总，俯拾即是，但真正公认经典的流通教材却寥寥无几，很难找到，特别是针对不同专业的教材更是如凤毛麟角。因此，教师在进行教学设计时，要彻底突破传统教材形式的束缚，大胆地进行从形式到实质的改革创新，根据工作过程体系构建教材内容和实例。这就要求教材编写必须进行市场调研和参阅大量资料，即要从过去大纲规定什么内容就组合什么内容到学生适宜学什么内容才组合什么内容；从教师会教什么内容写什么内容到行业制作需要什么内容安排讲解什么内容。笔者在选择该课程教学的教材时，通常会考虑该教材的结构最好按照三维创作的一般性流程，使用案例较多，同时还可以作为技能证书考试的教材，当然这样还远远不够，在教学中还要根据不同专业、学生的不同基础情况进行案例的添加和删减。

此外，三维动画课程与时展联系紧密，软件版本升级很快，一般是一年提升一个版本，版本升级会增加新的功能，为此需要教师密切关注版本升级的内容是否需要加入教学中，既不能盲目跟风增加一些不需要的内容，也不能无视新技术的出现，几年不升级教学软件，导致教学内容严重滞后于行业应用实际。

改革教学方法

三维动画课程最典型的教学方法就是教师对软件命令逐个讲解，在讲解过程中，既可应用目前十分流行的案例教学法，围绕多个案例讲解一个命令，也可使用流行的“边讲边练、讲练结合”的教学模式，避免传统的“满堂灌”、“填鸭式”教学，从而使教学生动有趣，使学生学有所获。但仅此仍然不足以为制作企业培养实用人才。笔者曾对广州市的三维制作企业进行过调研，不止一家制作公司总监表述：在高职院校学过三维动画课程的学生比没有学过的社会人员或在短训班培训过的学员更不好用，他们制作模型的方法怪异，给他指正还有抵触情绪，自以为是，觉得自己聪明，一旦需要修改，等于要重新制作，延误工时。究其原因，都是三维动画课程的命令讲解造成的。因此，走工学结合之路是讲好这门课的关键所在。

与企业结合，强调技能实践职业技术院校的特性之一是强调动手能力，强调技能培养。三维动画的专业特性更需要做好这方面的工作。仅有高职院校单纯的校内教育是不够的，特别是三维动画的实践能力很多体现在应用上，课堂内简单的练习与讲解对学生的学习理解与渗透性力度不够。与企业合作，带领学生去制作公司参观，了解三维动画软件在企业的应用，了解动画制作的流程，一方面可以增加学生学习的兴趣和动力；另一方面可让学生有感性认识。同时，可与企业积极配合，请企业的制作总监给学生讲解软件的应用流程和特点，进行典型案例分析，或者将企业的制作一线高手请进课堂，给学生现场讲解软件的制作应用过程。

采用项目教学法，将企业制作引进课堂项目教学法是在实施一体化教学的过程中借鉴和探索出的课堂教学方法，主张在教学中将实际生产中的一些相应技术项目引入课堂教学，通过对项目的讲解、分析、制作完成相应的理论知识教学和技能训练。项目教学法的思路是先用后懂，边用边学，旨在引导学生先感兴趣，后主动学习，先发现问题，后解决问题。在三维动画课程设计上，应主动与企业积极合作，将企业的制作实例引进课堂，让学生分组进行项目的设计制作，在掌握工程项目的过程中发现新问题，引导学生不仅从课本中查找基本原理和概念，还要从其他资料中查找解决问题的方法和制作技巧，使学生的所学在实践中得到验证，使解决实际问题的能力得到提升。为了给学生设计和引进一个好的工程项目，教师首先要对该项目涉及的知识点进行学习，通过了解项目，可以提高教师的理论水平、创造能力和综合教学能力。

实行分层目标教学法，使学生各展所长分层目标教学法是在承认学生之间差异的基础上达到因材施教的目的，使每位学生都能充分发挥自身潜力，并通过自身的努力达到最佳的学习效果的教学方法。高职院校艺术类专业的学生来自普高、职高和中职等不同类型的学校，入学类型的差异以及学生兴趣、爱好、动力、意志、性格等非智力因素的差异，使实施分层目标教学显得十分必要。在三维动画课程教学中，各个教学模块对学生有不同的要求。建模模块要求学生有较好的空间思维能力和较好的雕塑能力，对于角色建模，还要求对人体骨骼、肌肉有一定的了解和理解；材质模块要求学生有非常敏锐的观察能力和色彩、明暗、物体机理的理解表现能力；灯光模块要求学生对光影、虚实、强弱、色彩有很好的控制和表现能力；动画模块要求学生有很好的节奏、镜头运用、速度把控的能力，对于角色动画，还要求对不同的角色有不同的节奏、步调的理解；特技模块要求对重力、机械运动、风、场等物理模拟概念有一定的理解和了解等等。希望学生掌握相关软件方方面面的操作技术是不现实的，根据学生的特长并充分发挥学生所长进行教学是一种理性的选择。在教学的起始阶段，教师可先进行集体授课，通过讲解教材中的知识，为学生提供方法的示范或思路上的启迪。要重视基础层学生，关注提高层学生，鼓励发展层学生，同时要注意观察每个学生的情况，对于不同基础、兴趣、特长的学生提出不同的要求并进行指导。在教学的分组实践学习阶段，教师应尽量让基础不同的学生发挥各自所长进行学习，合理搭配学习小组是分层目标教学的基本思路和方法。 转贴于

实行考证与培训相结合，强化学生能力培养“双证教育”是指学生在取得学历证书的同时获得职业资格证书，双证书制度已成为未来教育的发展趋势。在完成大专层次学习任务的同时，获得《I级动画工程师》、《II级动画工程师》、《建筑可视化设计师》、《影视动画设计师》、《游戏动画设计师》职业资格证书，不仅可以极大地提高学生的动手能力，而且可以极大地提高学生的就业竞争能力，持证上岗，就业不愁。另外，社会上开办的很多针对动画专业的培训班，教学往往是针对社会需求的，其目的就是快速输送企业紧缺的某一类专业人才，内容上有新颖与实用的特性，也有专业学院教学所欠缺的东西。因此，高职三维动画专业的教学也可以借鉴这些短期培训班的教学内容，进一步调整与更新课堂教学，以求更好地适应社会需求。

建设“双师型”教师队伍

据不完全统计，80%以上的高职院校教师是从高校毕业后直接走上讲台的，大都缺乏实践经验。高职教育的培养目标是既具有大学理论水平，又具有较强动手能力的应用型复合人才。这就要求教师具备双重资格，既要具备一般高等学校教师的素质（讲师），又要具备生产第一线技术骨干的素质（工程师）。三维动画课程是一门实践性、操作性较强的课程，特别缺乏既有企业制作经验，又有教学经验的教师，建设一支具备“双师”素质的教师队伍显得特别重要。

做好现有专业教师的专业接轨工作相对比较年轻、缺乏企业一线制作经验的教师迫切需要重新学习，实现专业接轨。可通过进入企业挂职锻炼或参加企业实践，了解掌握企业的制作流程和制作方法，从中提取出制作案例，为教学所用。同时还要鼓励教师参加短期培训或脱产进修，以提高其实践能力。

引进一批具备“双师”素质的教师要加大从企业聘请专业技术人员充实专任教师队伍的力度，这是解决高职院校现有教师队伍素质结构不合理的有效途径。高职院校要不拘一格聚拢人才，对确有所长又适合教学的专业人才要积极引进，补充强化教学力量。

建立一支相对稳定的外聘教师队伍要积极聘请制作企业行家、制作高手兼任实践教学的辅导教师或客座教授，甚至担任外聘教师，形成一支专任教师与兼职教师相结合的教师队伍。外聘教师除了承担部分专业课教学任务及实践技能指导工作外，还可以兼任动画专业建设指导工作，经常对动画专业建设的各个方面提供信息，发表意见，进行咨询，甚至帮助安排实习基地，可谓一举多得。

实施工学结合

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虚拟仿真又称虚拟现实技术或模拟技术，就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术。由于计算机技术的发展，仿真技术逐步自成体系，成为继数学推理、科学实验之后人类认识自然界客观规律的第三类基本方法，而且正在发展成为人类认识、改造和创造客观世界的一项通用性、战略性技术。虚拟现实（Virtual Reality）技术，简称VR，是20世纪80年代新崛起的一种综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境――虚拟环境，可以逼真地模拟现实世界（甚至是不存在的）的事物和环境，人投入到这种环境中，立即有“亲临其境”的感觉，并可亲自操作，自然地与虚拟环境进行交互。

通过研究大学文理科学生通识教育的课程设置，能为我们提供许多宝贵的借鉴，大学教育需要逐步实现科学精神与人文精神的融合。本文论述以虚拟仿真技术的应用，探讨仿真技术在交互性视景三维动画制作中的作者体现，以完善学生知识与智能结构而构建课程内容，根据学生的志趣和特长研究授课方式，并在课程考核方面，体现学生的团队协作精神，分小组完成作业，小组成员进行不同工作的分工协作，共同完成虚拟仿真作品。

1 虚拟仿真技术

通识教育实际上是素质教育最有效的实现方式。在通识教育中，贯彻“博学与精专相统一的个性化素质教育”，在课程设置中充分体现这一原则。另一方面，该课程对选修的学生不设任何限制，无论是什么专业，无论有无相关的知识基础，只要对虚拟现实技术感兴趣都可以选修。

1.1 学习仿真技术的基础要求

（1）学习计算机图形学与虚拟现实的基本理论与技术，了解计算机图形图像的生成、显示、处理、变换、动画、影视等的基本方法和技能。

（2）学习虚拟现实的基础知识，虚拟现实系统的构成原理，互动性视景三维动画制作工具软件，掌握虚拟现实系统和虚拟现实环境的设计和实现的基本方法和技能。

（3）采用实例进行讲解，使学生能在较短的时间内对虚拟现实应用有所了解，并学会制作视景动画作品。

（4）培养学生具有理论分析和解决实际问题的能力，具有面向高科技的研究能力和基本的面向工业的设计生产能力。

1.2 虚拟仿真技术的掌握基本

在课程内容设置上，考虑了学生的接受能力，并能充分学习和了解虚拟现实技术的魅力，调动学生的学习兴趣，提高学生的动手能力。课程内容如表1所示

（1）计算机图形学。介绍计算机用户接口等方面的概况，了解图形用户界面和互动输入方法，掌握三维浏览的浏览线程，浏览坐标系，投影，实体浏览，广义投影变换，剪切，硬件实现等基本知识。

（2）虚拟现实技术概论。学习人机交互，虚拟现实的类型与应用，国内外研究现状等方面的概况。

（3）实现虚拟现实系统的三维交互设备。

学习三维跟踪传感交互设备，立体显示设备，手数字化设备，声音系统，硬件系统集成等理论与技术。

（4）实现虚拟现实系统的相关技术与软件。学习实事显示处理，三维虚拟声音显示，触摸和力量反馈，虚拟环境中的自然交互，三维建模等技术和软件工具。

（5）虚拟现实的建模软件。了解Creator 的基础和几何模型的创建理论；掌握二维图形建立和三维模型造型技巧；掌握材质与贴图，灯光与环境的方法；掌握三维动画制作等功能，方法与技巧。

（6）虚拟现实建模语言VRML（Virtual Reality Modeling Language VRML） 。介绍语言概述，编辑器和浏览器，虚拟世界设计，综合编程实例，Creator与 VRML等。

（7）虚拟现实开发工具EON Reality。学习开发平台，浏览器，世界编辑器和材质库。了解虚拟世界中的对象，虚拟世界建造及www中的应用三维虚拟世界等。

（8）交互式虚拟现实设计实例。通过实例学习交互性视景三维动画制作技巧，主动了解当代科技的发展趋势，从而提高学生的创新能力和实践能力，善于探索未知领域，具有组织管理能力，具有合作精神。

2 虚拟仿真技术实践

VRML是一项和多媒通讯、因特网、虚拟现实等领域密切相关的新技术，是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言，它的主要特片有三维性、交互性、动态性和实时性。本文以VRML虚拟现实建模语言授课为例，为充分发挥同学们的创造性，在课堂授课中以实例为导向讲解节点的使用方法。

VRML节点集包括基本几何节点、复杂群节点、VRML场景效果节点、动画节点及动态感知节点等，本例为一乒乓球台，并实现双方打乒乓球的交互过程，使用以下几个相关节点：

Shape节点，定义乒乓球台、乒乓球和文字。

PositionInterpolator 内插器节点，定义乒乓球的运动规律，所有的内插器节点都需要与和时间传感器 TimeSensor相配合使用，把给定的时间规一化。TouchSensor触摸传感器则可用来让程序接收鼠标点击与触摸传感器同在一个局部坐标系的物体时点击动作，并将点击的时间等内容通过路由语句ROUTE传给其他节点或程序，进而进行相应的操作，本例点击乒乓球，乒乓球开始设定的运动，如图1所示。根据本实例的节点使用方法，同学发挥自已的创造力，设计相类似的球场运动，如图2所示学生设计的篮球球场。

3 三维动画作品展示

应用虚拟现实建模软件Multigen Creator 创建建筑模型，学生题材的选取、素材的采集、模型比例设置、建模、贴图都凝聚的每组成员的力量，在整个项目的进展过程中，同学们体验到了美学的熏陶，计算机软件的魅力，团队合作的乐趣。如图3所示，是学生们在学习虚拟仿真技术之后，应用于三维动画制作的三维建筑模型的作品展示。

4 结束语

通识教育选修课对拓宽学生知识面、培养能力、提高素质起着十分重要的作用。培养完整的人、通达有识见之人，从而增强学生学习主动性全面提高素质。通过视景三维动画的制作，学生们有了全新的体验，开拓通达的知识取径，陶冶美感和情操，拥有多元文化的思维，培养沟通与领导统御能力。

参考文献

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作者简介

卢桂萍（1976-），女，硕士研究生，副教授。研究方向：机械电子、虚拟现实与网络化制造。

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1.三维动画的发展及应用

三维动画是近年来随着计算机技术的发展而产生的一门新兴艺术。设计师在三维动画软件中创建出一个由角色和场景组成的虚拟世界，然后为这些角色和模型赋予材质和贴图，并打上灯光，根据故事板设计镜头与角色动画，最后进行渲染设置，让计算机运算生成最后的画面。随着软件功能的日趋完善，三维软件对于现实世界的模拟更加真实和快速，因此三维动画技术在电影、广告、游戏宣传等领域都有广泛的运用。三维动画可以模拟场景的真实性，具有角色的可操作性等特点，结合后期的虚拟现实软件还可用于教育、军事、医疗等领域。

2.三维动画制作的特点

三维动画制作是一个综合性工程，它需要多个部门通力合作。动画制作的复杂性和真实性的提高对于制作人员的技术要求有了更高的标准，制作人员需要熟练掌握动画制作规律，更要伴随软件的发展，学习更多的三维软件新技术。三维动画是一个艺术与技术相互结合的产物。在三维动画制作过程中，制作者一方面要充分体现三维动画创意要求，另一方面要结合三维动画的视觉表达特点，对画面的构图、颜色、氛围、镜头语言进行设计，充分体现三维动画的艺术特征。三维动画比传统二维动画设计具备更多的时间和空间概念，需要借鉴一些审美规则，但更多的是依据电影艺术的规律。

二、三维动画的制作流程

三维动画的前期制作和传统动画的制作流程类似。在进行动画的具体制作前，设计师需要进行前期的故事剧本策划，一个好的剧本对于整个动画制作起着至关重要的作用。随后，根据故事剧本完成分镜头脚本的制作。分镜头脚本制作是指导后期制作的关键步骤，分镜脚本制作得越充分，后期的制作就会越顺利。分镜头脚本将按照剧本的情节分成若干片段，根据这些片段，设计师可以设计各种镜头和摄像机的移动方式，并设计角色的表演。动画电影在开始制作之前是在分镜头上进行编辑的。

1.模型的创建

为了模拟真实场景，第一步是依据故事板创建模型。造型是利用三维软件对三维模型进塑造的过程。多边形建模是目前通用的建模方法。首先创建基本的形体，然后通过挤压、切割等命令，将基本的几何形状转换成需要的形状。多边形建模速度快，操作简单、便捷，极大地提高了建模的速度和模型的精度。另一个建模方法是曲面建模。首先根据物体的表面特征绘制二维线轮廓，这些轮廓线定义了物体的空间位置，然后对轮廓线进行几何表面附着，从而创造一个三维模型。这种建模方式适合创建表面光滑的曲面物体。

2.材质、贴图的创建

模型只是原始模样，还要展现出模型应有的质地。一般情况下，材质就是反映角色或场景的外部表面，它可以反映物体的固有色、透明度、反射度等特征。通常情况下，材质和贴图对于表现物体的特征具有重要的作用。相对于材质，三维动画制作中的纹理制作更为复杂，纹理对于表现物体的质感起着至关重要的作用。对于复杂的模型，赋予其正确的贴图十分重要，贴图是给模型制作“衣服”的过程。我们需要通过UV拆分，将物体表面拆分出多个部分，将贴图粘贴到相应的位置。利用三维软件，可以根据物体的不同形状采用合适的UV拆分方法，将贴图粘贴到指定的位置。

3.灯光的创建

在电影中，光线不仅起着照明的作用，还对影片的氛围产生影响。在三维动画中，光线的作用也十分重要。一般来说，光可以分为三种类型：自然光、人工光、自然光和人工光的结合。灯光在影片中不仅能照亮场景，同时也能调整场景的色调和氛围，这对于整个影片的视觉表现十分重要。在三维软件中创建灯光通常模拟现实中的光源设置，大体可以分成三种类型的光源：主光、补充光和背景光。这三类光源在灯光创建中相互协调。通常，场景创建的第一个照明是主光源。这里要注意的是，主光源不一定是真实的光源，但它必须是照明的主要来源，并发挥初步的照明功效。现场只有主光源照亮场景，效果会比较单调，对比过于强烈，暗部缺乏层次，这就需要补充光来丰富场景的效果。三维场景中补充光通常用来提亮阴影和暗部区域的场景，补充光可以模拟场景由于环境光的扩散和照明效果而引起的反射，增加暗部反射，提供深度和光照效果。背景光通常被用作对象和背景，并且将该对象从背景中分离出来，通过照射物体的边缘，在后面形成一个小的反射区。当然，要获得自然、真实的效果还需要增加其他一些类型的辅助光源，在三维灯光的创建工作中还会遇到很多需要考虑的因素，这是一项十分复杂的制作。

4.动画设置

计算机动画是通过使用关键帧进行控制的。设计师根据运动规律设定角色动作的关键帧，这些关键帧决定着角色的运动轨迹，软件会自动设定两个关键帧之间的动画。设计师可以通过对这些过渡位置的动画调节，使角色更具活力和生动感。每个镜头还需要根据故事板设计摄像机位置，并根据要求调整摄像机动画。

5.渲染

三维动画制作的最终目标是把镜头画面通过计算机一帧一帧地渲染出来，从而获得动态的画面。这在三维动画制作软件中都需要进行渲染设置。渲染的过程可以表现场景三维模型的形体构造和纹理贴图的明暗程度。