三維動畫論文范文

前言：我們精心挑選了數篇優質三維動畫論文文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

在骨架提取方面，已經有很多自動生成骨架的方法。①②③Baran等的Pinocchio系統創造性地提出了骨架嵌入的方法。在自動角色動畫方面，骨架嵌入比骨架提取要好的原因是對于復雜骨架的角色，骨架提取可能會產生不同的拓撲結構，這就讓使用者很難將原來有的骨架運動數據運用到其中來。雖然可以通過附屬肢體模板來鑒別復雜的附屬肢體，但是由于拓撲結構的復雜性，自動生成時也會產生各種不同的誤差。骨架嵌入相對于骨架提取的另一個優勢就是它能夠在骨架中定義角色所需要的很多的結構信息，這是在提取的純幾何骨架圖中難以得到的。

幾乎所有的網格變形技術，無論是基于表面的還是基于體積的，都可以用來作為基于骨架運動動畫中的對表面進行蒙皮。④⑤不幸的是，到目前為止，這些方法都不能實現實時的動畫。Baran等的線性混合蒙皮（LBS）具有簡單高效并且能夠利用GPU進行運算，并可以根據骨架進行子空間變形等優點。雖然在質量上的不能夠達到很好的效果，但是它仍然成為在實踐應用中最常用的方法。所以我們的系統采用該方法。⑥

二、原型系統設計設計過程

對于輸入的三維角色模型，我們首先嵌入骨架，然后通過定義骨骼運動對表面網格上每個頂點的變化的影響權值，將表面皮膚依附在骨骼上。對于不同的角色，我們建立不同的罰函數去懲罰那些我們不期望的骨架嵌入方式。基于樣本用支持向量機的方法求得最大邊緣解，然后對不同罰函數賦予不同的權值。用人工智能中A*啟發式的方法在指數級的搜索空間里加速尋找最優的骨架嵌入方式。在蒙皮階段用熱擴散方程的方法去計算骨架運動時每一塊骨骼對表面網格上頂點的影響權值。據骨架的變化情況，插值計算出骨架的“蒙皮”模型的各個頂點的位置變化。對于某個特定骨骼，“蒙皮”模型的頂點變換矩陣＝初始姿勢的變換矩陣的逆×姿勢變換后的矩陣。另外還要考慮到一個頂點可能受多個骨骼運動的共同影響。

1.骨架嵌入

由于骨架嵌入需要將骨架重新定義大小和定位使得它能夠正確的嵌入到模型當中，所以它能公式化為一個優化的過程：計算關節點的位置和朝向使它能夠更好的適合于給定的模型。但是這個優化是一個三維空間的問題，所以連續優化的方法是不可行的。因此可以建立一個用頂點表示潛在關節點，用邊表示獨立的骨骼的圖來簡化優化問題。建立這樣一個圖是具有一定挑戰的，因為我們可以用未知數量的頂點和邊來表示相同模型的關節和骨架。我們在近似模型垂直等分的平面上建立中軸面，并且建立圓心在中軸面上的圓的一個特定的集合，將這些圖的圓心連接起來形成一個圖。然后使用自定義的離散的罰函數來最優化的骨架嵌入這個圖。為了幫助優化，在給定的骨架中可以包括一些關節點的額外的信息。比如說對稱的部位應該以相同的名稱命名，又比如如果一個關節被命名為腳，那么就表示它應該事在模型中位置最低的一個關節。由于定義的罰函數是獨立于具體的模型的，所以并沒有減弱它的通用性。

2.簡化骨架

前面的步驟建立了幾何圖G=(V,E)來表示骨架，我們需要將它嵌入到我們給定的骨架當中。給定骨架原先是以有s個節點的樹的形式給出(在一般人形的骨架上會取s=18)，但是如果這s個節點沒有經過簡化，嵌入的優化過程是很難處理的。因此我們需要一個簡單的骨架，所以在嵌入骨架之前，需要將骨架簡化。所有的自由度為2的關節都將被除去(比如說膝關節）,關節兩端的骨骼塊被連在一起。簡化后的骨架將會只有r個連接點。那么骨架嵌入以后缺少某些必要關節的骨架怎么讓角色動起來呢？我們根據未簡化骨架上關節在整條邊上的比例，重新計算出該關節在簡化骨架上的位置，然后插入到骨架中。在我們的系統中，簡化的骨架中r＝7。簡化后的結果就是我們可以將簡化的骨架嵌入到系統中以最小化罰函數懲罰的對象。否則這樣的工作是很難實現的。

3.離散的嵌入骨架和優化

一般不可能計算離散的嵌入方式時使罰函數最小，因為嵌入的數量是指數級的。但是可以用類似分支定界的方法在問題的解空間樹T上搜索問題解。我們使用這樣一種方法：首先根據部分嵌入的下界估計保存優先級隊列。然后在每一步，取出在隊列中最好的部分嵌入，將它展開，與下一個關節進行計算，然后將結果保存在隊列中。所以，第一個被完整展開的嵌入就是最好的嵌入。為了加速算法并且盡可能少的占用內存，如果部分嵌入有一個很高的下界，那么它將被立即拒絕并不在嵌入到隊列中。雖然這種算法在最壞的情況下依然是指數級的，但是在我們測試實際情況它都是很快的。

在骨架嵌入前將骨架進行了簡化，省略了很多的關節，比如說膝關節，但簡單骨架嵌入以后，要讓角色真正的動起來，還是需要重新插入這些關節。在這里可以通過按比列分割骨架圖中路徑最短的邊來得到。我們希望嵌入后的骨架能夠很好的滿足角色的形態比列，但是，有時候骨架并不能很好的適應我們的角色。同時，一些小的被忽略的骨骼塊并沒有被賦予正確的朝向。骨架優化的過程就是為了解決這些問題的提出的。

4.蒙皮

我們的角色和嵌入的骨架在將皮膚依附到骨架上之前是沒有任何關聯的。骨架并不能夠驅動角色運動。因此我們需要指定骨架運動與角色表面網格變化之間的聯系。雖然在這里我們可以用很多的網格編輯技術來進行網格變形，但是我們選擇標準的LBS方法：假設表示網格頂點j的坐標，表示第i塊骨骼的變形矩陣，表示第i塊骨骼對第j個網格頂點的變形權值。LBS把j變形后的位置表示為。我們的目標就是找到每一塊骨骼變化對所有頂點的影響權值。我們所期望權值有以下幾個特性：首先它應該與網格的大小無關，其次權值的變化應該平滑，最后關節間兩塊骨骼的移動寬度必須與關節到表面網格的距離成一定的比例。即使有一個方案能夠得到權值使得骨骼能夠滿足這些特性，但是它們很可能失敗因為他們忽略了角色的的幾何學特性。作為代替，我們用熱平衡原理來尋找權值。假設我們把角色的體積認為是一個不占容積的熱導體，然后我們強迫骨骼i的溫度為1，而其他骨骼的溫度為0。當熱平衡以后，我們就可以把表面上每個頂點的溫度值作為該骨骼對它影響的權值。

三、實驗結果

盼盼動畫系統設計時主要依照三個標準：①廣泛性。適應于盡可能多的模型。對一些結構比較特殊，或者會產生歧義的模型能夠盡可能的正確嵌入骨架。②質量。關鍵在于蒙皮的技術，讓表面皮膚能根據骨架運動驅動正確的位和形變，以期與視頻游戲中的模型相媲美。③性能。運行在大多數的家用計算機上。在盼盼動畫系統里對采用的模型進行了一些簡單的限制：模型必須是全封閉的，并且是以最自然的姿勢站立，這樣能大幅度的提高骨架嵌入的準確性。當然模型需要是一個有四肢能被嵌入人體骨架的。

圖3為盼盼三維角色動畫系統的一張截圖畫面。系統主要包括模型選取、BVH運動數據選取、運行、視圖操作、工具條等功能。該系統的運行環境為英特爾酷睿雙核CPU，主頻為1.73Mhz，內存為1GB。因為盼盼動畫系統是單線程的，所以雙核的CPU幾乎沒有什么影響。測試發現，計算的主要消耗花費在分離過程中距離場的計算上。

4、展望

雖然盼盼動畫系統在人體動畫領域取得了一定的進展，但是它依然存在著不足，限制著它的應用范圍。在技術方面，建立骨架圖的時候可以用橢圓來建立初始骨架圖。在應用方面，首先它的蒙皮質量在某些地方還可以改進，可以通過在骨架上自動蒙皮的技術來提高質量；其次，它的骨架中的關節與一般人體的關節有出入，不能由一般人體骨架運動的數據來驅動，這樣就不能很好地利用網絡上大量的表現復雜運動的運動數據。另外，盼盼動畫系統依然不能夠表現手部動畫、臉部動畫這些需要細節的動作。如果能在后期中加入這些方面的應用，一定能夠得到更為廣泛的應用，并且大大減少人體動畫開發的整個周期。

注釋

①LiuP,WuF,MaW,LiangR,OuhyoungM,“Automaticanimationskeletonusingrepulsiveforcefield”,Proc.ofPacificGraphics’2003,pp.309-413.

②TeichmannM,TellerS.“Assistedarticulationofclosedpolygonalmodels.”Proc.ofComputerAnimationandSimulation’98,pp.87-102.

③KatzS,TalA,“Hierarchicalmeshdecompositionusingfuzzyclusteringandcuts”,ACMTransactionsonGraphics,2003,22(3):954-961.

④WadeL.Automatedgenerationofcontrolskeletonsforuseinanimation.PhDthesis,TheOhioStateUniversity,2000.

⑤BaranI,Popovi?J,“Automaticriggingandanimationof3Dcharacters”,ACMTransactionsonGraphics,2007,26(3):72.

⑥KryP,JamesD,PaiD,“EigenSkin:Realtimelargedeformationcharacterskinninginhardware”,Proc.ofSymposiumonComputerAnimation(SCA)’2003,pp.153-160.

第2篇

1.1影視廣告創作需要思維的延伸

3DSMAX軟件模塊很豐富，升級版不斷涌現，在影視廣告創作中要大量運用。教師不要手把手進行輔導，使學生成為“機械手”，要把學生的被動接受轉變為主動探索，便可以在探索中升華自己的思維能力。比如，要做一個動畫廣告或一個視頻短片，動作設計的主動權要在學生手中，遇到問題要自己解決。當感覺這一軟件已不能滿足自己的需要時，便會尋找更優秀的工具，思維也會在新的工具使用中延伸。

1.2創新能力是三維動畫運用的主導

運用的不同，需要掌握的3DSMAX軟件的模塊也不同，影視廣告的運用更加全面，幾乎涵蓋了這個軟件的所有功能，沒有沒用的，只有不夠用。影視廣告中的三維動畫制作最難的是創意、出新，沒有新意的廣告味如嚼蠟。創新是學生個性的展露，表現出與眾不同的思維方式，個性潛能的發揮造就風格各異的作品。傳統教學方式以授課為中心，一人講大家聽，提出一樣的問題，求得一樣的答案，忽視了學習者不同個性的張揚，制約了藝術才能的差異化發展，很難培養出別具一格的創新人才。筆者認為，對于影視廣告的三維動畫運用，應該因材施教、培養其獨特的思維模式和創新意識，把大膽的構思、神奇的策劃、乖張的動作、奇妙的色彩運用到全新的創作中。

1.3全面掌握3DSMAX軟件的功能

在教學中我們發現，很多學生在影視廣告創作中感到缺乏工具，其實不是沒有，是沒有發現，或者說沒有掌握。在創作中我們會用到大量的角色動畫和環境動畫，這些模型的制作相當復雜，人物、動物、機械等需要Pol（y多變形）建模和Nurb（s曲面）建模，必須調動所有功能和手段才能完成。如果只是掌握了部分的功能，對于工具的用途知之甚少，使用起來笨手笨腳，就很難創作出唯美的畫面和精彩的動畫。全面掌握3DSMAX軟件功能才能使環境動畫、角色動畫達到出神入化的效果。

1.4關于Dynamics和reactor的運用

這個模塊的學習很重要，雖然它主要服務于物理、化學類課程的教學，但是在廣告制作中卻經常用到。因為廣告中會出現很多產品的運動、變形、仿真，這些都需要借助3DSMAX的Dynamics和reactor模塊來完成動畫制作。使用reactor引擎制作自由落體運動動畫、平拋運動、碰撞效果動畫等都會在廣告的制作中派上用場。影視中的模擬場景的再造、在現實中存在但很難見到的自然現象，以及為了影視情節的需要，把某些場景、場面、動作進行夸張、變形、重組，使之更加刺激、離奇、怪異、神幻。使用角色動畫，制作不同的人物，分解其動作行為，虛實結合，使學生能夠熟練運用3DSMAX中的有關Vrml的制作。

1.5三維動畫在影視廣告中的特效運用

一個優秀的廣告片少不了吸人的眼球的特效設計，影視的特效運用更是司空見怪。影視廣告中的片頭片尾，會遇到許多企業標志、名稱、片名的三維立體制作，這就要通過3DSMAX運用到影視廣告特效制作中去，與后期（AfterEffects、Dfusion、Combustion等）最終合成影視特效。再有，VideoPost的使用頻率會更高，在在材質渲染上，一般會將動畫渲染成為rla格式的動畫序列，rla格式文件帶有景深通道信息可以很好的被后期合成軟件讀取。這些特效的運用看起來是個技術問題，實質上仍然離不開創意、策劃、甚至是天才。教師在教授學生的特效運用時，在掌握了以上的種種技巧外，就要把主要的精力放在學生的想象能力開發上，可以說，沒有想象便沒有特效，沒有特效也就沒有影視廣告未來的發展。

2培養學生三維動畫的綜合運用能力

2.1課堂教學和實際操作相結合

課堂學習主要目的就是掌握專業基礎知識，利用相應的的軟件模塊制作出高質的動畫作品。這僅僅是學習的開始，關鍵還要掌握各模塊的重點和難點以及它們之間相應的關系，把教師的的講授和實例制作相結合，通過師生互動、作品分析等多種教學方法和手段深化所學的知識，從而最大限度地調動學生的學習興趣，激發他們的主題創意思維，形成各自不同的的創作風格。

2.2加大實訓的課程鍛煉

影視廣告的三維動畫運用是該專業的重要實訓科目，也是比較難以掌握的制作類型。軟件課程的理論知識相對比較容理解和掌握，要想達到熟練的運用相對困難，軟件復雜、多樣，操作需要較高的技巧。教師在學生掌握了一定的理論基礎后，要把教學的重點轉移到軟件的運用上來，通過大量的實訓來提高的3DSMAX實踐運用能力。利用互聯網等先進的傳播手段，廣泛搜集網上優秀的影視廣告三維動畫素材，掌握最新的運用信息，開拓視野。

2.3用實際運用培養學生良好的職業素養

高職院校的教學目的就是為社會培養高素質的職業人才，合適的就是最好的。學生在學習的最后階段一定要注意未來的職業導向，教師也要充分注意到學生的思想變化的訴求，適時地對學生進行大量采用符合課程能力培養的實例運用制作。這時的重點就是把社會和企業的影視廣告制作的需求引入院校，有條件的可以接單制作，和有關企業簽訂培養協議，使學生沒出校門就已經具備了將來就職后的工作能力。

3小結

第3篇

可以說，正是得益于計算機技術，讓藝術和現代動畫技術有了結合的機會，是計算機技術凝聚的一種體現，充分的給予了動漫制作工作者以發揮想象力的孔家，制作人員可以通過自身對仿真學、圖像學以及渲染材料等多方面的想法，將這些想法和思想結合起來加上一些特效最終達到一種意想不到的效果。此外，三維動畫技術還十分的便捷和靈活，在整個動畫領域，是十分肯定和認可的，相對于傳統的二維動畫而言，三維技術可以說是一次技術革新。從動畫制作的角度來說，在制作三維動畫時，需要充分地將二維動畫制作的人力資源解放出來，只需要相關的技術人員對關鍵技術在計算機上進行操作進可以得以實現，進而有效地降低了動畫制作的難度系數，為相關的動漫愛好者提供了實現夢想的舞臺。伴隨著近些年計算機軟件不斷革新和升級，動畫制作的難度系數還會不斷下降，不斷地朝著有利于動漫產業發展的方向前進。此外，采取三維動畫制作，能更加靈活多變的表現動畫的真實效果，這一點是二維動畫無法達到的。

二、三維技術的藝術表現力

光影表現力。通常來說，經過光影的變幻，加上對場景氛圍的掌控，可以將場景和人物內心的情況有效的表現出來。在過去的二維動畫中，手工繪畫工作者依然會對光影花很多的心思，但是，很難得到較為理想的效果，更不要說實現場景和人物內心情感的融合。但是，在三維動畫制作中，是完全可以共同虛擬燈光，進而達到想要的光影效果的，通過對明暗等光彩的調節，進而提升動畫場景的藝術表現力。動感和空間的表現力。在過去的二維動畫中，背景和角色在制作的過程中是完全分開進行的，最終將只做好的背景和角色進行疊加得到的，這樣一來，就感覺整個背景和角色之間沒有活力，非常的死板。同時，對于一些變化較大的動作來說，就很難順利的完成，往往給制作者帶來諸多的困難。但是，在三維技術當中，空間已經通過軟件給予了虛擬構架，角色可以在這個空間內自由的進行運動和觀看。還可以通過一些先進的技術，實現較為真實的模擬運動，在配合相關的攝像機的變化，達到一種非常立體的畫面效果。質感和細節的表現力。在過去制作二維動畫設計時，通常會將角色設定的十分的簡單，因為如果角色制作復雜了，往往需要花費更多的制作時間和人力，同時，在角色動作變化的過程中，還需要和相關的角色聯系起來。比如：在《千與千尋》中，每一個角色的采取了特效處理，使得最后的動畫在總體上一種美感，在細節處理方面也十分的細致，從而提升了這部動畫的質量，提升了該作品的影響力。

三、總結