1、 本科毕业论文 (科研训练、毕业设计 ) 题 目： 3D 水墨动画 建筑场景部分 姓 名： 学 院：软件学院 系：软件工程 专 业：软件工程 年 级： 学 号： 指导教师（校内）： 职称： 职称： 年 月 摘 要 中国水墨动画片曾经在世界范围内享有盛誉，它成就了一代中国动画的辉煌。然而这样一件艺术瑰宝却因 其无法适应商业化道路而变得无以为继，乃至销声匿迹，中国动画也随之进入了一个低龄化继而商业化的低潮。 本文 从 三维动画的概念， 制作方法 以及 应用 优势 出发 ， 一方面以三维动画技术实现 中国水墨动画优美轻灵的意境为目标；另一方面 结合中国动画发展的现状， 把“数字传媒技术 与传统艺术相
2、结合 ”作为思路，分析了三维水墨动画的商业化优势及技术可行性。 文章描述了一部片长约 30 秒的三维水墨动画短片的场景部分包括设计、建模、材质、灯光、摄影、渲染、后期在内的全部制作过程。介绍并实现了两种实现三维动画水墨化的方法：材质渲染和后期制作。此外 ，通过具体的制作实例，文章还介绍了几种常用三维动画软件的部分功能及其在动画制作中的应用。 关键词 ： 三维动画；水墨； 3ds Max Abstract Chinese ink-and-wash animation was world famous before. It has reached the high point of Chinese
3、 animation. However, such an art treasure is diminishing even fading away because it is difficult to combine with commerce. Thus Chinese animation is faced with a low-aged situation and hard to be commercialized. Based on the concept of 3D animation, design methods and application advantages, this p
4、aper includes two sides. First, the object is to display the beautiful and light scene of Chinese ink-and-wash animation by tridimensional animation. Second, according to the current situation of the development of Chinese animation, I analyze the commercial advantages and technological feasib ility
5、 of 3D ink-and-wash animation under the frame “the combination of digital media technologies and traditional arts”. The scene of a 30-second-long 3D ink-and-wash animation short is described in this paper, including all the design procedures of modeling, material, light, photograph, render, after ef
6、fects. Two methods to make 3D ink-and-wash animation are introduced: material rendering and after effects. Whats more, this paper simply introduces some commonly-used 3D animation software by detailed examples. Key words: 3D animation； ink-and- wash； 3ds Max 目 录 引 言 . 1 第一章 三维动画概述 . 2 1.1 三维动画的概念 .
7、2 1.2 三维动画的形成与发展 . 2 1.3 三维动画的优点及应用 . 3 1.4 三维动画 的制作流程 . 4 第二章 三维水墨动画设计 . 8 2.1 设计创意 . 8 2.2 场景设计 . 9 2.3 实现方案 . 10 2.4 工具介绍 . 10 第三章 具体实现 . 14 3.1 建模 . 14 3.2 材质与贴图 . 22 3.3 灯光 . 29 3.4 摄影与动画 . 30 3.5 渲染 . 32 3.6 合成与后期 . 35 第四章 结束语 . 41 致谢语 . 42 参考文献 . 43 Contents INTRODUCTION . 1 CHAPTER 1 INTRODU
8、CTION OF 3D ANIMATION . 2 1.1 THE OV ERV IEW OF 3D ANIMATION . 2 1.2 THE FORMATION A ND DEV ELOPMENT OF 3D ANIMATION. 2 1.3 THE ADVANTA GES A ND APPLICATION OF 3D ANIMATION. 3 1.4 THE PROCEDURE OF MAKING 3D ANIMATION . 4 CHAPTER 2 DESIGN 3D INK-AND-WASH ANIMATON . 8 2.1 THE ORIGINAL DESIGN IDEAS . 8
9、 2.2 SCENE DESIGN . 9 2.3 METHODS TO MAKE IT COME TURE. 10 2.4 TOOLS INTRODUCTION . 10 CHAPTER 3 THE DETAILED PROCEDURE . 14 3.1 MODELING . 14 3.2 MATERIAL A ND MA PPING . 22 3.3 LIGHT . 29 3.4 PHOTOGRA PH A ND ANIMATION. 30 3.5 RENDERING . 32 3.6 COMBIMATION A ND AFTER EFFECTS . 35 CHAPTER 4 CONCLU
10、SIONS . 41 ACKNOWLEDGEMENTS . 42 REFERENCES . 43 厦门大学本科毕业论文 1 引 言 随 着我国经济与科技的稳步发展，人们的文化需求 也日益增大，动画作为一种时尚消费文化的主体之一，因其显著的经济效益和社会效益 逐渐被社会所重视。 综观全球动漫产业发展现状，发达国家的动画产业无疑走在了我们前面。 动漫产业是英国的第一大产业；美国每年的动漫产品和衍生产品的产值高达 50 多亿美元 ， 网络游戏的产值已经连续 4 年超过好莱坞电影业，成为全美最大的娱乐产业；日本动漫业年产值在国民经济中位列第六，动漫产品出口额 甚至 超过钢铁 ，它 与娱乐 业 一起成为
11、 日本 国内经济文化的主流 ，并借此使日本成为 全球产量最大的动漫大国。 动漫及衍生产品 的巨大产值及其迅猛的发展速度， 正 日益受到世界各国的普遍关注。 在这股产业浪潮的推动下，近年来，我国政府也开始大力扶植动漫产业，有资料显示，动漫产业 有可能成为 继 IT 产业之后 的 我国 又一大经济增长点 。 令人遗憾的是，由于国内动画原创性弱、产量不足，国外动画目前依然占据了中国动画市场的半壁江山。但是事实上， 从动画制作设备和技术应用的层面上来看，我国与美、日、韩等动画强国的差距正逐步缩小；然而动画作品的创作方面，我们有影响力的自主创新品牌却很少，广受喜爱且具备市场购买号召力的卡通明星不多。分析
12、其原因，这里面关键问题在 于本土动画缺少好的创意和原创造型设计，我们没有找到自己民族造型语言与国际动画语言接轨的结合点。 缺乏原创动画形象，就无法形成自己的品牌；没有品牌，就无法延长产业链，就不可能占有市场。目前我国动画产业所急需解决的问题就是塑造出一系列具有民族文化内涵的优秀动画形象，寻求国民认同，占据国内市场，开拓国外市场。 毋庸置疑，中国有着丰富的动画造型资源和文化元素，那些历史遗存的壁画、石刻、画像、雕塑、水墨画，以及生长在民间和百姓生活中的年画、剪纸、皮影、木偶、刺绣、印染等传统艺术的造型，是中国本土动画发展取之不尽用之不 竭的资源。 与此同时， 电脑技术的发展 可以 为 人们打造越
13、来越丰富多彩、 千变万化的视觉奇观 ，三维电脑动画技术成熟以后获得了广泛的应用 。 众多功能日趋强大的三维软件给现代动画的设计制作带来了极大 方便 ， 也为设计师开拓了更广阔的创意空间 。 那么，把前沿的数字传媒技术与具有中国文化特色的素材结合起来，是否能够成为中国动漫业发展的敲门砖，带领中国动画走出低潮？利用三维动画技术还原传统水墨动画就是这样一种尝试。厦门大学本科毕业论文 2 第一章 三维动画概述 1.1 三维动画 的概念 1 三维动画 又称 3D 动画， 通俗地说就是“在虚拟三维空间中的 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 新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立
14、一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。 1.2 三维动画的形成与发展 上个 世纪 70 年代，随着计算机技术的发展，美国开始利用电脑模拟数字人物，在影片异形的制作中，运用了（ CG， Computer Graphics）动画制作技术，使纯计算机动画的创作得以运用于影片的制作中。此后，好莱坞导演乔治卢卡斯成立了著名的“ ILM”公司，专门为电影制作 CG 图形图像数字艺术的研究，使得三维数
15、字动画开始涉足影视领域。随后的几十年里，尤其是最近十年，三维动画技术逐渐成熟并发展起来，它的发展历程主要分为三个阶段 1： 1995 年至 2000 年是第一阶段，此阶段是三维动画的起步以及初 步发展时期。在这一阶段，皮克斯迪斯尼是三维动画影片市场上的 主角 。 2001 年至 2003 年为第二阶段，此阶段是三维动画的迅猛发展时期。在这一阶段，皮 克斯和梦工场 进行了一场三维动画角逐， 。 从 04 年开始，三维动画影片步入其发展的第三阶段 全盛时期。在这一阶段，三维动画 演变成 “ 多 人的游戏 ” ：华纳兄弟电 影公司推出圣诞气氛浓厚的极地快车 ； 曾经成功推出冰河世纪的福克斯再次携手在
16、三维动画领域与皮克斯、梦工场的 PDI 齐名的蓝天工作室，为人们带来冰河世纪 2 此外，皮克斯推出自己的第一部独立影片蹩厦门大学本科毕业论文 3 脚炖菜。而迪斯尼也 推出第一部独立制作的三维动画影片小鸡。至于梦工场，则制作了怪物史瑞克 3。 国内数字电影是在上个世纪九十年代才开始尝试，真正起步 是在 1996 年长沙全国电影工作会议以后。而把动漫作为产业提出，则是在 2002 年。在此间几年，国内的动漫工作者创作了不少优秀的三维影视作品，如 环球数码科技（深圳）有限公司 投入 5 年时间创作 三维 动画 电影 魔比斯环 ； 杭州玄机科技有限公司 开发制作的 大型古装史诗巨作 秦时明月 ；以及今
17、夏即将上映的 由云南缘成影视公司制作完成的中国首部三维木偶动画电影 悟空之大战二郎神 等 。 1.3 三维动画的 优点 及应用 （ 1）创作能力 计算机采用数学方法来实现动画设计与制作，它不受客观存在的限制，它不仅可以逼真的模拟出现实存在的 物体或景观，而且可以拟造出现实中不存在的物体或景观。 （ 2）材质表现能力 电脑动画能够通过材质的选择和灯光的设计，逼真的表现物体的质感。电脑动画还可以让材质随时间变化，产生色彩变化、透明度变化和光亮度变化等视觉效果，使得动画表现出夸张浪漫的色彩，产生精美的视觉效果。 （ 3）动画表现能力 在电脑动画中，物体的变化和运动同样不受客观存在的制约。我们可以任意
18、指定物体的运动方向、运动轨迹，掌握任意的拍摄角度、照明的特性，也可以让物体任意的变化。 （ 4）综合效益 三维动画产生的是数字动画文件，因此动画质量高，画面色彩 鲜艳、颜色丰富；三维动画可以渲染输出成多 种 格式的数字电影文件，这些数字电影文件不需要经过转换就可以直接进行后期合成，不产生失真与信号的损失，因此合成成本低，质量高，效率高；另外，设置动画初始帧和结束帧，计算机就回辅助生成中间帧，这样还能节省大量的制作成本，降低难度。 基于以上几个有点，三维动 画 的主要应用领域有 2： （ 1） 工业设计领域 现代的工业设计更注重人性化，与传统的二维工程图纸相比，三维创作的优越性是显厦门大学本科毕
19、业论文 4 而易见的，它更符合人们观察与思维的习惯，更容易在初期发现潜在的缺陷，节省了设计成本，缩短了开发周期，在开 拓市场方面有其独到的优势。另外，对于各种工程上的设计方案，一般都要先经历大量配置、模拟以及测试，以消除潜在问题， 3D 计算机图形无疑是最方便、最灵活的一种测验手段，其原始模型易于发生变化，可以进行连续的修改。 （ 2） 建筑 领域 使用 3D 软件制作建筑效果图已经成为建筑界最为重要的建筑表现方法。传统手绘效果图是根据建筑的平面图、立面图和剖面图等资料，使用适当的工具在纸上将其表现出来。这样不仅制作周期长、费用较高，而且修改建筑方案后，必须重新绘制效果图。相比较而言，通过 3
20、D 软件可以得到任意透视视角、不同质感的建筑效果图，具 有高效快捷、制作效果逼真、修改方便等优点。 （ 3） 影视领域 从最初的在科幻电影中加入有限的计算机特效或数字处理，到现在大量炫目的特技的添加，三维动画在影视中正在扮演着越来越重要的角色。侏罗纪公园、泰坦尼克号等大制作影片都是计算机动画与真实场景完美糅合的典范，而最终幻想和冰河世纪等没有真人演员、完全由计算机动画制作的动画电影的问世则更为数字电影开创了新纪元。 （ 4） 游戏领域 游戏业中电子游戏工业的异军突起令人瞩目。一方面，高画质的 CG 游戏动画的发展令人惊讶。以最终幻想系列为例，其华美的动画效果给人们带来了 前所未有的震撼，无论是
21、人物造型，还是场景烘托，都达到了完美的视觉效果。借助计算机硬件发展和不断开发更新更快的三维实时渲染引擎， 3D 动画技术更是把游戏带离了原始的方块模型时代，进入新的视觉时代。 1.4 三维动画的制作流程 3 根据实际制作流程，一个完整的三维动画的制作总体上可分为前期制作、动画片段制作与后期合成三个部分。 （ 1）前期制作。 是指在使用计算机 进行 制作 之 前，对动画片进行 总体 的规划与设计 ，它的主要工作如图 1-1 所示： 厦门大学本科毕业论文 5 图 1-1 前期制作构成图 文学剧本， 是动画片 的基础，要求将文字表述视觉化即剧本所描述的内容可以用画面来表现，不具备视觉特点的描述（如抽
22、象的心理描述等）是禁止的。动画片的文学剧本形式多样，如神话、科幻、民间故事等，要求内容健康、积极向上、思路清晰、逻辑合理。 分镜头剧本，是把文字进一步视觉化的重要一步，是导演根据文学剧本进行的再创作，体现导演的创作设想和艺术风格，分镜头剧本的结构：图画 +文字，表达的内容包括镜头的类别和运动、构图和光影、运动方式和时间、音乐与音效等。其中每个图画代表一个镜头，文字用于说明如镜头长度、人物台词及动作等内容。 造型设计，包括 人物造型、动物造型、器物造型等设计，设计内容包括角色的外型设计与动作设计，造型 的 设计包括标准造型、转面图、结构图、道具服装分解图等，通过角色的典型动作设计，并附以文字说明来实现。造型可适当夸张、要突出角色特征，运动合乎规律。 场景设计，是整个动画片中景物和环境的来源，比较严谨的场景设计包括平面图、结构分解图、色彩气氛图等，通常用一幅图来表达。 （ 2）动画片段制作。 根据前期设计，在计算机中通过相关制作软件制作出动画片段 ，制作流程如图 1-2 所示： 图 1-2 动 画片制作构成图 前期制作 文学剧本创作 分镜头剧本创作 造型设计 场景设计 动画片段制作 建模 材质贴图 灯光 摄影机控制 动画 渲染
