三维技术范文

三维技术范文第1篇

关键词：三维动画技术；三维虚拟技术；探析

中图分类号：J218.7文献标识码：A文章编号：1005-5312（2012）15-0056-01

随着近几年计算机三维图形技术的发展，各个行业的三维图形技术都在快速发展中尝试各种方法。让三维图形表现的更加的真实，贴切主题。在目前，三维动画运用的范围广泛，例如：动画片、电影、广告设计的演示。三维虚拟适用于：模拟驾驶考试，飞行员飞行模拟，场景模拟，城市设计规划等等。在发展的领域，三维虚拟技术是个新型的、发展的、具有优势的动画应用技术。

一、三维动画技术原理

三维动画制作过程分为四个操作步骤：造型、动画、制图和着色输出，这四个步骤是一个完整的体系，缺一不可。

造型：在电脑软件上制作三维物体，设计完整三维形状。具体步骤：绘制基本图形，根据需要，完善复杂物体设计。在制作好三维图形后组成完整的情景模式。

动画：动画的设计是让情景模拟图形能更形象的表现在电脑上，让人们在观看的时候更加形象化。

制图：制图是保证制作的图片效果更加的逼真，形象。

着色输出：现代的三维动画技术是直接生成动画的过程。对绘图、造型、动画连接起来，形成我们观看的电影的模式。这个就称之为动画视频。我们需要用的时候直接打开播放就行，和我们用电脑一样。

二、三维虚拟技术运用原理

含义：三维虚拟技术又称为虚拟仿真。主要是应用于计算机为核心的虚拟环境，用户借助必要设备与虚拟环境中的对象进行相互作用，相互影响，从而获得类似于真实环境感受和体验，这种感受和体验主要是由系统的实用性和交互性来保证运用的。

三维虚拟技术几大原理：

1.基于三维图形的实时显示的技术：

实时显示是三维技术的前提基本。虚伪仿真是计算机技术的核心领域的发展，很多种技术科降低场景的复杂性。

2.虚拟仿真空的交互技术：

复杂的交互技术是一系列的程序的操作。交互任务可以采取不同的技术的措施来各方面执行。不同的作用，不同交互技术是可以交互执行的。

3.三维虚拟仿真系统的建立：

三维虚拟系统的建立是一个浩大而系统的工程。基本的步骤分为：三维图片数据库的建立，它的作用主要是体现三维能动性和交互性的关系。能更加快的构建网络。第二部分三维虚拟仿真的建立，是对各种资源的合理的分配利用。让三维试图数据有更明显的可操作性。

三、三维动画技术与三维虚拟技术的区别

1.三维动画技术播放过程是完全固定的，在过程中不会改变播放的顺序，三维虚拟播放不是固定的，它具有其可操作性，不受时间的限制，在系统中，用户可以根据自己的想法实施的改变。

2.三维虚拟技术强调对场景和环境的变化，它可以模拟考试训练，驾车训练，事故现场，三维动画技术主要体现的是视觉的效果，让人们看到整体的作用性，所以，两者的是静态和动态的分别。

3.三维虚拟是实时的，三维动画是做好的固定的模式。三维虚拟给人三维立体的感觉，让我们可以再虚拟的世界里感受身临其境，具有其双向性。

四、总结

三维动画技术与三维虚拟技术作用各有其不同的作用机理，三维虚拟技术在世界的很多领域都应用广泛，已实际运用到科技，医学，军事，经济等领域，但还不是很理想，发展存在障碍，只有通过不断的发展，明确三维虚拟的方向性，保证三维虚拟图形的质量性，设计更完善，显示器和输出的设备功能性更全，计算机处理的能力更加准确，模仿计算的仿真性更强。三维虚拟技术在未来的社会势必会有一番新的天地。

参考文献：

[1]吴家铸.视景仿真技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

[2]王晨，张明辉.3DS MAX 2.5实例详解[M].北京：电子工业出版社，1999.

三维技术范文第2篇

关键词：三维动画技术；三维虚拟技术；对比研究

随着计算机技术和软件技术的不断发展和应用，三维图形技术也得到了很快的发展。相比于平面图形，三维图形更加立体、直观，能够更好的阐述相关内容，因此得到了人们的广泛重视。当前的三维图形技术主要包括三维动画技术和三维虚拟技术两种，这两种技术都是对想象的世界进行真实的模拟。其中，三维动画技术主要应用于广告、电影等预先设计好的演示，而三维虚拟技术则多用于仿真，需要对用户输入做出实时反应。

一、三维图形技术的应用原理

（一）三维动画技术的应用原理

1.造型

造型就是在计算机中利用三维造型软件进行三维物体的绘制。在造型之前，需要对三维物体在场景中的位置、以及它们的形状进行设计和确定。在进行造型的过程中，首先对基本的几何形状进行绘制，然后根据所需要的具体形状对其进行改变。再利用不同的方法，将这些形状进行组合，完成负责几何形体的建立。在三维物体制作完毕之后，在具体场景中，根据其适当的位置，将完成造型的三维物体放置其中，从而形成完整的场景[1]。

2.动画

动画的目的是使各个三维物体进行运动。对此，首先需要对关键帧进行定义，制作人员需要在计算机当中一幅一幅的进行画面的绘制。因此，要求动画制作人员的绘画水平必须达到较高的水平，才能够将动画画面设计的生动、逼真。然后，按照一定得顺序，将这些画面进行排列和组合，使其达到连贯和连续。此外，可以在动画当中插入一些中间帧的画面，可以利用计算机进行中间帧的制作。通过以上步骤，就可以制作出十分真实的动画。

3.绘图

在动画的制作当中，良好的视觉效果和非交互的美学体验是十分重要的。因此在动画绘图的过程中，需要对光纤、贴图、色彩等方面进行严格的控制，从而使动画效果能够更加的逼真、贴近现实[2]。

4.着色输出

在当前应用的动画制作软件当中，通常都对动画生成功能进行了提供。它可以将动画绘图过程中制作的画面进行连接，从而形成类似于电影的形式，这就是动画视频。动画视频是以视频文件的形式进行输出和保存，如果需要观看，只需要播放该文件，就能够进行观看。

（二）三维虚拟技术的应用原理

1.实时显示技术

目前，三维图形的显示技术已经较为成熟，但是最关键的问题就是显示的实时性。为了能够迅速的生成三维几何图形，对于图形的刷新频率要求就比较高，最低速率也要达到每秒15帧的图像刷新。要达到这一要求，与图形的复杂度、画面的纹理、阴影、照明度等因素都有着一定的关系。因此，三维图形实时显示技术的关键，在于对合理的技术措施进行利用，从而使可是场景的复杂度得到降低。

2.交互技术

在三维虚拟技术的研究当中，其一个重要的目标就是将人们所处的实际环境与计算机系统之间的界限进行消除。也就是说，在计算机系统提供的虚拟空间当中，人们可以通过语言、头、皮肤、眼睛、手势等感觉器官与行为动作，与其直接发生面对面的交互。目前三维虚拟技术的交互技术主要包括虚拟环境基本交互、虚拟环境交互、碰撞检测等方面。

3.三维虚拟仿真系统的建立

三维虚拟仿真系统的建立，是一个较为系统的工程，主要可以分为两个方面。其一是对三维视景数据库进行建立，在建立过程中，应当采用三维视景数据库建模和优化工具平台等进行模型的构建，而不宜采用3DS MAX等普通的建模工具。这样，才能够有效的提高反应速度，保证交互性和三维性之间的逻辑关系。其二是进行三维视景管理系统的开发，通过对良好的现实途径进行利用，使该系统能够调用各种数据库、优化硬件资源、显示系统最终的效果，实现各种操作[3]。

有两种途径能够实现系统的开发。第一种是对底层三维图形开发库进行利用。其中，DirectX、OpenGL等三维图形开发库较为常用。对该方法进行应用，要求先关的开发人员必须对视点、光照、三维变换、三维坐标的进行熟悉的掌握和应用，同时能够自行进行编码的设计，保证相关功能的实现。这种方式灵活性较大，同时由于是免费提供的，因此也不涉及到版权的问题。不过，对此种方式进行利用，需要进行大量的工作。如果需要进行一般规模系统的完整制作，至少需要一年以上的积累才能够完成。同时，系统内部很多的处理，都是由软件开发人员自行考虑的。因此，很容易发生考虑不周全的情况，导致制作出来的系统性能十分不理想。

第二种方式是对高层开发平台工具进行利用，例如OpenInventor、WorldToolKit、Worldup、X-IG、Vtree、VEGA、OpenGVS等工具平台。这样写开发平台都是以OpenGL图形标准为基础的高级三维可视化函数库，提供了高级的API软件的开发。通过对这些开发平台进行利用，能够有有效的减少代码量，从而降低工作量。在三维图形应用系统当中，这些开发平台具有周期短、性能好等优点，不过需要出资购买，因此成本较高[4]。

二、三维图形技术应用系统的开发方法

（一）三维动画技术应用系统的开发方法

在当前主要应用于三维动画应用系统开发的平台工具当中，3D Studio Max是一种应用比较广泛的工具。在实际应用当中，需要现在3D Studio Max中对三维场景内各个物体的立体模型进行绘制。如图1所示，是一个真空断路器的模型，它的构成主要是多个几何体。在3D Studio Max当中，对每一个几何体进行绘制，然后对其进行组合。在利用3D Studio Max制作动画的过程中，对真空断路器从当前位置向右进行90°水平旋转的动画，进行的方式为关键点的设定。然后加入特定的灯光、材质等效果，取得更加生动、逼真的显示效果。最后，利用渲染按钮，对一些相关参数进行设定，然后进行动画的生成[5]。假设设定的关键帧参数为5个，则这5个关键帧所对应的图片如图1中所示。

图 1 真空断路器动画的关键帧

将以上五个图片，按照一定的顺序进行连接，就能够生成相应的动画视频文件，并在需要的时候对该文件进行播放。在播放动画的过程中，上面五个图片通过连续的效果进行显示，就能够产生该断路器以90°向右旋转的视觉效果。如果需要达到垂直旋转的效果，需要重新对动画进行制作，将上述步骤中水平方向上的旋转改变为垂直方向上的旋转，然后以此进行后续工作，最终得到新的图片序列。在实际应用当中，有时为了取得相应的动画视频效果，需要成千上百张这样的图片进行组合，才能够最终实现。

（二）三维虚拟技术应用系统的开发方法

在三维虚拟技术应用系统的的开发当中，MultiGen+ OpenGVS是一个十分常用，也是十分有效的开发工具平台。在应用过程当中，三维视景数据库是通过MultiGen来建立的，如图2所示，是一个封隔器的模型。在以三维模型的形式进行显示的同时，在三维视景数据库当中，还通过各种参数的方式进行存储，以备后续工作中进行调用[6]。

图 2 封隔器模型

对三维视景进行相应的操作所利用的三维视景管理系统，是利用VC++的OpenGVS进行开发的。利用这个管理系统，能够对三维视景数据库当中的各个参数进行直接的读取，在显示器中显示三维模型，在适当的位置进行放置。同时对三维几何变换进行利用，对封隔器进行各种不同的操作，例如拾取、移动、斜向、垂直、水平等各个方面的旋转等。通过相应的编程就能够实现这项功能，而不需要进行关键帧、关键点的方面的制作。如果先要进行操作的增加，也不需要进行重新的建模和动画制作的过程，只需要添加能够实现增加操作的代码在原有的模型基础之上，就能够实现操作功能的增加，具有极大的灵活性和便利性[7]。

三、三维动画技术与三维虚拟技术的对比

（一）三维动画技术的固定性

在三维动画技术当中，三维动画的过程、时间都是无法改变的，是固定存在的。在三维动画播放的过程中，其动画画面的顺序不会按照用户的想法来实时的进行变化。而三维虚拟技术则不然，它没有时间上的限制，可以使展示过程更加的详细、真实。在三维虚拟技术系统当中，用户可以进行任意的操作，同时还会对用户进行的操作进行相应的反应。

（二）三维虚拟技术的实时性

三维虚拟技术的实时性，是其与三维动画技术之间最大的区别。由于具有良好的实时性，三维虚拟技术能够在虚拟场景当中，实现人机之间的交互。在三维动画技术当中，动画的制作是沿着某种固定路线进行制作的固定动画，一旦制作完成，就无法进行改变。如果需要改变演示的路径和方式，仅仅几分钟的动画还需要进行几天时间的制作和渲染。而三维虚拟技术则不然，它所制作的场景具有良好的可变形，用户可以利用键盘、鼠标、甚至数据手套等相关的交互设备，对虚拟三维空间进行亲身的体验，感受步移景异、身临其境的体验，其双向互动的功能十分良好。

（三）三维建模

在三维建模的过程当中，三维动画对模型的视觉效果、光照、美观等方面的要求比较高，因此在模型建立过程中，需要仔细的刻画更多的细节之处。而三维虚拟技术注重的是操纵和控制场景或场景中的物体。相比于三维动画，三维虚拟建立的模型细节之处通常比较少，这样能够使绘制速度得到提升，同时一能够降低滞后时间的影响。因此，对于需要根据用户的具体输入，对物体的状态和场景的改变进行实时的控制的应用来说，三维虚拟技术建模是最为合适的。例如，用户可以根据输入相应的命令，实现在街道、校园、旅游景点等地的游览。或是对事故现场进行模拟，通过人们的实际行为和动态，对事故发生的过程进行显示。还可以对油田油水井的井下作业过程进行模拟，根据给定的相关参数，对作业过程进行实施。如果给出不同的参数，那么具体的方案也会不同，作业的过程就会发生相应的变化。

结论

三维动画技术和三维虚拟技术是当前三维图形技术当中最为重要的两个部分，在很多领域中都具有十分广泛的应用。但是，在实际应用中，这两项技术都拥有各自不同的优缺点。在不同领域当中，能够发挥不同的作用。因此，应当根据两种技术的特点，结合实际应用的需要，选择最为适当的技术进行应用。

参考文献：

[1]刘贤梅，黄静，刘晓明. 三维动画技术与三维虚拟技术的研究[J]. 计算机仿真，2014，09：127-130.

[2]胡西伟. 基于三维动画与虚拟现实技术的理论研究[D].武汉大学，2012.

[3]张f. 数字媒体时代的三维动画变革研究[D].哈尔滨师范大学，2011.

[4]陈晓群. 虚拟现实技术与三维动画技术探析[J]. 艺术评论，2013，02：67-68.

[5]陈征. 二维动画与三维动画的融合研究[D].河北师范大学，2014.

[6]邱晓岩，孙慧. 影视动画二维技术与三维技术的探讨[J]. 深圳信息职业技术学院学报，2011，02：84-88.

[7]黄菁. 影视广告创作中三维动画运用之探析[D].浙江工商大学，2012.

三维技术范文第3篇

关键词：CAD组件变量化(VGX)实体造型特征造型

1.引言

随着传统CAD系统在工业界的应用普及以及现代设计问题的复杂化、智能化，人们不再仅仅满足于用计算机取代人进行手工绘图。所幸随着计算机图形学、人工智能、计算机网络等基础技术的发展和计算机集成制造、并行工程、协同设计等现代设计理论和方法的研究，使得CAD系统也由单纯二维绘图向三维智能设计、物性分析、动态仿真方向发展，参数化设计向变量化和VGX(超变量化)方向发展，几何造型、曲面造型、实体造型向特征造型以及语义特征造型等方向发展；另一方面，伴随着CAD软件复杂程度的增加和各个不同应用系统间互操作的现实需要，人们希望CAD系统具有极佳的开放性同时又能“搭积木”似的自由拼装形成不同的功能配置，软件工程技术特别是组件开发技术的研究应用和逐渐成熟为解决这一问题提供了坚实的基础。

组件技术使得各CAD系统开发商们不必再完全遵从“一切从零开始”的开发模式，他们可根据自己的技术优势在满足组件接口规范要求下开发不同的构件，然后在得到许可的情况下便可以自由使用这些构件来搭建用户所需要的CAD系统。这种方式因其开发周期短、见效快、系统柔性高、开放性好、以及容易“即插即用”和进行并行开发等优势而倍受亲赖。

本文主要讨论采用组件技术开发国产商品化CAD/CAM系统——“金银花”系统的一些关键技术。

2.系统框架

“金银花”是在ACIS几何建模平台上，采用变量化特征造型技术，基于STEP标准——遵循AP214和AP203协议而研制开发出来的商品化三维CAD系统。该系统基本框架结构如图一所示，大体分为三个层次——数据层、功能层、接口层：

数据层包括物理数据文件、数据库和逻辑数据模型两部分，它是CAD系统的设计结果，也是CIMS信息集成的主模型，由于本系统是符合STEP标准的，故可以通过标准数据存取接口(SDAI)进行操作，数据是用户利用系统功能实现的。

功能层是主体部分，主要有三维零件设计、装配设计、二维工程图设计三大模块，由于有主模型的支持，三块之间相互关联：即任一部分的改变都将引起其它部分相关的自动更新。在零件设计中采用特征造型和实体造型相结合、特征模型与实体模型共存，大大方便了后续工艺分析和加工对特征信息的需求又满足了显示、变换、物性计算、干涉检查等操作对实体信息的要求。变量化VGX技术主要在草图设计、特征造型、装配设计等部分应用，极大的方便了用户对设计的编辑和修改。

接口层是提供系统的对外接口，分为功能接口与数据接口。功能接口便于用户进行二次开发，组件重用等；而数据接口为其它环节如CAPPCAMCAEPDM等提供一致性的数据访问方式。

3.组件结构

系统的组件结构设计是基于组件技术开发CAD系统的关键，主要内容是根据应用系统的功能需求列出所有构成组件、各个组件间的依赖关系和接口，并确定哪些组件自己开发而哪些可直接从组件供应商处购买以缩短开发周期。而本系统就是通过从美国STI公司(SpatialTechnologyInc.)购买三维CAD系统所需几何造型、文件管理、内存管理等基本功能组件，而集中精力开发支持特征造型、VGX约束求解、装配设计、关联绘图、用户接口等组件。

由于ACIS是完全基于组件技术开发的，其所有基础功能均通过不同的组件（表现为动态联接库DLL）实现。在ACIS6.0中大约有五十多个DLL，所有这些DLL实际可划归为两部分：ACIS3DToolkit（核心模块）和OptionalHusks（可选模块）。其中核心组件提供构造系统所需的基本功能（如：基本几何和拓扑、内存管理、模型管理、显示管理、图形交互等），这部分是ACIS几何建模的核心，类似机的发动机，其中包括许多开发商的必选构件；而另一部分可选组件则提供一些更专业化和更高级的功能（如：高级过渡、高级渲染、可变形曲面、精确消影、拔模、抽壳、与CATIA和Pro/E等系统的数据接口等），这部分作为可选组件由用户根据实际开发的系统需要自由挑选、搭配和组合，当然用户也可用自己开发的组件取代ACIS的部分组件。ACIS的各组件之间存在一定的依赖关系，其中核心组件详情可参见ACIS6.0核心组件依赖关系图。

金银花系统组件结构是在对系统功能需求和总体框架结构分析基础上得出的，同时也参照了ACIS的组件划分思想。图二给出了系统组件依赖关系简图（为节省篇幅，主要表示了三维零件设计部分的组件，而没有详细表示关联绘图和装配部分的组件），为方便组件的集中管理和调用系统采用了层次结构，主要分为核心组件、功能组件、接口组件三层，上层组件可任意调用下层组件提供的所有服务。以下对图二作一些介绍：

核心组件层：该层包含了系统最重要和最基本的组件，是三维特征造型、二维关联绘图、部件装配、动态仿真等模块的共享部分。ACIS核心组件也位于其中，为系统提供ACIS几何造型基本功能；LM_GI是提供底层显示支持，如：对OpenGL的调用、对屏幕刷新的操作、基本几何元素的绘制；LM_PUBFUN中提供通用数学运算以及公用链表、队列、堆栈的类定义；LM_RUB包容了各种几何元素的橡皮条——rubberband，该部分是支持VGX动态拖放造型（drag-and-drop)、动态约束添加以及装配模块中的动态干涉检查等的基本组件；LM_KERN包括本系统特征造型功能和ACIS几何造型引擎连接相关的类LmSuperElement(详见4)，以及为上层提供的管理类、约束类、特征类等提供超类。

功能组件层：该层建于核心层之上，系统面向应用的主要功能部件均在这一层实现。用户的不同需求会希望配置不同功能的软件系统，从该层选折所需组件集进行不同配置即可。图二所示为三维部分的核心组件LM_KERNPART、特征造型组件LM_FEATURE、VGX约束管理器组件LM_VGX、处理选折对象的组件LM_PICK、和负责总体协调管理的组件LM_MANAGE等。而其征造型和VGX组件中又分别进一步细化为：草图特征、高级特征、自定义特征和VGX约束操作、约束管理约束求解等组件。

接口组件层：是系统的最高层，也是与用户直接进行交互操作管理的组件层，所以主要有处理鼠标事件MouseTool的LM_MT和管理系统界面中涉及到的对话框、菜单、工具条等资源的组件。

可见，这种组件设计结构不仅极大的方便了不同用户需求系统的配置，而且将系统的用户接口与功能的具体实现分开，便于针对不同语种、不同操作系统平台、不同使用习惯开发丰富多彩的界面，也从技术角度实现了与ACIS几何引擎的无缝集成。

4.关键技术实现

采用软件组件技术建立组件依赖关系为三维CAD系统架设了总体结构，但具体实现还需解决许多关键性技术，以下主要以特征造型技术为例说明系统的设计思路。

由于ACIS本质上一个几何实体造型的平台，通过B-rep表示提供实体几何、拓扑结构的完整描述，但它并不直接支持特征造型。因此，如图三所示系统在实体模型和特征模型之间通过引入构造点、边、面的机制建立一种映射关系。每个特征中不仅包含工艺制造信息还包含其具体构造点、边、面信息，这些构造元素再与实体模型中的点、边、面建立联系。

其中LmFeature最终派生于ACIS的ENTITY，以便于进行内存管理、文件存储和模型操作管理。m_Construction属性记录该特征的所有构造点LmSuperPoint、边LmSuperEdge、面LmSuperFace（三者均派生于LmSuperElement)，它们又分别记录ACIS的VERTEX，EDGE，FACE和部分几何参数以及特定的语义信息；同时在每个ACIS拓扑元素（FACE，EDGE，VERTEX）中通过属性ATTRIB机制又嵌入其对应的LmSuperElement。这种双向链表结构方式不仅便于实现特征造型和实体造型间的无缝链接和快速查找，而且也为系统重建时维护拓扑关系奠定了基础。因为仅记录ACIS拓扑元素（FACE，EDGE，VERTEX）是不可能保证拓扑关系一致的。m_OtherInfo属性主要用于存放特征语义、工艺信息等，另外还为用户提供了手工添加特征语义的接口，为真正支持CIMS环境下信息集成奠定了基础。

在特征创建删除修改或模型重建过程中，为维护设计者的设计意图关键在于维护模型修改前后拓扑结构的对应关系即：拓扑一致性，因此必须考虑拓扑编码的问题。系统通过为每个从ENTITY派生的实体引入索引标志的方法解决，该索引标志不仅记录全局唯一标志符，而且通过充分利用ACISENTITY中的ATTRIB和ANNOTATION类对模型操作的具体变化做了详细的记录：操作前有那些面、边、点，操作后又产生了那些新的面、边、点等等。操作后系统自动重新整理，保证了拓扑结构的对应关系。

要支持特征造型，还必需维护特征之间的依赖关系，以便修改特征参数后重建所有依赖特征，这些关系一般形成树形结构，又称特征树。特征树方便了对特征的管理，但这种关系往往也限制了设计人员的设计思路，并且还可能出现：父特征的删除导致所有子特征的删除，如果某特证的参数依赖于其后续特征的参数导致系统重建时的崩溃等现象。于是系统采用双重坐标方法：即对每个特征既记录其相对父特征的坐标，也记录其在全局坐标系下的坐标。这样，当父特征不存在时，子特征可在全局坐标系下"生存"；另外，采用VGX技术，将约束关系从几何关系中独立出来，建立全局约束链，相对独立的约束求解器，结合代数方法和数值求解方法对约束整体联立求解，既增加了系统的动态导航、动态约束添加和动态修改机制又保证了模型的修改可以超越设计历史树的限制，使得设计人员随时、随地、随意修改成为现实。

5.结论

软件组件技术的发展为大型复杂的三维CAD/CAM系统的开发提供了极好的解决之道，它完全改变了传统CAD/CAD系统开发的低效率模式，使得该类复杂系统也可以“搭积式”的快速构建。本文深入研究了基于组件技术开发三维CAD系统的相关技术，介绍了具体实现方法，同时给出了系统组件层次结构，可为开发该类系统提供一定的参考。

参考文献

1CFACA:Componentframeworkforfeature-baseddesignandprocessplanning。Computer-AidedDesign32(2000)397-408。

2王刚。"金银花"系统中曲面特征造型模块的研究与实现。北京航空航天大学硕士论文。1998.3

3OnlineHelpforACISVersion6.0。

4J.C.H.Chungetal.Frameworkforintegratedmechanicaldesignautomation。Computer-AidedDesign32(2000)355-365。

三维技术范文第4篇

关键词：三维激光扫面技术；点云拼接；三维重构

前言

三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，又称为“实景复制技术”，是继GPS空间定位技术后的又一项测绘技术革新。传统的大地测量方法，如三角测量方法，GPS测量都是基于点的测量，而三维激光扫描是基于面的数据采集方式。三维激光扫描获得的原始数据为点云数据。点云数据是大量扫描离散点的结合。三维激光扫描的主要特点是实时性、主动性、适应性好。三维激光扫描数据经过简单的处理就可以直接使用，无需复杂的费时费力的数据后处理；且无需和被测物体接触，可以在很多复杂环境下应用；并且可以和GPS等集合起来实现更强、更多的应用。三维激光扫描技术作为目前发展迅猛的新技术，必定会在诸多领域得到更深入和广泛的应用。

1、三维激光扫描仪工作原理

三维激光扫描仪的主要构造是由一台高速精确的激光测距仪，配上一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜。激光测距仪主动发射激光，同时接受由自然物表面反射的信号从而可以进行测距，针对每一个扫描点可测得测站至扫描点的斜距，再配合扫描的水平和垂直方向角，可以得到每一扫描点与测站的空间相对坐标。如果测站的空间坐标是已知的，那么则可以求得每一个扫描点的三维坐标。以Leica C10三维激光扫描仪为例，该扫描仪是以反射镜进行垂直方向扫描，水平方向则以伺服马达转动仪器来完成水平360度扫描，从而获取三维点云数据。

地面型三维激光扫描系统工作原理：三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后，沿几乎相同的路径反向传回到接收器，可以计算日标点P与扫描仪距离S，控制编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值β。三维激光扫描测量一般为仪器自定义坐标系。X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。获得P的坐标。

三维激光扫描系统由地面三维激光扫描仪、内置数码相机、处理软件、电源以及附属设备构成，它采用非接触式高速激光测量方式，获取地形或者复杂物体的几何图形数据和影像数据。最终由后处理软件对采集的点云数据和影像数据进行处理转换成绝对坐标系中的空间位置坐标或模型，以多种不同的格式输出，满足空间信息数据库的数据源和不同应用的需要。

2、点云拼接

经过三维激光扫描仪共设立两站进行扫描，数据导入电脑，通过专用软件Cyclone处理可以在电脑上清晰显示扫面结果，并利用标靶进行点云拼接。以下为Cyclone显示效果和点云拼接效果图：

3、三维激光扫描技术的应用

最近几年，三维激光扫描技术不断发展并日渐成熟，目前三维扫描设备也逐渐商业化，三维激光扫描仪的巨大优势就在于可以快速扫描被测物体，不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据。这样一来可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现。因此，其已经成为当前研究的热点之一，并在文物数字化保护、土木工程、工业测量、自然灾害调查、数字城市地形可视化、城乡规划等领域有广泛的应用。

（1）测绘工程领域：大坝和电站基础地形测量、公路测绘，铁路测绘，河道测绘，桥梁、建筑物地基等测绘、隧道的检测及变形监测、大坝的变形监测、隧道地下工程结构、测量矿山及体积计算。

（2）结构测量方面：桥梁改扩建工程、桥梁结构测量、结构检测、监测、几何尺寸测量、空间位置冲突测量、空间面积、体积测量、三维高保真建模、海上平_、测量造船厂、电厂、化工厂等大型工业企业内部设备的测量；管道、线路测量、各类机械制造安装。

（3）建筑、古迹测量方面：建筑物内部及外观的测量保真、古迹（古建筑、雕像等）的保护测量、文物修复，古建筑测量、资料保存等古迹保护，遗址测绘，赝品成像，现场虚拟模型，现场保护性影像。

（4）紧急服务业：反恐怖主义，陆地侦察和攻击测绘，监视，移动侦察，灾害估计，交通事故正射图，犯罪现场正射图，森林火灾监控，滑坡泥石流预警，灾害预警和现场监测，核泄露监测。

（5）娱乐业：用于电影产品的设计，为电影演员和场景进行的设计，3D游戏的开发，虚拟博物馆，虚拟旅游指导，人工成像，场景虚拟，现场虚拟。

4.小结

实验表明，通过三维激光扫面技术可以极大提高目标物测量的精度与便捷性，同时避免直接接触目标物，可以最大限度保护测量人员的安全，同时可以避免对目标物特别是文物古迹造成破坏，数据经过处理后进行三维重构，可避免二次测量，可以预见，三维激光扫面技术的具有巨大的应用空间。

参考文献

[1]瑞士Leica Cyclone软件使用手册.

[2]戴升山，李田凤.地面三维激光扫描技术的发展与应用前景[J].电子测量技术，2009，（4）：11-15.

[3]马立广.地面三维激光扫描仪的分类与应用[J]. 地理空间信息2005，（3）：60-62.

[4]张瑞菊，王晏民，李德仁.快速处理大数据量三维激光扫描数据的技术研[J].测绘科学，2006，（5）：93-94.

[5]顾孝烈，鲍峰，程效军.测量学[M].上海：同济大学出版社，1990.

三维技术范文第5篇

关键词：三维动画；特效技术；电影制作

中图分类号：J218.7 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2013）17-0022-02

一、引言

随着信息技术的飞速发展，20世纪60年代以来，数字图像的处理技术在影视、广告中使用越来越广泛，其中的电脑特技画面，给观众带来极大的视觉冲击与心灵震撼。如今，三维特效技术已经相当成熟，逐渐成为影视制作的标准工具和通用的制片方法，依靠三维特效而制造出的影视作品不断涌现，比如《阿凡达》、《星球大战》、《少年派的奇幻漂流》、《马达加斯加》、《疯狂原始人》等。

目前，主要在虚拟现实场景、角色动画和后期特效等制作方面广泛使用三维动画制作技术。三维动画表现手法丰富多样，可以通过特效的制作增强作品的艺术表现力和感染力，充分表达作者的创意，突破了一般动画艺术的局限。

二、三维动画技术的发展现状

三维动画的发展经历了三个阶段，1995年皮克斯的《玩具总动员》标志着动画进入三维时代，三维动画开始起步；2001年梦工厂的《怪物史莱克》的加入推动了三维动画的迅速发展；2004年已经演变成了多家公司的新产品，三维动画成为了“多个人的游戏”，进入全盛时期。

随着三维动画市场的拓展，动画的制作技术也日臻成熟，成为国际上新兴起的一个创惫工业，很多影视作品中都能看到三维动画制作的痕迹，如张艺谋的《十面埋伏》， 梦工厂的《怪物史莱克》以及《哈利・波特》等等。

（一）国外三维动画制作技术的发展

三维动画技术运用最先进和最成熟的当然是欧美等国，近几年日韩的三维动画的制作技术水平也有了很大的提高，而且相对于大制作电影的投入，三维动画技术更易于实现，且成本较低，其实现的关键取决于后期合成技术的运用，尤其是特效合成技术。

目前在国外已经有多家3D特效制作公司。而在动画行业最为有名的还是与迪士尼合作的皮克斯公司，其动画片《玩具总动员》产生了深远的影响，以至于后期国内很多动画片都以“动员”冠名，如《海底总动员》、《汽车总动员》等。后来随着斯皮尔伯格投资的“梦工厂”的加入，三维动画制作发展更加迅速，且开始转向电影的特效制作，如《美丽心灵》、《变形金刚》等。同时，国内也开发了一系列的三维动画设计软件。

（二）国内三维动画制作技术的发展

与欧美发达国家相比，我国的三维动画制作技术发展稍显缓慢。不过随着数字动画设计这一朝阳产业的发展，我国许多电视广告、动画片、游戏及少部分电影中的三维动画制作设计元素逐渐增加，呈现良好的发展势头。

《秦时明月》是国内首部三维动画连续剧，受到业界和动画爱好者的青睐，其中的人物、场景、特效都是采用三维影像和卡通的渲染技术。这部动画片充分利用了三维技术的表现方式，是一部三维技术运用相当成熟的动画片。其优点如下：在人物形象上，改变了刻板单一的人物脸谱的动画风格，显得很灵动，符合武侠与奇幻的主题；在素材利用方面，人物、场景多次重复利用，节省了制作时间和成本；在武打动作方面，采用了高新动态捕捉技术，这是目前最先进的动作捕捉技术。这突破了以往单靠操作人员繁琐、复杂的逐帧调整的局限，也减少了误差。不可否认，《秦时明月》是一部划时代的动画片，也是国内三维动画制作技术史上重要的一笔。

但是，我国目前从事三维动画制作技术的人才紧缺，制作技术和设计创意缺乏， 创作出来的作品画面生硬，没有独特的个性，仅仅是基本三维动画制作手段的机械堆砌。较少部分的影视作品中，关于三维动画制作特技的使用较少，目前尚未推出较有影响力和比较轰动的国产动画大片。

三、三维动画的特效制作技术

（一）特效技术

特效技术，即特殊的效果，是真人实景拍摄无法完成的，需要借助一定的技术方法去创造、修改和完善，使得这些特殊的场景能够在电影画面上显得真实。特效可分为视觉特效、实景特效和特效化妆。视觉特效是“使用摄影机技巧或在后期对电影胶片进行处理，实现对电影影像的操作”（《Encyclopedia of Movie Special Effects》），即通过对影像“做手脚”。实景特效也称为机械特效，它是通过机械的工具或装置创造出的物理效果，例如爆炸、降雨降雪、地震等，拍摄出的影像的真实程度取决于场景设置的逼真程度。不管是采用何种特效方式，最终目的都是追求影像的真实感。

（二）三维动画的特效制作技术

三维动画的制作浪潮推动了三维特效技术的发展，三维特效是三维动画技术的一个重要衍生品，通过电脑软件制作出有立体感的、虚拟的声音、视觉特效。目前，尤其是在电视、游戏等视觉媒体中，三维特效的身影随处可见，相应的软件和配套工具也日益更新。在影视特效中，比较常用的三维建模软件是Autodesk Maya和3ds Max，前者用来进行角色建模，后者用来进行环境建模。我们较为多见的应该是3ds Max制作出来的产品，它是世界上应用最为广泛的三维建模、动画、渲染软件，能够充分实现动画、游戏等的设计效果和高品质要求。

（三）三维动画特效技术的制作步骤

1、前期准备

三维技术范文第6篇

趋势。

关键词 计算机三维技术；影视广告；创意

中图分类号TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）145-0078-02

随着科技的不断发展，计算机三维技术日渐成熟，已经广泛应用于计算机三维动画、影视特效、电子游戏、栏目包装、影视广告设计、互联网视频信息处理等领域，而且其应用领域还会随着技术的不断发展和成熟得到不断的拓展。计算机三维技术不仅赋予影视广告设计更灵活的表现力，具有传统技术所达不到的优势和能力，对于影视广告设计业前后期制作和传播流程的发展还具有颠覆性的促进作用，已经成为影视广告制作的通用技术。

广告作为产品营销的重要手段，影视作品作为人们休闲娱乐的主要项目都与人们的生活息息相关。为了达到更好的效果，要求影视广告作品必须具有较高的创意性，能够营造出更丰富的视觉效果，给人以更强的视觉冲击力，使影视广告作品更具表现力。计算机三维技术较二维动画制作在技术、效果等各方面都具有飞跃式的进展，是二维动画不可比拟的。计算机三维技术依靠电脑强大的运算能力对现实进行模拟，在经历建模、赋材质、调动作、渲染等步骤后，营造出更加逼真的视觉效果，使制作后的影片、广告同现实一样自然、流畅，而且还不需要像二维动画那样进行逐帧着色，是一项省时、省力、高效的动画制作软件，为影视广告设计创意发展提供了有效的艺术和技术支撑。

1 计算机三维影视广告设计分类

1.1 从功能角度分类

计算机三维软件在功能方面具有共性，都包含建模、材质、渲染、灯光等基础功能以及动画、流体、动力学衣料、粒子等动画功能。从功能角度出发可以将计算机三维影视广告设计分为特效影视广告设计和动画影视广告设计。

计算机三维特效广告设计是指为实拍影视画面增添特殊效果，使影视广告设计更具表现力和视觉冲击力，而且在观赏时不会让人们觉察到明显的三维痕迹，即利用三维软件特效模块制作出雨、雪、烟、雾、火、爆炸等自然现象或者一些出人意料之外的违背常规的特殊等。这种实拍与三维特效技术结合的方式被广泛应用于洗发水、饮料、药物等广告之中，使受众在欣赏时有身临其境般的感受。如米其林全天候轮胎动画广告，其中以三维特效技术营造出雪、火等各种恶劣环境，即突出了产品特性又给人以耳目一新的全新感受，其所呈现出的强大的视觉冲击力也给观众留下了深刻的印象。

计算机三维动画影视广告设计是指以三维动画模块和基础模块功能制作出虚拟的角色和场景，并融入摄像机拍摄手法，以动画的形式将广告内容呈现给观众。三维动画技术还能够为影视广告增添奇妙、夸张的浪漫气息，给人以更加深刻的印象，并从视觉上认同并接受商家的产品制作理念，如威猛先生系列产品的广告无论是人物形象的塑，还是广告中除垢效果的制作，无不渗透着安全、舒适、放心的产品设计理念，这也是消费者最为关注的重点所在，广告利用三维技术呈现出的创意和理念成为打开消费者心门的钥匙，能够有效地激发消费者的购买欲望，可谓是一个深入人心的成功广告作品。

1.2 从应用范围进行分类

按影视广告中所运用的三维技术比例可将其分为部分计算三维影视广告设计和全计算机三维影视广告设计。如法国无声电影《昆虫总动员》就属于部分计算机三维影视广告设计作品，其大背景都以现实场景为主，只是在对昆虫形象的塑造，表情、动作的刻画时灵活巧妙地运用了三维技术，呈现出逼真的视觉效果，这也是这部作品的成功的主要原因，三维技术所打造出的无声胜有声惊人效果，使其上映后连续获得两周的票房冠军；全计算机三维影视广告设计作品比较多，其中包括角色、场景、摄像机等元素都由计算机虚拟而成，纯制作效果没有任何的成分，其可以更加自由地展现创作者的意图，如最新推出的3D动画片《美食大冒险》，以三维技术带领观众探索神奇的食物世界，完美展体现了中国面食文化，可谓动画版的舌尖上的中国――面食版。

1.3 按设计风格分类

从设计风格角度出发可以将计算机三维影视广告设计分成仿真风格和纯卡通风格两在类。如：中国首部玄幻武侠动画《侠岚》就是一部仿真风格的计算机三维动画作品，描写了一部众多少年侠岚们凭借自身智慧、实力、坚强的意志和团结的精神不断提升自我、巩固友情的故事，是一部具有积极向上奋斗精神的励志动画片；今年备受众人关注的国产3D动画《西游记之大圣归来》则属于纯卡通风格的三维动画，无论是人物形象的的设计还是场景、画面效果等方面都渗透着夸张的动画色彩，影片色彩艳丽、造型简洁却能够以其夸张的表现力吸引观众的眼球，使其具有更强的欣赏价值。

2 计算机三维技术在影视广告设计中的优势

计算机三维影视广告之所以深受广大观众的喜爱和认可，主要由于通过计算机三维技术所能够呈现出很多适合各阶段人们心理发展和追求的新奇创意和感受，其主要表现在视觉特效、微观世界模拟、娱乐心理认同、更全面功能展示、无限创意等方面。

2.1 对产品描述更具体

计算机三维技术能够制作出传统影视广告设计所达不到的效果，能够更直观诠释产品功能和塑造品牌价值。

2.2 能够充分展现个性化创意

计算机三维技术可以无限拓展影视广告设计的创意空间，这也是其主要优势之一。创意作为影视广告的灵魂，通过计算机三维技术制作出来的影视广告作品，可以不受任何客观条件制约，创造出更加美轮美奂的视觉效果，以随心所欲的运动效果、虚幻的形像、绚丽的灯光效果、丰富的质感表现来吸引观众的眼球。一个好的创意需要具备七个要素，即精彩的故事情节、赏心悦目的画面、较强的逻辑性、充分表达主题思想、独特的个性、符合大多数观众的价值观以及不超出制作成本。计算机三维技术能够满足以上七要素，轻松地帮助创作者展开自己的想象力，不需要考虑是否存在拍摄困难的问题，对于一些危险镜头，可以不通过实拍，而是使用三维虚拟角色来完成，在有效地提高演员安全指数的同时，将创作者的创意展现得更加淋漓尽致。

2.3 清晰呈现微观世界

计算机三维技术所打造出耳目一新的效果也是提高影视广告效果的重要手段。三维特效技术能够更真实地呈现微观世界，如一些感冒、牙膏、清洁品的广告中，都可以利用三维特效技术去刻画病菌和细菌，即增强的广告的趣味性又使其功能得以充分地展现。好的视觉特效能够给人强烈的视觉冲击力，可以让人过目不忘，所以视觉特效也是影视广告设计中广泛应用的主要技术手段，对于增强影视广告效果具有重要的现实意义。

2.4 有效降低成本缩短制作周期

计算机三维技术可以完成大场景的制作，通过完全虚拟的场景来替代现实场景，对于场景的刻画也更加逼真，这样就可以大大地降低舞台实景搭建的费用，为商家节约制作成本，而且由于其在制作方面的优势使其能够有效地缩短制作周期、降低制作成本。

2.5 通过虚拟卡通角色提升产品的亲和力

计算机三维技术可以自由地构建人见人爱的虚拟卡通角色来提高画片的观赏性，卡通角色以其简单、可爱、个性化的形象和鲜艳的色彩获得引人注目的效果，而且满足各年龄阶段观众追求新、奇、特的时常心理，如脑白金的广告就是以不断变换的两个卡通老人的舞蹈形象达到突出主题效果，突出表现了其拥有赋予老年人青春活力的效力。在一些牛奶、酸奶、儿童牙膏、巧克力等广告中经常会用到虚拟卡通角色来提高广告趣味性，使其更具观赏价值和亲和力，更容易被人们所接受和认可。

2.6 达到更好的情感传递效果

计算机三维技术还能够拉近其与观众的距离，达到更好的传递内心感受的效果。央视垃圾分类广告厨房篇就是巧妙地运用了计算机三维技术，在正确区分厨房垃圾后从垃圾桶里开出绚丽多彩的鲜花，通过和谐、温馨的画面让人们了解到正确区分分厨房垃圾能够变废为宝，使垃圾变成肥料，更增加了广告的说服力，使人们能够在生活中自觉地对垃圾进行正确的分类，对于保护环境起到了不可忽视的促进作用。

计算机三维技术之所以能够广泛应用于影视广告设计领域主要是因为它能够帮助创作者设计出满足各种年龄结构、文化层次、心理需求观众群体的影视广告作品，能够有效地提升影视广告的影响力和说服力。同时，计算机三维技术能够有效地拓展影视广告设计的传递空间，在不断丰富影视广告设计表现手段的同时还增强了影视广告设计的创造力和表现力，能够充分地挖掘创造者的潜力。随着科技的不断发展，无论从人们对技术的理解和掌控能力角度，还是从人们对精神层面的需求角度出发，都显现出影视广告对计算机三维技术的应用将成为时展的必然结果，势必会受到越来越多的受众的喜爱和认可。但我国的计算机三维技术水平较发达国家相比还有一定的差距，所以我们要积极地引进发达国家的创意开发方法和制作经验，逐渐形成具有中国特色的，较为完善的计算机三维影视广告设计体系，不断拓展影视广告设计作品的创意空间，使其更具人文关怀，以保证影视广告设计业得到持续、稳定的发展。

参考文献

[1]崔晋.计算机三维技术在影视广告设计中应用的研究[D].郑州大学，2008.

[2]杜雯.数字技术在影视广告中的运用[J].电子科学，2010.

[3]刘道广.设计创意的根本是思维方式[J].创意文化产业，2012.

三维技术范文第7篇

关键词：动画；三维动画；特点；发展现状

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9599　（2012）　19-0000-02

动画，这个陪伴着我们一起成长的伙伴在当下有了翻天覆地的变化。在现今的许多电影中，我们都能看到动画的身影，从上个世纪深深埋在我们心里的《米老师和唐老鸭》、《大闹天宫》等作品到时下深受青少年热捧的《哈利波特》等电影都能看到动画在影视制作中的重要位置[1]。然而，动画技术在这个世纪已经不再局限于影视制作，在广告业、媒体行业等领域中，我们都能体会到动画设计的重要性。与此同时，随着艺术设计的不断发展和计算机技术的不断进步，动画设计也发生着里程碑式的跨越。三维动画的兴起像是一场动画领域的革命，它打破了人们对动画片的传统认识，取代了之前的二维动画，成为动画领域的代表。

1 动画的发展

谈起动画的起源，我们首先要追溯到魔术幻灯时期。那时候的动画播放，就是将图片放在一个铁盒子里，铁盒子的一端开了一个洞，装上透镜，里面放着一根点燃的蜡烛，依靠蜡烛的光亮，在墙上投射出图片中的影像。之后彼得罗杰提出了一个观点，他认为形象在视网膜上会存在一个短暂停留，如果连续显现这些彼此分开的形象，形象便在视网膜上叠加成一个连续的形象了。几年以后，法国人普拉明让人们第一次看到了雏形的动画。到了20世纪，迪士尼则将动画推向了巅峰。之后的日子里，手绘动画成为了动画领域的象征和标志。

然而随着科学技术的不断进步，手绘动画已经不能满足人们对动画的需求。于是三维动画诞生了。比如动画电影的巨头迪士尼公司，近几年的作品更多的采利用三维动画技术，制作出许多更为逼真，更为生动的人物。三维动画在表情丰富度和真实度上，也都优于传统手绘动画。

2 三维动画的特点

与传统的二维动画不同，三维动画在视觉效果上更加立体、生动。三维动画是随着计算机软硬件的发展而催生出来的产物。动画设计人员将需要建立的物体、景物和人物等角色编辑成三维数据，输入计算机中。接着将这些数据渲染成可以活动的视频，实现这些角色在三维空间里的活动。最后通过播放器将这些视频播放出来。三维动画技术使得创建出来的动画角色表情更加丰富饱满，角色的喜怒哀乐更加真实。它将虚拟的东西逼真化，给观众视觉上的无限冲击。

2.1 模型建设能力的高超性

因为受实景拍摄和手绘动画的限制，设计者往往不能随行所欲、天马行空的制作出真实、虚幻或者真实与虚幻之间的物体和景观。然而，三维动画突破了这个限制。三维动画不但可以栩栩如生、美轮美奂的模拟出与现实几乎一致的物体与景观，还可以将现实中没有的，超乎于现实的东西制造出来，呈现给人们[2]。比如，通过运用直线、平面等几何图形生成工具，利用计算机软件绘制一些可以以假乱真的与现实极度相似的虚拟物体。其次，三维动画软件还可以制作出许多类似于水，火、动物、植物等自然世界的景观和物体，并且达到惟妙惟肖，栩栩如生的水平。再次，一些难以用二维手绘动画完成的高难度的肢体动作，也可以通过三维动画软件来实现。比如像许多科幻电影中在城市中肆意游走的逼真的怪兽，就是三维动画制作出来的作品。

2.2 动画实现的无约束性

在现实生活中，物体的运动往往要受到外界环境等多方位因素的制约，不能按照人们的意愿去运动。三维动画则改变了这个局面。人们通过三维动画实现了对物体行进方向、运动轨迹和观察角度等控制，弥补了现实生活中人类不能对其控制的遗憾。三维动画的无约束性主要体现在这几个方面：首先，三维动画可以设计一些虚幻飘渺的运动。比如在科幻电影《指环王》中，精灵女王对一潭静水施咒后，静水变成了千军万马的水军。这种虚幻的场景在现实中是根本找不到的。其次，从微观世界到宏观世界的连续拍摄，这种拍摄手法用一般的拍摄方法很难实现。然而，通过三维动画制作就能解决这个难题。比如，我们经常在一些电影或者纪录片中看到镜头以一个个体为基点（一般为一个人或者一个建筑结构内部），然后不断向后退，穿过云层，呈现出整个地域的上空，继续不间断的运动，最后穿过大气层，来到宇宙，显现出整个地球。在这个过程中，我们看不到一丝的拼接，一气呵成，非常连贯。再次，三维动画能够给观众带来强烈的视觉冲击感，为观众带来感官的无限刺激。比如，现在电影业流行的3D电影，就是将三维动画和电影完美的结合。通过三维动画技术，电影中那些激动人心和紧张刺激的场面被活灵活现的表达出来。这些逼真的场景给观众带来了视觉的完美震撼，冲击着观众的视觉神经。

2.3 质感表现力的丰富性

物体的质感需要多方面的因素共同作用才能得到完美的表现。物体的质感表现首先取决于材质。三维动画软件可以为动画设计者提供丰富的材质，可以让设计者随心所欲的选择各种材质去建立富有质感的物体。而且，设计者还可以对于一个物体选择不同的材质，将物体进行随意的材质改造。通过反复的尝试不同材质，优化物体的材质搭配，以达到最理想的效果。物体的质感表现还取决于灯光的设计。三维动画制作中，灯光的设计可谓自由自在。动画设计者可以自主决定灯光的类型、颜色、强度、位置、运动、阴影和反射效果、随时间的运动等。与此同时，设计者还可以不计次数的对所设计的动画进行演示，不断改进，直到最后达到理想的结果。并且，设计者还能够将两种不同的相对独立的景物结合在一起，实现前景好背景独立设计，自由更换组合的目的。

3 三维动画的发展现状

三维动画技术在国外发展的是如火如荼。美国和欧洲每年都会有一些优秀的三维动画作品涌现。比如近几年热映的《冰河世纪》、《哈利波特》和《亚瑟和他的迷你王国》等作品，都是三维动画技术作品的杰出代表。三维动画行业在我国发展速度之快令人惊奇。三维动画已经涉及了我国的电影、广告、电视等多个领域，而且在最近的移动数字媒体中也看到了三维动画的影子。然而，与发达国家相比，我国三维动画的发展还有很长的路要走。

3.1 我国三维动画设计从业人员数量不足

依照我国目前的三维动画发展趋势来看，我国对于三维动画设计人员的需求量在10万人以上，主要集中在影视和动画领域的三维动画设计。但是，三维动画专业在国内的高校中开展并不广泛。据统计，全国仅有不到100所高校开设的动画设计专业。每年的相关专业毕业生根本无法满足市场的需求，人才缺口逐渐扩大。

3.2 我国三维动画设计从业人员质量不够

据三维动画设计相关企业介绍，现今企业需要的三维动画设计人才是那些可以快速上手的有一定经验的专业人才。企业不看重有多高的文凭，只要是能够快速的上机操作，并相当了解市场的需要，制作出符合消费者口味的三维动画作品的专业设计人员，就是企业所希望获得的。同时，目前我国的三维动画设计人员的培养模式存在弊端。专业技术和艺术设计的培养被脱离开来。有些高校开设的专业只偏重于专业技术的培养，有些则反之。这样培养出来的技术人员，只是在一方面造诣很深，而忽略了复合型人才的培养[3]。

4 结束语

随着社会的不断发展，人们对动画的要求会越来越高。三维动画技术在不久的将来会越来越多的融入到人们生活的方方面面。这就给三维动画设计人员来了更多的机遇和挑战。如果要将三维动画发展的越来越好，就要在继续追求技术突破的同时，将艺术与技术完美的统一，使三维动画更有艺术性、更加逼真生动。

参考文献：

[1]康凯.三维动画在中国的发展及现状分析[J].电影文学，2008，（17）：26-28.

[2]刘荃.电视摄像艺术[M].中国广播电视出版社，2001.

三维技术范文第8篇

随着三维技术的不断发展与完善，已经在影视广告制作中得到了广泛的应用，成为了影视制作过程中非常重要的手段之一。在影视广告中，三维技术的应用主要体现在以下几个方面。

1联想法

联想指的是通过两个看似不同的事物的内在联系将两者进行有机结合。联想是广告使用较为频繁的表达手法之一，同联想的方式表达更深层次的含义，给人们带来深思与启迪。联想在表现的过程中，实景拍摄的方式并不适合，而三维技术则可以不受限制地对创意进行表达，给广告带来全新的视觉享受。

2写实法

广告写实手法在洗衣机、药品等广告中应用较为普遍，通过对视觉无法察觉的微观世界的展示来增强广告的说服力。写实法虽然看起来比较平凡，但是也非常的直观，能够让观众更好的了解其原理及结果，显得更加的真实可信。例如洗衣机广告的拍摄过程中，在对洗衣机内部结构进行分析的过程中通过实拍的手法很难实现，借助三维技术就能够对其进行形象的展示，让观众更加直接地了解洗衣机的功效。在三维广告中，写实法是应用作为普遍的形式之一。

3拟人法

拟人法指的是对角色进行人性化处理，通过人物的表情、姿态等对角色进行展现，让观众能够感受到更加亲切与可爱。拟人手法能够为广告增添更多的人情味与幽默感。三维广告一般情况下都会采用产品拟人化或者角色拟人化的形式，与生动的故事情节相结合，提高广告的表现力。拟人手法在应用的过程中最为关键的就是设定动画拟人形象，这种类型的广告一般都不是直接对产品进行宣传，而是通过侧面打动观众。

4夸张法

夸张法能够对故事情节进行强化，使广告个性更加鲜明，让观众能够留下较为深刻的印象。夸张法是很多广告公司中比较常用的表现手法，主要包括形象夸张与故事情节夸张两种类型。例如，阿迪达斯运动鞋的广告中通过夸张手法对角色进行表现，通过夸张手法对角色进行塑造，给观众留下了非常深刻的影响。该广告将受众定位20～25岁追求时尚的年轻人，这种夸张手法的采用与年轻人追求刺激的心理非常吻合。

5幽默感

在幽默型影视广告中，通常都是通过简短、有趣的故事情节来对产品的特点或者形象进行传达与树立。全世界的人们都具有喜欢幽默的共性，幽默广告能够更好的跨越民族、语言与风俗，受到很多广告公司的青睐。

二、结语

在影视广告制作过程中，三维技术并不是所谓的“灵丹妙药”，只要应用三维技术就能够得到优秀的影视广告。在影视广告制作中只有正确、合理地应用三维技术，才能够真正发挥三维技术所具有的优势，促进影视广告创作水平与创意空间的提高。三维技术给影视广告带来了无穷的魅力，在应用三维技术的同时更加要注重影视广告的主题，三维技术归根结底都是为广告创意服务的，只有实现艺术与技术的完美结合才能够制作成真正优秀的影视广告。

三维技术范文第9篇

关键词：多媒体 三维互动 展示技术 分析

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）11-0000-00

1多媒体三维互动展示技术的应用和需求

1.1博物馆或者艺术馆对数字化的要求

在博物馆或者其他艺术馆当中，必须将一些藏品、艺术品转变为容易传播、使用、交换的数字信息。在本篇论文中，简要介绍了博物馆或者艺术馆对数字化的要求。

第一，必须使藏品、艺术品的信息能够完全的被获取，比如藏品的形状、颜色、规格、外表属性等等。一般情况下，是采用BRDF以及BRTF之类的函数来进行描述。对于艺术品或者藏品的摆放方向、位置等不能移动。此外，所以能够被看到的信息都要进行数字化，不能有空缺。第二，在数字化完成以后，必须达到高保真的效果。也就是说，每一个细节都必须和原作品一致。需要达到高保真效果的不只是外形，更要包含图案、质地以及色彩等等。比如，藏品上面的图案不能失真，不能缩小，也不能放大。如果有失真的现象产生，那么藏品就会失掉自身的价值。第三，采集的过程中要注意保护藏品，不能对其造成损坏。这种损坏包括物理损坏以及颜料带来的影响、激光扫描带来的影响等等。如果是不能移动的藏品，那么就更不能在采集的时候对藏品摆放位置进行改变。第四，必须达到一定的精度要求。因为只有将藏品和艺术品进行数字化保存，将来才能将其作为研究的依据。不仅如此，还必须要对距离等细节问题进行考虑，使之达到屏幕沉浸感展示的需求。举个例子，一幅壁画当中的线条，要在屏幕中展示出来，就必须避免有马赛克以及模糊的画面。第五，必须先进行计算，从而得出规范合理的光照条件。光照条件对于艺术品、藏品而言非常的重要，如果达不到一定的要求，光线太暗、太明亮，都会影响藏品的展示效果。在一些光线微弱的环境下，必须要借助光源来进行展示。再对艺术品进行数字化，那么就会产生明暗接缝的不良效果。所以，必须去掉环境当中的光线对藏品数字化以后产生的不良效果。然后再对色彩进行管理，对色彩进行校正，这样才能使藏品、艺术品展示出最好的效果。

将藏品进行数字化以后，能得到一些数据和信息。应该对其实施一定的规划，使其能够被快速的搜索出来。

1.2为什么要进行互动展示

一般情况下，博物馆会将文物和藏品进行互动展示。展示的目标在于研究怎样实现基于虚拟现实的技术，如何让参观的人和藏品进行有效的互动。只有让参观者通过计算机技术模拟的场景，感知到了藏品的珍贵，获得了一定知识，才能更好的达到这样一个目标。所以，必须从以下这几个方面来对多媒体三维互动展示技术进行研究。

第一，面向基于通过PC的展示设备。其可以减少一部分投入，而且还可以在一定程度上对先期投资进行保护，从而防止高投入的非通用设备环境产生一系列的麻烦，因为在使用、维护的过程中，很容易产生问题。第二，面向大量的藏品信息。藏品被电子化以后，会产生大量的数据和信息，尤其是图像和图形，更是会产生一些数据。举个例子，敦煌莫高窟中的一个洞窟，在被数字化了以后，所产生的数据量惊人的达到了20G左右。第三，在完成了实时互动的情况下，达到画面质量的高要求。除了要使画面渲染的帧速率达到24EPS以上，另外交互响应的延迟也必须达到8毫米秒左右。为了让画面感更强，不能对模型进行简化，必须根据真实的光线来进行设计。第四，实现全维度的交互。对藏品进行控制的时候，需要变换光线和环境，也需要对藏品进行不同的互动操作。第五，关于复杂的文物遗存场景。很多的文物不但时间较久，而且外形奇形怪状，显得不规则。这样一来，计算起来便有一定的难度。除了要计算动力学和流体以外，还要对粒子系统进行计算。这样才能够真正达到复杂文物遗存场景的显示需要。

2关于三维数字化技术的应用

2.1三维数字化技术在有形藏品当中的需要

当前，对藏品进行三维技术方面的重建，必须要通过扫描仪进行扫描，从而取得物体表面的信息。它有以下这几个特点：第一，能够取得一部分几何方面的信息。关于几何的全部信息，几乎不可能被取得，只能得到三维形状。如果缺乏颜色和纹理，那么就没有质感。要想获得颜色和纹理，就必须实施贴图，但是这会在一定程度上影响模型的真实性。不仅如此，要采取其他的方式才能使物体更加有质感。第二，虽然有一些扫描设备也能够得到贴图，但这些贴图比较简单。而且因为贴图属于正交映射的，其会影响到藏品，使得藏品的细节产生模糊或者失真的现象。此外，激光产生的一些能量，也会对藏品产生一些损坏。第三，三维扫描的时候，会出现一部分的冗余数据，这些冗余数据会影响互动展示。所以，一般情况下会对三维扫描产生的模型实施简化，这样可以达到一定的要求。尽管如此，却有一定的局限性，比如简化后会使模型失真。

要对三维进行重建，必须采取立体视觉的方法，这对藏品的展示非常有利。因为立体视觉采用的是多幅图的方式，可采用这样的方式来获取几何信息。同时，这种方法也叫nage based modeling。其将计算机和三维技术进行结合，一旦物体上的点呈现在各个位置拍摄的不同图像中，像点位置便会产生差错，这就是视差。对于定视点拍摄的图像和它所对应的点，可按照空间里的三角形来计算出其中的三维坐标，相机光心和点在对应图像里投影线和光心线来进行构图，画成三角形。下面详细对博物馆文物数字化进行了一定的研究，具体如下：

首先，在对不能移动的文物进行数字化时，存在场地的限制问题。如果要改变文物的方位，几乎时不可能的。于是，需要采用各种复杂的方法来对文物进行数字化，同时要避免对文物产生损坏。其次，在数字化的时候要提高准确度，就必须科学的获得文物的形状、纹理以及颜色等等。而且还要防止操作过程中产生主观因素，从而保证藏品保持原样。举个例子，某博物馆对敦煌彩塑实施三维数字化，达到的误差不到0.1毫米。最后，在获得文物的属性时，还需要对拍摄的环境进行还原。一般情况下，在文物所处的环境中，颜色和光线都会对其的展示产生一定影响。如果光线微弱，那么需要设置辅助光源，数字化之后会导致明暗接缝的现象产生。所以必须得出物体的BRDF，获得光源的数量、颜色、方向等信息。然后再对逆光进行计算，除掉光照对数字化后的文物造成的不良影响。最后再实施色彩方面的管理，就可以使藏品得到良好的展示。

2.2 三维数字化技术在无形藏品当中的需要

利用三维数字化技术来对无形藏品进行显示，具有一定的难度。常见的无形藏品如古生物化石等，可以利用古生物三维复原技术来显示。其要求是，既要基于化石的三维重建，又必须要达到古生物研究的假设。此外，显示的结果也必须能够和电影所展示的效果相等。主要路线是以下这几种：第一，基于立体视觉，根据石化三维来对古生物的骨骼进行重建。第二，根据化石来对角质层的数据进行搜集。第三，除了采用第一种基于立体视觉的方式，还要对角质层的数据进行搜集，最后对皮肤等进复原。第三，对于考察到的结果，全部进行记录。第四，根据考察到的结果，将古生物三维模型进行数字化，达到好的视觉效果。

采用以上的方式，我国在古生物的领域有了大的发现，不但复原了澄江生物群，也复原了热河生物群。

3数字陈列展示技术

（1）根据藏品的数据来实现电影级别虚拟现实。笔者认为，先要解决数据的渲染问题。因为藏品在进行数字化的时候，会产生一些数据。如果藏品非常复杂，或者形状不规则，那么就非常麻烦。可以从PC底层进行设计，增加一个渲染加速框架。这个框架可以对数据进行存储。采用这样的框架，很多的数字博物馆取得了一定的成效。比如敦煌莫高窟通过高精度三维互动技术以后，达到了一定的质量要求。（2）利用多媒体三维互动技术来对藏品进行展示。多媒体三维互动技术对藏品进行展示的时候，也要突出其内涵，比如文物的制造手法、艺术价值以及用途，文化背景等等。这些知识不能仅仅通过晦涩的文字来展示给参观的人。为了给参观者提供一个更加生动参观过程，可以将多种表示形式整合在一起，比如图片、文字以及音频、视频等。（3）球幕沉浸感的展示。 在陈列展览品的时候，还必须有一个目的，让参观的人沉浸在虚拟的场景里，产生置身于其中的感觉。这种技术包括了4D、球幕以及环幕等。下面简要介绍球幕技术。

上个世纪70年代初期，球幕技术产生。它的屏幕是半球状的，将参观的人包围在里面，整个视觉像是苍穹一般。而且视觉范围也非常广，甚至达到了一百八十度，让前来参观的人产生了身临其境的感觉。目前常常采用的球幕技术是full-dome方式，其立体感非常强。

4总结与体会

当前，在对艺术品和文物进行保护、研究、展示的时候，一直存在这样的矛盾，即保护和利用之间产生的矛盾。但是多媒体三维互动展示技术的出现，解决了这样的问题，不管是可移动的文物，还是不可移动的文物，都能够通过这种技术进行展示。如今，数字化技术已经得到了广泛的应用。

参考文献

[1]李琳琳，曹凯滨，管斌.增城市绿道三维互动展示系统的设计与实现[J].城市勘测，2013，（5）：26-28.

[2]薛超然，胡祥翔，任杰 等.三维互动模型在牙体窝洞分类教学的应用[J].实验科学与技术，2015，13（3）：64-65.

三维技术范文第10篇

关键词：三维环节；放映环节；出屏

中图分类号：TP317.4 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 15-0000-01

Three-Dimensional Film Technology

Liu Xiaowen

(Henan Xuchang Educational TV,Xuchang461000,China)

Abstract:Using three-dimensional stereoscopic movie making software,were considered to be two links,links and show that the three-dimensional part.In the three-dimensional software,to simulate the eyes of the three-dimensional imaging principle,we must render the scene using two cameras at the same time,the relative position of these two cameras,two people should be with the same relative position.

Keywords:Three-dimensional aspect;Show links;Screen

3D电视已成为现在电视的主流，是人们关注的热门话题，什么是3D电视呢?3D电视是三维立体影像电视的简称。三维立体影像电视利用人的双眼观察物体的角度略有差异，因此能够辨别物体远近，产生立体的视觉这个原理，把左右眼所看到的影像分离，从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉。

一、3D技术分类

3D显示技术可以分为眼镜式和裸眼式两大类。裸眼3D目前主要用于公用商务场合，手机等便携式设备上。而在家用消费领域，无论是显示器、投影机或者电视，现在都是需要配合3D眼镜使用。在眼镜式3D技术中，我们又可以细分出三种主要的类型：色差式、偏光式和主动快门式，也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。

二、3D影视制作

运用三维软件制作立体电视有其独特的优势，如三维场景本身就具有立体特性，与立体成像相关的各种参数非常容易在软件环境中调节等。所以，计算机三维技术应用于影视行业后，很快就出现了三维立体电影，如大家俗称的3D电影、4D电影。那么，怎样运用电脑三维软件来制作立体电视？制作过程中要注意哪些问题？

三、利用三维软件形成立体图像

利用三维软件制作立体电影，需分别考虑两个环节，即三维环节和放映环节。在三维软件中，为了模拟双眼的立体成像原理，必须用两个摄影机同时渲染场景，这两个摄影机的相对位置，应尽量与人的两眼的相对位置一致，它们的间距称为镜距（camWide）。通常，我们将其中一个摄影机命名为LCam，它位于相当于人左眼的位置上，物体A经它渲染后，所形成的像素位于其渲染平面的Al处；另一个摄影机命名为RCam，它位于相当于人右眼的位置上，物体A经它渲染后，所形成的像素位于其渲染平面的Ar处。

图1：b

从图中可以明显看到，由于两摄影机的位置不同，它们分别渲染的场景会有少许差别。经Lcam和Rcam所渲染的图像，虽然看起来差异不大，但它们却包含着不同的透视信息，这才是形成立体视觉的关键元素。

在播放环境中，用两放映机分别将两渲染面投放到同一屏幕上，像素Al和Ar出现在屏幕的不同位置，通过画面分离技术，Al只能被观众的左眼看见，Ar只能被右眼看见，两眼视线交叉于A`。观众感知的A已不在屏幕上（即已“出屏”），形成了一个有距离信息的立体像A`。这样，三维场景中的物体A，就立体地还原在观众眼前。这就是三维立体电影的制作原理。

四、如何准确地控制“出屏”的距离

在实际应用中，经常会出现一些困惑：在三维场景中，即使物体A已经离渲染镜头很近了（如已经小于30cm了），但实际放映时，仍觉得想A`“出屏”不够，没有“触手可得”的效果。相反的情况也时有发生，即观众觉得像A`太近，导致胀眼和无法聚焦。如何在制作环节中控制最终的“出屏”效果就显得非常必要。放映环境与三维环境的一致，给精确定位A`提供了最好的操作性。在这样的环境下，三维制作人员在制作阶段就能很清楚地预估最终的“出屏”效果。

然而在现实工作中，放映环境和三维环境一致的要求并不能总被满足。当观众离屏幕过远，或屏幕不够大时，会导致βD，削弱了“出屏”效果，观众觉得物体飞不到眼前，没有“触手可及”的冲动。

图2在三维环境和放映环境中，当βD，削弱了“出屏”效果。

为避免上述情况的发生，可让观众适当靠近屏幕，或增大屏幕尺寸，通常大屏幕的立体效果较小屏幕好。此外，还可以增加渲染镜头的镜距（camWide），增强了“出屏”效果。综上所述，保持三维环境和放映环境的一致是最佳的选择。