3d动画(收集5篇)

3d动画篇1

关键字：webGL；JavaScript；OpenGLES2.0；HTML5

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)28-6981-03

Web-3DanimationDesignandImplementationBasedonwebGLandHTML5

TANWen-wen,DINGShi-yong,LIGui-ying

(ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266071,China)

Abstract:Inthispaper，itintroduceshowwebGLcombinesJavaScriptwithOpenGLES2.0forthewebof3Dvisualizationimage.IttellsthespecificusageandimplementbasedontheapplicationcallbackfunctionsofwebGLandHTML5,andshowsthecorrectnessofthedesignthroughanapplicationexample.

Keywords:webGL;JavaScript;OpenGLES2.0;HTML5

WebGL是一种3D绘图标准，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGLES2.0结合在一起，通过增加OpenGLES2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。显然，WebGL技术标准免去了开发网页专用渲染插件的麻烦，可被用于创建具有复杂3D结构的网站页面，甚至可以用来设计3D网页游戏等等。

HTML5将成为HTML、XHTML以及HTMLDOM的新标准。HTML的上一个版本诞生于1999年。自从那以后，Web世界已经经历了巨变。HTML5仍处于完善之中。然而，大部分现代浏览器已经具备了某些HTML5支持[4]。

1程序设计中所引用的关键技术介绍

1.1HTML5的Canvas元素

HTML5的canvas元素使用JavaScript在网页上绘制图像。相当于画布，它是一个矩形区域，您可以控制其每一像素，canvas拥有多种绘制路径、矩形、圆形、字符以及添加图像的方法。我们可以通过下面语句创建并规定canvas元素的id、宽度和高度：

canvas元素本身是没有绘图能力的。所有的绘制工作必须在JavaScript内部完成：

varc=document.getElementById("myCanvas");

varcxt=c.getContext("2d");

cxt.fillStyle="#FF0000";

cxt.fillRect(0,0,150,75);

上述这段语言完成了在canvas中绘制一个红色的矩形。

1.2webGL中的可编程处理器

WebGL中引用了OpenGLes2.0的可编程处理器，这也是webGL的关键所在，即顶点着色器和片元着色器，所以接下来本文详细论述了可编程管线是如何对数据进行处理的。

1.2.1可编程管线的具体流程

图1描述了顶点着色器和片元着色器在可编程管线中的具置以及整个API的调用顺序，这个示意图也向我们展示了可编程管线的流处理本质：数据流从应用程序到达顶点处理器，然后到达片元处理器，最后到达帧缓冲区[3]。

1.2.2着色器的数据处理

首先来介绍一下着色器中所使用到的几种限定符：

Attribute：用于经常更改的信息，用于从应用程序到顶点着色器所传的数据。

Uniform：用于不经常更改的信息，用于顶点着色器和片元着色器。

varying：用于从顶点着色器传递到片元着色器。

Const：用来声明非可写的编译时常量变量。跟C语言相同。

顶点着色器所操作的是输入的顶点值与其相关联的数据。它可以用来执行顶点变换，发现变换以及规格化，纹理坐标生成，纹理坐标变换，光照等。

比较简单的顶点着色器程序代码如下：

attributevec3aVertexPosition;

attributevec4aVertexColor;

uniformmat4uMVMatrix;

uniformmat4uPMatrix;

varyingvec4vColor;

voidmain(void){

gl_Position=uPMatrix*uMVMatrix*vec4(aVertexPosition,1.0);

vColor=aVertexColor

}

片元着色器是一个处理片元值及其相关数据的可编程单元。片元着色器用来执行传统的图形操作，例如在插值得到的值上的操作，访问纹理，应用纹理，雾化，颜色汇总等等。此外光照也可以选择在片元着色器上进行，而且效果会比顶点着色器要好一些。片元着色器不会取代在webGL像素处理管道的后端发生的固定功能图形操作，例如覆盖、像素所有权测试、剪切、点画、alpha测试、深度测试、模板测试、逻辑操作等等。对片元着色器的主要输入是插值得到的易变变量（内置的及用户定义的），它们是栅格化的结果。用户定义的易变变量必须被定义在片元着色器中，并且它们的类型必须在顶点着色器中定义的类型相符。此外，需要注意的是再片元着色器中是没有属性变量的定义的[5]。

比较简单的片元着色器程序代码如下：

voidmain(void){

varyingvec4vColor;

gl_FragColor=vColor;

}

图2介绍了顶点着色器和片元着色器中的整个数据处理流程。

1.3着色器与程序对象的链接

图3展示了在webGL的执行环境中是如何处理webGL着色器与应用程序的链接的。应用程序通过构建的对象调用API函数与webGL进行通信。利用gl.creatShader创建着色器对象，之后应用程序可以通过调用gl.shaderSource来提供着色器的源代码。使用这个命令可以向webGL提供包含着色器源代码的字符串。将着色器源代码加载到着色器对象中后，可以调用pileShader来编译它。“程序对象”是webGL管理的一种数据结构，它由gl.creatProgram创建，它充当了着色器对象的容器。应用程序需要使用命令gl.attachShader将着色器对象附加到一个程序对象上。之后通过调用gl.linkProgram可以将编译好的着色器对象链接到一起，链接步骤会解决着色器之间的外部引用，检查顶点着色器与片元着色器之间的兼容性，向一致变量指定内存位置等。其结果就是产生一个或多个可执行代码，通过调用gl.useProgram就可以将它们安装为webGL当前状态的一部分。这个命令会在顶点处理器和片元处理器上安装可执行代码，以便用它们来渲染之后的所有图形图元。

执行着色器的程序代码如下（以顶点着色器为例）：

varshader;

varshaderProgram;

shader=gl.createShader(gl.VERTEX_SHADER);//创建顶点着色器对象

gl.shaderSource(shader,str);//加载着色器源代码

pileShader(shader);//编译着色器源代码

shaderProgram=gl.createProgram();//创建程序对象

gl.attachShader(shaderProgram,shader);//将着色器对象附加到程序对象

gl.linkProgram(shaderProgram);//链接着色器对象

gl.useProgram(shaderProgram);//安装可执行代码

2模拟太阳系的动画设计

绘制太阳系的动画图像大致流程图如图4。

其中前四个过程在前面讲的关键技术中已经详细阐述过，现在我们从初始化缓冲区开始阐明，初始化缓冲区时要给顶点位置，纹理坐标，法向量坐标，索引坐标分别设置缓冲区，比如初始化顶点位置缓冲区的代码如下：

sunVertexPositionBuffer=gl.createBuffer();

gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER,sunVertexPositionBuffer);

gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER,newFloat32Array(vertexPositionData1),gl.STATIC_DRAW);

unVertexPositionBuffer.itemSize=3;

sunVertexPositionBuffer.numItems=vertexPositionData1.length/3;

初始化纹理时最重要的是要设置纹理环境，也就是设置合适的纹理参数，代码如下[1-2]：

gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D,gl.TEXTURE_MAG_FILTER,gl.LINEAR);

gl.texParameteri(gl.TEXTURE_2D,gl.TEXTURE_MIN_FILTER,gl.LINEAR_MIPMAP_NEAREST);

如何实现动态过程这一步是在绘制过程实现的，比如代码：

mat4.rotate(mvMatrix,degToRad(moonAngle),[0,1,0]);

这一命令实现的是让整个坐标系沿Y轴旋转moonAngle角度，moonAngle这个变量的值会随着系统时间的增加而逐渐增加，所以再次绘制时转动的角度又会变大，这样便实现了图像的动态过程。图5描述了在网页上运行的模拟太阳系动画图像。

3结论

本论文通过描述webGL的工作流程介绍了如何基于webGL和Html5实现网页3D动画图像，通过论证，WebGL完美地解决了现有的Web交互式三维动画的两个问题：第一，它通过Html脚本本身实现Web交互式三维动画的制作，无需任何浏览器插件支持；第二，它利用底层的图形硬件加速功能进行的图形渲染，是通过统一的、标准的、跨平台的OpenGL接口实现的，可移植性好。所以webGL的发展前景是可想而知的[6]。

参考文献：

[1]WrightRS.OpenGLSuperBible[M].北京:人民邮电出版社,2010.

[2]ShreinerD.OpenGLProgrammingGuide[M].北京:机械工业出版社,2008.

[3]RostRJ.OpenGLShadingLanguage[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[4]JavaScript教程[EB/OL]..cn/js/index.asp.

3d动画篇2

中图分类号：TP391.41文献标识码：A文章编号：1003-2738（2011）12-0288-01

摘要：我们在这篇论文当中描述了一个可以自动生成卡通风格动画角色着色技术，我们的方法需要我们制定shader，并使其根据模型形体自动辨别边界并进行着色处理。我们解决了具体的问题包括卡通模型技术，法线贴图技术以及动态光影生成技术，结果直观而简单。

关键词：日式动画风格；非真实感渲染；赛璐珞着色法

一、概述

由于传统的手工上色耗费大量的时间以及成本，数字化的无纸动画上色也仅仅是将制作过程变成手工计算机上色，仍然需要耗费大量的人工时间以及成本。对于这种情况我们希望能够出现一种技术可以减少这种劳动密集型的上色修型作业，提高效率，同时进一步改善并统一动画图形品质，减少项目的运作风险。

文介绍了一种卡通动画渲染技术，使得上色过程自动化，如图1左边我们对角色进行数字化建模的过程，运用我们的算法使得三维角色拥有和二维角色近乎一样的视觉特征。

图1：从我们使用数字动画软件对二维角色进行数字模型化，我们运用抽象的渲染风格技术进行渲染，会让人联想到是卡通手绘的角色

在该技术研究中我们采用较为成熟的日式卡通风格，来作为衡量我们技术实用性，通过我们制定shader以及数字模型来生成日式卡通二维效果，同时我们还可以访问以及修改shader的参数，例如颜色，高光特性，对比关系，等参数控制最终的渲染结果。同时我们改进相关的流程使得流程高效易用，并能很好的适用于实际的商业动画项目中。

二、相关工作

1.建立角色模型。

我们通过建立三维几何体描述需要生成图形的造型形象。对我们来说具体使用哪一种建模方法并不重要，因为渲染算法本身是整理的，运用不同的算法我们可以计算真实感图形以及非真实感图形的计算。我们知道我们一般所制作的数字模型都是依据真实的光照标准来制作的。这种数学模型称为光照模型，这种模型可以用描述物体表面光强度的物理公式推导出来。给予计算机生成的图形最基本的真实性。但是三维数字卡通形象都是以非真实效果存在的，这就需要我们按照卡通渲染算法对光照模型的进行适当修改，已满足最终渲染效果的需要。所谓卡通渲染的基本元素，就是“轮廓线和较统一的着色”。依据卡通图形的基本特征我们将从着色以和勾线这两方面来解决问题。

2.着色处理

给三维角色着色处理，需要我们考虑两个方面。一个是物体本身的颜色纹理，二是环境光照情况。而且对于日式卡通渲染图形来说，重点是在颜色光与影的变化，对纹理的要求比较少见。因此，对于我们卡通角色着色的讨论主要集在光照颜色和阴影颜色上。通常情况，当光线照在物体上的时候，物体的颜色会依据光照强度的衰减出现平滑的明暗变化，这会让物体看起来更为真实，而我们卡通渲染则需要离散这种光照，使得光与影能够明显的区分出来，且参数可以随意控制光和影的色值，简单的做法就是给光照强度限制范围也就是我们常说的非线性光照（如图3B），非线性光照是卡通渲染的重要特征。

图3

A真实光照中平滑的光影过度层次

B卡通渲染当中离散光照过度层次

非线性光照使图像区别于真实感图像所存在平滑过渡效果，这会让我们很容易想到的一种解决方法是直接采用纹理贴图，但是这种静纹理贴图局限性比较多，如不能够根据光照变化而产生变化，在很多地方会限制效果的发挥，大部分时候需要光影动态计算方式，使得整体画面视觉效果统一。

3.勾线

运用3D技术来为三维角色生成理想的轮廓线，是我们研究的重点，基本的要求是用黑色像素沿着物体的轮廓和边缘进行填色

当视角点改变时，轮廓线也跟随改变正确的渲染和计算。

下面是我提出的模拟手绘渲染边线的解决办法。

我们处理的思路是：采用取样像素级法线信息，将颜色信息和法线信息分别输出到两个渲染目标纹理。再获得了法线和颜色的渲染目标纹理后，利用这2个纹理做处理：判断临近的像素的法线的方向是否差别很多，如果很大，就是具有轮廓的地方，用黑色填充，否则作为颜色处理，对于颜色信息，就是正常渲染模型，法线信息就是计算三维物体在摄像机下空间坐标XYZ，并使用三元属性RGB颜色值表示，由于法线信息是三元浮点信息，而图形渲染格式则可拥有4个通道，所以多出来的一个通道可以记录其他信息，如模型id号，根据id号不一致情况这样可以检测是否处是外轮廓。

等然后在这个物体上进行轮廓描边，渲染出较为理想的轮廓线。用这种方法渲染的最终效果是只有边线的模型图，独立的渲染边缘线好处就是可以独立的处理这些边缘线效果，我们可以按照自己预期的艺术效果，对渲染出的轮廓线进行手工二次修改或修正。

运用这种方法的优点在于：一是运用计算机批量生成动画线稿的基础上进行修改，这比用传统手绘动画的方法效率高得多，不需要太多的勾线人员，省时省力，节约成本和大量的制作时间；二是与全3D动画相比，技术要求门槛比较低，即使在渲染中出现错误也可以快速修正过来。三是这种方法易于修改可以更具需求制作如水墨线，水彩，油画等勾边效果。

4.其他处理。

所研究的这种渲染方法还可以做进一步延伸：通过限制制作normalmap贴图来提升角色细节，使得模型面数大大降低，

通过用最少的点、线、面建模提高运行效率。渲染出明确、清晰的轮廓线和阴影线，以便于进行2D手绘填色，或对边缘轮廓线添加手绘贴图材质，直接渲染出有手绘效果的线条。与手绘相比，由渲染贴图生成的线条或用绘图板在图形软件中绘制的线条缺少了个性化的特点。运用后期来处理来勾线提艺术家自由发挥的空间。

三、结论

我们已提出了二维风格渲染方法，这些都源运用不同的算法控制技术，使得模型能够产生色彩边界，强调形状以及边界，使得能够表现各类非真实效果。我们通过这种方法模拟，使用程序化的三维渲染技术与传统手工动画角色视觉表现几乎一致，与传统手绘角色同样具有表现力。我们的方法的主要优点是：该技术易于使用并可很好的整合在动画制作流程当中，成本相对于传统动画方法低廉很多，即使刚成立的小型动画工作室也可以利用这种方法快速的制作出高品质二维动画出来。运用这种方法和技术，充分利用计算机的资源，减少劳动密集型的传统动画作业方式，提升效率降低动画项目的风险和运营成本。虽然该技术仍然还有一定的局限性，需要制作人员针对不同镜头和不同情况做细致的参数调整，虽然这些参数需要被手动设定，但也意味着为制作人员提供了更多的控制。尽管有些限制，我们的方法和流程会产生人信服程二维卡通角色。

本课题系南昌大学科学技术学院科研立项项目。

参考文献:

[1]DavidS,TexturingandModeling[j],MorganHofmann;(2003年1月4日).

[2]KellyDempski,AdvancedLightingandMaterialswithShaders[j].

3d动画篇3

关键词：3DMAX；植物模型；动画设计；烟草

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)29-7101-04

植物生长过程包括种子的发芽、植物的生长发育和植物的开花结果及其对环境的反应的整个过程。快速、形象和逼真地模拟出植物的生长过程，能够促进植物的健康生长和发育，从而提高植物生产和粮食生产，对自然环境、资源和能源的长远发展有着重要的意义。

随着三维技术的飞速发展，3D模型在农业领域的应用越来越广泛。选用系统3D仿真平台以及建立合理的3D模型能够为植物的生长过程的展示和评价提供可视化平台。Autodesk公司的3DMAX具有良好的扩展性、流畅的实时反馈性、灵活的操作性和动画记录的广泛性等几大特点，被业界人士称之为三维动画创作的顶级软件。其功能相当强大，集成了建模、材质、灯光、摄像透视、渲染以及动画等几大功能，成为诸多三维设计师首选的软件。而且，3DMAX的动画功能集成了非凡的粒子动画、对象动画和视频合成工具，使模型的效果更加的逼真，为动画制作提供了广阔的天空，深受国内外众多设计师的青睐。

为了实现植物生长数字化表达以及深入认识植物的生长规律，近年来，一些学者提出了不同的方法，但所构建的模型在一定程度上都难以真实反映植物生长机理和规律，如L系统及其扩展理论、参考轴技术、双尺度自动机等[1-4]。本文在深入研究植物生长的基础上，结合3DMAX强大的动画功能和逼真的效果的特点，以烟草为例，开展了基于3DMAX技术的植物生长过程的动画的设计研究，快速、形象和逼真地模拟出烟草的整个生长过程的3D动画。

2动画设计的关键技术

2.1NURBS建模

NURBS是Non-UniformRationalB-Spline(非均匀有理B-样条)的缩写，其方法的主要特点在于将自由曲线和自由曲面的B样条与精确表示二次曲线与二次曲面的数学方法相互统一[5]。NURBS扩展了建模功能，同其它的实体建模方式相比，NURBS可通过在视窗中交互地调整曲面的点来达到曲面模型的构建，这样就可以更好地控制模型表面的曲线度，从而能够更加简单方便的构建复杂光滑曲面。因此，NURBS特别适用于复杂曲面模型的创建，为当下流行的“流线型”物体的制作提供了一种简单的创建方法。本文中烟草叶就是典型的“流线型”曲面。

NURBS建模提供了曲线和曲面的构建，其中曲面由曲线组成。NURBS曲线和NURBS曲面都有PointCurve和CVCurve两种创建方式。本文中烟草叶和花朵的构建都是采用NURBS曲面的CVCurve创建方式，结合不等比例放缩工具，运用自由变形和基于参数曲线构建曲面的构建技巧，使几何形状转变成烟草叶、花朵的形状。此建模方法灵活快速，但是须依靠丰富的经验和熟练的技巧才能精确控制。

2.3动画制作的三大关键技术

为模型中的各个对象添加动画，是动画设计工作中最重要、最困难的一步。在3DMAX中，参数和修改都可以设置为动画，如尺寸、位置、贴图、灯光以及色彩。动画的制作是整个动画的灵魂，决定了动画的质量、逼真度。植物生长过程的动画制作主要是要实现关键帧的制作、运动的同步性和平行性、生长时间的连续性。

2.3.1关键帧动画制作

关键帧的制作是以建立的三维模型为初始关键帧，在此基础上再建立其他的关键帧。植物生长过程中的一系列变换（如尺寸、形状、颜色等属性）可能都处在动态的变换中，设计者只需抓住关键点，修改一个阶段内关键帧的运动状态，中间帧的过渡状态则由软件三维形体插值完成。然后通过轨迹检阅器(TrackView)、运动面板(MotionPanel)和关键帧行设置关键帧的属性、状态、时间位置等。对三维场景中的各元素所进行的变换可以通过TrackInfo和KeyInfo来实现跟踪和修改[7]。

2.3.2同步性和平行性问题

实现同步性和平行性的运动是动画制作中最困难的问题之一。植物生长过程中有多种不同类型的动画运动，如植物的形状、尺寸、色彩等变化，应得以同步和平行控制。利用光照模型的计算，通过指定物体颜色、材质可以实现色彩的控制；通过相应的物理变换或物理规则。通过物理变换或物理规则来实现尺寸和形状的控制。

2.3.3时间的连续性的问题

每个动画作品是以单一片断的形式分别独立存在的，各个片段必须通过剪接、特效处理等后制后，才能呈现出一部完整的植物生长过程的动画。能够完成动画后制的软件数以百计，同样，强大的3DMAX也提供了后制的功能，主要是在VideoPost（VP）视窗中完成。VP的功能非常强大，VP的对话框可以对各个不同的场景、动画，摄像机之间的过渡与衔接进行处理，从而制作出满足需要的产品。在本文中就是利用VP将种子发芽、植物生长、植物开花这三个单一动画编辑处理成一个完整的植物生长过程的动画。

3动画的实现

3.1种子萌芽的动画设计

在种子的萌发期，种子的右上方慢慢萌发出乳白色的新芽，随着萌芽时间的推移，新芽变长变大，破土而出，最终长成一株小小的烟草幼苗，这是种子萌芽动画设计的思路。种子模型的创建可以通过SelectandNon-uniformscale功能，将Sphere转换为如种子形状的椭圆，颜色设置为深褐色；选择ChamferCylinder命令可以建立新芽的模型，再根据种子的大小分别在各个视图中调节其尺寸、形状和位置，使其与椭圆融合在一起，如种子萌芽了一样；动画制作由动画控制区来完成。

新芽的生长过程以及生长过程中新芽由白变绿的颜色变化是种子萌芽动画制作的难点。应用缩放命令单独作用于新芽可以形象的描述新芽的生长过程，新芽的颜色变化可以在动画控制区的轨迹栏设置一个关键点来实现颜色的转化。

为了达到逼真的效果，种子（椭圆）的尺寸要设置为恰当的值,既要使观察者能清晰地观赏到种子及其萌芽初期的发芽，又要在萌发后期通过新芽较大的尺寸弱化相对较小的种子，使椭圆作为新芽的一个部分。合理的时间分配和恰当的关键点设置是这一动画的制作关键点，要适当缩短种子萌芽初期的时间，而种子萌发后期有颜色的变换，分配给它的时间要相对的延长。

3.2烟草生长发育动画的实现

烟草叶片不能由平面简单创建，需要在Sphere创建基础上，通过NURBS将球体转换为NURBS物体，选择SelectandNon-uniformscale等工具在各个视图中调节其长宽高和弯曲度等参数，将其具备烟草叶的各种形状，再使用Attach命令将NURBS状的叶柄融合于一体，对造型进行进一步修改完善，这样才能制作出各式各样的烟草叶片。为了使烟草叶片更具有真实感，需要进行材质编辑和添加叶片纹理，纹理的添加可以通过纹理贴图来完成，通过MaterialEditor把制作好的漫反射贴图和凹凸贴图赋予烟草叶片，施加一个UVWMap修改器调节贴图位置，使叶片材质显示正确。

此动画制作需要解决两个问题：其一，随着烟草的生长，烟草叶越长越多；其二，老叶生长的同时，植株有新叶长出。为了有效地解决这两个问题，增加动画的层次感，综合考虑形象度、制作难度等各方面因素，最后决定把烟草生长发育动画的实现分为两个动画来完成。一个动画实现烟草生长前期，此动画的模型中烟草叶较少较小；另一个动画实现烟草生长的后期，这个动画中的烟草叶相对要较多也较大。

3.3烟草开花的动画设计

烟草开花的动画是建立在烟草生长发育动画的基础上实现烟草花的生长开放，因此，烟草开花的模型是在烟草生长后期模型上添加花开的模型，如图5所示。花朵的创作也是通过NURBS建模调节加以实现，并把制作好的色彩贴图加在花朵上。形象的花朵模型，主要取决于花朵的材质和色彩贴图，设计者需要细心的采集有代表的花朵图像和精湛的图像编辑处理技术才能实现。同时，考虑到烟草在开花结果期烟草叶的颜色会由绿色变成黄色，动画制作过程中要有颜色的变化，这点可以添加关键点的设置来实现。

3.4渲染动画

渲染就是依据所指定的材质，所使用的灯光，以及诸如背景与大气等环境的设置，将在场景中创建的几何体实体化显示出来[8]。渲染是一个动画作品的总结性完结点，渲染器的选择与调试决定了最终视觉效果的等级。在烟草生长动画中，建立了植株、太阳、水滴诸多模型，设置了复杂的材质和灯光，在综合分析了渲染时间、渲染效果和硬件资源等因素下，烟草动画选用R-Ray渲染器在Animationrender模式下进行动画的渲染。

3.5烟草生长过程动画的实现

通过VP视窗，把以上四个单一的动画作品融合成一个完整的作品，才能实现完整的烟草生长过程动画设计。动画作品的融合衔接，对整个动画的自然、协调至关重要。在这一过程中，要注意后一个动画的关键点设置时，它的初始关键点就是前一个动画的结束关键点。

考虑到现实中幼苗生长比较缓慢，从幼苗发育到小植株需要较长的时间，因此在种子萌芽动画与烟草生长动画之间的衔接处，时间应处理得缓和些，使其遵循现实生活中烟草的生长规律。而烟草生长前期烟草叶的尺寸、数量与烟草生长后期的烟草叶之间有一定的落差，为使整个动画更具美感和协调性，在衔接处的时间要处理的快速些才能达到预期的效果。

5结束语

随着数字农业和虚拟植物的快速发展，一般的平台和插件制作的动画再也无法满足植物生长仿真模拟的需要，植物生长动画对动画的质量和真实感提出了新的要求，在此同时，也要求提高动画制作的速度。但由于植物叶片创建的复杂性以及生长动画难以真实实现等各方面的影响，给植物生长动画的制作带来了比较大的困难。在动画设计开展过程中，研究了植物不同时间段和生长期的生长规律，分析了各类3D软件和植物生长插件的特点。为此，本文以烟草为例，设计制作了基于3DMAX技术的完整的烟草生长过程的3D动画。

然而，植物的建模和渲染中没有考虑叶片边缘、植株根系、枝节以及阴影。另外，由于现实自然界中烟草的生长过程难以描述以及动画融合间存在一定误差。所以，本文实现的3D生长动画跟自然界中烟草生长过程有一定的差别。

参考文献：

[1]唐卫东,刘昌鑫,李萍萍,等.基于Open-L系统及递归表示的虚拟植物模型[J].农业机械学报,2009,40(1):167-170.

[2]FourcaudT,BlaiseF,LacPetal.NumericalmodelingofshaperegulationandgrowthstressesintreesPARTII:implementationintheAMAPparasoftwareandsimulationoftreegrowth[J].TreesStructureandFunction,2003,17(1):31-39.

[3]AllenM,PrusinkiewiczP,DeJongT.UsingL-systemsformodelingsource-sinkinteractions,architectureandphysiologyofgrowingtrees:theL-PEACHmodel[J].NewPhysiologist,2005,166:869-880.

[4]施干卫,范菁,董天阳.基于环境敏感的植物动态生长模型研究[J].计算机应用研究,2007,24(3):223-225.

[5]蒋维刚.3DMAX＆NURBS曲面建模实战教程[M].北京:科学出版社,2004.

[6]ghd_214的空间.基于3dsmax的三维物体纹理贴图研究[EB/OL].(2012-01-01)..

3d动画篇4

[关键词]3D动画;发展;趋势

2009年以来,3D电影异军突起,引领了一次一次电影新高潮。《阿凡达》在全球票房大获成功,让好莱坞看到了赚钱的门道,因此今年好莱坞主打招牌就是“让电影立体起来”,“展望未来影坛,请先戴好立体眼镜”。

好莱坞曾对3D数字动画电影技术进行过多次实地试验。如2005年出品的《四眼天鸡》以及后来的《闪电狗》等,但是这些影片票房并不尽如人意。从电影技术上来看,真正冲破技术藩篱的是《阿凡达》。在动画电影领域,则是《飞屋环游记》代表着上映的,而派拉蒙3D动画《驯龙高手》也已于今年上映。可以说,《飞屋环游记》这部电影,其意义不仅在于其表面的东西,更在于它所引领的动画电影的未来发展趋势。

一、《飞屋环游记》引领动画电影3D化

(一)动画电影概述

对于电影爱好者来说,早在1953年,第一部3D电影《蜡像院魔王》就用这一新鲜的技术带给观众非同寻常的感官刺激。但当时由于粗糙的技术,观看3D电影甚至成了不少观众的噩梦,晕眩、恶心等症状是观看3D电影后的“并发症”。虽然好莱坞经过了几十年的市场探索,但类似《星球大战》《泰坦尼克号》《侏罗纪公园》等票房大片的出炉,使得“唯利是图”的片方把精力全部耗费在摄入的特技上,3D电影的尝试没有任何突破。其实如今3D电影的复苏,依旧有赖于科技的发展进步。从最简单的立体眼镜上,老一套粗劣的红蓝硬纸板眼镜,已被更新潮的飞行员式眼镜替代,未来看3D电影甚至可以摘掉眼镜。于是,一方面好莱坞在单纯特效上的研发已经遇到了瓶颈;另一方面,嗅到了金钱味道的片商们也希望经由3D电影让他们挣得盆满钵满。《爱丽丝梦游仙境》自3月5日在北美上映以来,连续三周稳坐北美电影票房榜首,截至3月21日,累计票房已达2.66亿美元,加上海外市场逾3亿美元的收入,上映3周就已劲收近5.7亿美元。

(二)引领了3D动画趋势

3D电影在国内的发展近年来得到大力的发展,屏幕数由2008年的百余块增加至今年的330块。去年较为突出的3D动画只有年底上映的《闪电狗》,稳定的票房收入一路横跨至今年2月,累计约4500万元。随后,几乎每隔一两个月便会有一部新的3D动画电影上映,除去《月球大冒险》这部非当年的比利时影片的票房不尽如人意之外,其余几部的成绩都可与同档期的“大片”们一较高下。其中,《冰川时代3》更是凭借前两集累计的超高人气突破1.5亿票房,成为所有引进3D动画中成绩最好的一部。

3D动画电影除了精良的画面、新颖的观影方式博取观众喜爱之外,其特殊的放映方式也为其在票房上取得突破提供了便利。一般来说,在没有新的3D电影上映的情况下,前一部3D影片会一直在影院得到排片,而不受其他类型影片的挤压,这也就促成了3D电影可以持续累积票房的机会。今年的单周票房榜单上,《闪电狗》上榜7周,《大战外星人》上榜6周,《冰川时代3》上榜7周,《飞屋环游记》上榜8周,相对于其他影片前两周集中发力,之后大幅下降的票房走势,3D动画电影的票房走势则相对平稳,且周期较长。纵观今年火热的暑期档电影市场,除了依然风头不减的《变形金刚》《哈利波特》系列,《冰川时代3》《飞屋环游记》等3D电影的势头也不可小视。

(三)3D之风对我国的影响

3D之风,也影响到了国内。今年,在好莱坞以皮克斯和梦工厂为代表的3D动画电影的引领下,我国的动画人员也在积极创造属于我们自己的3D动画电影。《麋鹿王》《齐天大圣前传》等,虽然在动画技术和拍摄手法上仍无法与国外优秀影片抗衡,却体现了我们努力的意愿和方向。特别是古装巨制电影《花木兰》也将顺应这股3D潮流,制作巨幕Imax版本或者制作部分3D,让观众感受浩瀚的战争场面。

二、动画电影成人化

动画电影是否符合于成年人,已经讨论若干年了。一般的观点是动画电影不是为成人年制作的,成年人也不会对动画电影感兴趣。当然,面对成人的巨大市场,动画片商是不可能无动于衷的。他们挖空心思地把动画电影向成人市场靠拢。近年来上映的《超人家族》《闪电狗》等,都是以成人为目标而打造的。

(一)主角的成人化

以往的动画主角,不是儿童,就是动物,极少有成年人成为主角,而《飞屋环游记》却以一位老人为主角。影片在不知不觉中,在一根根领带的变换中,在储蓄罐一次次的砸碎中,在高楼大厦一座座平地拔起中,心情时而欢喜、时而浪漫、时而忧伤,最后变得沉重,短短几分钟的影片,过完了老卡尔的一生。婚姻的忠诚、浪漫,生活的平淡、挫折在简单的爱中被诠释尽。峰回路转,这不是影片的结束,而是真正的开始。

由小女孩变成的老婆婆先离开了由小男孩变成的小老头,从此,老头儿在充满幸福回忆的小屋里孤单地等候老去。除了回忆还是回忆,除了思念还是思念。当四周的现代建筑物即将吞噬掉这个小屋时,老头儿捍卫的不只是这小屋,更是对妻子、对以往幸福生活的怀念。面对社会的强势,他选择了逃离,去追寻和妻子共同的梦想――仙境瀑布。刺激的旅程开始了,有了追求,人才会有精神。老态龙钟的糜糜老头在几千个气球带着屋子飞起来的刹那变得精神抖擞,意气风发,充满了力量,一下子好像年轻了许多。

贯穿整个影片的意念――执著。对梦想的执著追求,锲而不舍,何时行动都不算晚。小女孩的梦想是去仙境瀑布探险,夫妻俩的一生都在为这个梦想做准备。一次次的现实挫折让他们的梦想一次次无限期地延后,最后只剩下老头儿了,他依旧没有放弃他们共同的探险梦想,老头儿带着角角落落都是幸福回忆的小屋一个人上路了。

小胖子小罗,也是一个执著的家伙,从他出场自我介绍就可以看出这执著劲堪比老头的固执。为了得到一个帮助老人的徽章,他意外地被带上了飞屋,跟着老头一起探险。

孤独。老头儿很孤独,小罗也很孤独。老头儿是因为没了心爱的人而显得特别孤独;小罗是因为没有父母的陪伴而孤独,得到徽章只是为了能让爸爸陪伴一会儿。两个孤独的人一起互相陪伴,互相鼓励,互相补充,世界才显得圆满、充实。一老、一少、一狗坐在街边数汽车,这是电影的结束画面,也是人类渴望的和谐。

(二)让成人感动的煽情

对相濡以沫、坚定不移的爱情的表现,是本片成人化的一个最重要的看点。这段至深至爱的感情,让无数成人观众流泪不止。影片开场主要是在讲述卡尔年轻时候的生活。卡尔在一次偶然的机会认识了女主人公小爱丽,小爱丽和小卡尔因为都有探险的梦想而成为好朋友,他们都向往那个在南美洲叫做“天堂瀑布”的地方,他们都崇拜那个自己设计飞船并飞到“天堂瀑布”寻找怪物的查尔斯。于是他们因为相同的梦想而走在了一起,他们一生都在准备着出去探险,实现儿时的梦想,但却因为种种原因而无法实施。就拿存钱来说,不是汽车坏了需要钱修理,就是卡尔生病需要钱治疗,再就是房子遭到天灾而需要钱来修补,于是他们那一瓶“探险基金”不断地被挪用,始终无法存满,当然他们出去探险的梦想就一再搁浅,而这一搁就是几十年。当爱丽逐渐老去躺在床上就要去世了,老卡尔把他们的探险集拿来放在床上的时候,我们不禁为老爱丽至死都没能去成天堂瀑布而感到遗憾,但也为他们的爱情感动,大手抓小手,很温馨很温暖!于是为了实现妻子毕生都未能够实现心愿,老卡尔决定弄飞自己的房子,把他们的房子建在“天堂瀑布”的地方,因为房子是他和妻子毕生心愿的重要组成部分,是他们爱情的承载,对卡尔而言,已经去世的妻子以书和房子的形式继续留在他的生活中,这样他就能够实现自己和妻子一生的梦想。于是就有了影片后半段,当卡尔带着他和爱丽的那栋房子飞到了天堂瀑布完成了他们年轻时的梦想之后,老实的卡尔再次翻开了爱丽从小就随身携带的那本MyAdventureBook,当翻到STUFFIMGOINGTODO那一页时,卡尔又习惯性地叹了口气,眼中含着泪水,这泪水或许是对过往“无所作为”的失望以及刚刚实现梦想的喜悦。然而当他准备合上书本时,却发现这一页的后面并非空白,而是爱丽精心准备的一系列的照片,从他们结婚那一天开始他们都是快快乐乐地过着每一天,两个人一起喝茶,一起出去郊游,曾经生活的点点滴滴都被记录了下来,而此时的卡尔心里一定是暖暖的,被感动的还有作为观众的我们。“谢谢你带给我精彩的冒险……”虽然爱丽一直没有实现她的梦想,但这句话却道出了她内心真正的梦想――和卡尔在一起的一生对她而言就是一场幸福而精彩的探险!多么简单却又富有哲理的一句话,生活也许本身就是一个探险,我们不必在乎其结果寻找到什么样的荣华富贵,在乎的是其探险的过程和一生都陪伴探险的人。

三、结语

3d动画篇5

一、动画的发展及走向――由2D到3D

在现代动画正式诞生的短短100多年间，2D动画的光辉夺目，甚至说在日本动画和部分欧美动画公司比如迪士尼的发展下独占鳌头，直到技术日渐发展，皮克斯将3D技术正式带入动画制作并大获成功，动画领域开创了以日本为代表的2D和以欧美为代表的3D动画的新纪元。继而不少2D与3D技术相结合的动画产品相继面世，老牌2D动画巨头迪士尼新作《冰雪奇缘》的推出，更是让人们的视角再一次的放在2D与3D动画结合这一技术上。从国外到国内，从电影动画到电视动画到个人短片，无一不在探索这种新型的结合途径，并颇受关注。2D与3D是动画这一独特艺术领域不可或缺的2块，他们的结合也是大势所趋，如何能在技术与艺术，效果与实现难度上统一，是我们亟待解决的问题。

二、科技对动画制作的重要性

在2D和3D动画的制作中科学技术不仅是动画诞生的必要条件，同时科技的不断进步也为其发展提供了必要支持。动画的每一次更迭都伴随着科技的进步，比如皮克斯当年制作出3D动画的标杆《玩具总动员》时，就大量运用了电脑技术。硬件和软件在和三维动画一起相辅相成发展的同时都在不断的各自完善与进步。影视动画的生存和发展很大程度上必须依靠科技的力量，科技同时还直接影响影视动画的语言形态，一个时期的动画作品必定是和同期的制作水平相关联的。在电脑出现前根本不可能有3D动画的出现，同样的，在摄影发明前及时是依赖于纸张的传统2D动画也无法搬上荧屏。

科技和动画制作是双向的互动的关系，动画制作者可以依赖科技（比如高品质的硬件和优质的软件）制作出更加精美富有表现力的画面，科技也能因此得到更多的支持去提高升级。

三、二维动画和三维动画各自的的优点和缺陷

二维和三维动画无论在其技术上还是效果上都有其各自不可替代的优点和缺陷。

1，2D动画的优点

①出现时间比较悠久，有着良好的行业规范和积淀，是最广泛使用的动画表现手段；②是最传统的纸质绘画，有着丰富的表现手法和特殊的艺术性，最能为人们所接受；③很少依靠科技手段来制作，在发挥上更自由，题材更广泛，材料更不受限；

2，2D动画的缺陷

①绘制时间久且麻烦，一旦错误很难进行修改；②更大程度上依赖动画作者，如果水平不一的作者共同合作同一部作品容易出现变形等情况；③可实现的镜头和角度有限，绘制难度大且无法实现。

3，3D动画的优点

①一个角色一个模型，一旦建好基本不会变形；②调动作更加方便――特别是有角度变化的时候，角度，景深都更好掌握，可以减少时间和人力成本，可修改性也更强；③成本容易控制；④画面表现力较强，更有冲击力也更加逼真。可以将三维动画虚拟世界中的摄影机看作是理想的电影摄影机，而制作人员相当于导演、摄影师、灯光师、美工、布景，其最终画面效果的好坏与否仅取决于制作人员的水平、经验和艺术修养，以及三维动画软件及硬件的技术局限。⑤三维动画的制作成本，与制作的复杂程度和所要求的真实程度成正比，并呈指数增长。

4，3D动画的缺陷

①过于依赖科技（电脑和软件以及各种3D制作技术），在技术跟不上的情况下无法实现既定目标；②表现方式较有限，有时候画面效果看起来僵硬没有生气；③三维动画技术虽然入门门槛较低，但要精通并熟练运用却需多年不懈的努力，同时还要随着软件的发展不断学习新的技术；④三维动画制作是一件艺术和技术紧密结合的工作。在制作过程中，一方面要在技术上充分实现广告创意的要求，另一方面，还要在画面色调、构图、明暗、镜头设计组接、节奏把握等方面进行艺术的再创造。

四、2D和3D动画相结合的方式和原因

2D和3D动画相结合的方式在3D为主的动画中体现为利用计算机软件3D建模，再利用软件算法调整动作（或者3D动作捕捉技术捕捉真人动作和表情与3D模型相结合），用2D绘画方式绘制贴图和背景的一种新型动画制作方法。在2D为主的动画，比如著名的《埃及王子》中动用了最先进的电脑动画，可谓将当时的电脑特效发挥至极致。整个场景几乎都是由三维特效制作完成。虽说特效是三维制作完成但是人物和地面场景都是是二维制作。再者就是二维人物结合三维场景就是片中人物为二维动画，而部分场景部分物体和特效制作则是采用了三维动画的技术。这种两者融合的创新风格所展现出来的新型动画结合了两种技术的优点，二维技术制作的人物能保持手绘的韵味动作具有夸张和弹力性。三维技术的加入能使画面更加具有立体感，层次更加分明，镜头的运动也更加丰富且具有魄力。这样的结合手段在现今国内外动画的制作中已经广泛利用。

随着三维动画的风靡动画界中一些有关二维动画将要退出历史舞台的言论就不断出现在各种媒体的争论中，虽然三维动画的发展趋势不可挡，但是二维动画有着它独特的魅力存在。毕竟二维动画已经发展了近百年的时间了已经有一套成熟完善的理论和知识体系而三维动画的理论是源于二维动画创作技术也是源于二维动画所以说二维动画是三维动画的基础。与传统的单独2D动画和3D动画不同，相同品质的动画，2D和3D相结合的方式更加省时省力。视觉效果也因为有了3D的立体感而更加强烈。最重要的是大大的降低了制作成本。

五、2D和3D动画相结合的主要问题和解决方法

1，风格匹配。解决方法：在2D和3D制作中，我们应该先有一个二者均可实现的既定风格参考，并在动画的整个制作过程中严格参照，以求最后动画风格相匹配。

2，二者的过渡和结合。解决方法：要知道整部动画是一个有机的整体，避免一块一块的太过分离，避免段落感太强，表现上要融合、统一、流畅，才能给人以美的享受。

3，二者的有效合理分配。解决方法：整体分析剧本和分镜，根据剧情来划分技术和艺术表现中的着重点，做到在适合的地方用适当的方法，发挥各自的优势，避免各自的缺陷，争取效果最大化成本最低化。

4，技术的局限性。解决方法：在艺术领域，手工和电脑技术是没有可比性的，科学技术在飞速进步和发展，但总的来说技术是为艺术和人服务的，科技发达的今天人们又开始缅怀传统工艺，呼唤手工的回归，说明手工在科技高度发达的现代还是有其优势的，所以当艺术的实现受到技术的制约时不要忘记换位思考，用不同的角度和方法来实现，说不定会有意想不到的效果。

六、2D和3D合成的前景