毕业论文3d摘要

三维影视动画中3D建模技术的探讨[摘要]3D建模技术是三维影视动画中的关键部分，也是影视动画成功与否的基础，3D中的物体基本上有两种:规则物体和不规则物体。建模的过程开始于结构分析，当我们面对一个复合对象时，可以利用软件所提供的现有的几何体来摆出它的大致形状，细节部分可进行进一步加工，这种思路与绘画前期的打稿画出画面构成是差不多的。三维影视动画中的3D建模方法主要有多边形建模、非均匀有理B样条曲线建模，细分曲面技术建模。[关键词]影视动画3D建模技术1、引言谈3D建模之前，我们先来放眼一下我们时代生活的大环境，如同生活在电影黑客帝国中一样，没有什么东西不沾上数字化的痕迹，我们生活的周围事物，如:报纸杂志、影视光盘、电子游戏、甚至每一个电视广告，每一张海报招贴都是通过电脑图像处理加工出来的。虽然计算机图形经历了很长时间的发展，但看到大量三维视角的东西还是近十年的事情。在如今的电影中，3D也扮演着越来越重要的地位，国内的IDMT用了4年时间打造的纯三维电影《莫比斯环》就是一个成功的例子。影视动画方面更是如此，越来越多的电影或电影特技都采用三维动画技术完成，从《星球大战》和《指环王》中数千个镜头的特效制作，到《玩具总动员》《、鼠国流浪记》和《怪物史莱克》纯三维电影的诞生，3D的应用已经成为整个影视产业的票房利器，国产电影《英雄》就凭借其优秀的三维特效技术连续两周北美票房排名第一，这里可以罗列的大片数不胜数。建模(modeling)在3D中的位置无疑是重要的。模型是材质的载体，是灯光和渲染的对象，是3D世界的主人。但是，建模远远不是3D的全部，特别是在电影特技中，某些镜头画面根本看不到模型的痕迹，这对于电影是成功的，说明特效骗过了观众的眼睛，作为建模师也没有必要因此而感到失落，因为它的特效也是建立在正确模型的基础上的。[1]2、三维影视动画中的物体分类3D中的物体基本上有两种:规则物体和不规则物体。在3D软件中，物体的形态可以通过某种形态规则加以描述，在外观上有明显特征并能够精确再现的物体属于规则物体。比如:建筑、车船、家用电器等等，这些物体在规格上有明确的指标，因此可以批量生产，在3D中称之为克隆复制。从常理上说，两个模型一模一样的规则物体放在一起不会令人奇怪。不规则物体在细节上甚至大形上都具有任意性，山峦地貌、植物动物以及天象的变化，没有绝对一样的可能，在作为三维对象制作的时候，通过人为的修改使其有如自然天成的原则是不可能的。这样分类有什么实际意义呢？因为二者在动画模型的制作上差异很大。规则的物体可以按照标准制作，不同的人完全可以做出相同的结果，制作水平的差异完全在于作者制作时间的长短。不规则的物体没有唯一的标准，如何做到生动自然依赖于作者对三维物体的理解，依赖制作者的经验和悟性。所以这个类型的模型的制作特别考验人的能力。就拿生物建模中最典型的人物建模来说，最基本的要求是解剖学知识，不能在肌肉和骨骼上范基本原则性的错误。还要有美学基础，在人物形态上要比例合适，各部分要有整体感。这些要求本身又是不能量化的，因为它不是规则的物体，所以学习起来就更加困难了。植物比起我们熟悉的人类就更陌生，其规律看似有迹可寻，实则充满混沌。制作这类题材，还要把大量的观察研究计算到里面去，这已经不是简单的3D范畴的工作了。3、绘画结构分析与3D建模的联系建模的过程开始于结构分析，当我们面对一个复合对象时，可以先设想它是有哪些基本几何体构成的，也许我们可以利用软件所提供的现有的几何体来摆出它的大致形状，细节部分可进行进一步加工。这种思路与绘画前期的打稿画出画面构成是差不多的。素描结构线的走向是我们制作3D模型早期最应该注意的东西。然而对于一个经验丰富的建模师，他不必总是从头到脚按照这种方法去分析对象，而会根据自己的习惯以最快的速度涉入细节，但是，除了速度的优势外，这种做法可能很难保证网格布局的合理与整体结构的准确。这样，有时候会返工，有时候会停留在某一个棘手的环节，反而影响了速度。对于陌生的对象，不得不重新进行结构分析。所以，对于一个成功的建模师来说，具备过人的分析能力和总结归纳能力是十分关键的。当我们用绘画一样去审慎地观察对象并作出合理的判断，建模就变成一项简单而又有乐趣的工作了。4、三维影视动画中的3D建模方法三维影视动画中的3D建模方法主要有多边形(POLYGON)建模、非均匀有理B样条曲线建模(NURBS)，细分曲面技术建模(SubdivisionSurface)。通常建立一个模型可以分别通过几种方法得到，但有优劣、繁简之分。多边形(POLYGON)建模多边形(POLYGON)建模适于创建形状规则、无曲面的对象。使用多边形建模，可先创建基本的几何体，再根据要求使用编辑修改器调整物体形状，或通过布尔运算、放样、曲面片造型组合物体来构建对象，多边形建模主要优点是简单、方便快捷，但难以生成光滑的曲面。对于用POLYGON创建好的模型，还可通过调整建模参数以获得不同分辩率的模型，以适应虚拟场景实时显示的需要。建模NURBS是Non-Uniform RationalB-Splines(非均匀有理B样条曲线)的缩写，它纯粹是计算机图形学的一个数学概念。NURBS建模技术是最近几年来三维影视动画最主要的建模方法之一，特别适合于创建光滑的、复杂的模型，而且在应用的广泛性和模型的细节逼真性方面具有其它技术无可比拟的优势。但由于NURBS建模必须使用曲面片作为其基本的建模单元，所以它也有以下局限性:NURBS曲面只有有限的几种拓扑结构，导致它很难制作拓扑结构很复杂的物体(例如带空洞的物体)；NURBS曲面片的基本结构是网格状的，若模型比较复杂，会导致控制点急剧增加而难于控制，NURBS很难构造“带有分枝的”物体。细分曲面技术细分曲面技术是1998年才引入的三维建模方法，它解决了NURBS技术在建立曲面时面临的困难，它使用任意多面体作为控制网格，然后自动根据控制网格来生成平滑的曲面。细分曲面技术的网格可以是任意形状，因而可以很容易地构造出各种拓扑结构，并始终保持整个曲面的光滑性，细分曲面技术的另一个重要特点是“细分”，就是只在物体的局部增加细节，而不必增加整个物体的复杂程度，同时还能维持增加了细节物体的光滑性。[2]

智能三维虚拟试衣模特仿真系统设计* 摘要:针对服装物理仿真通常计算量庞大、在低端硬件平台或交互式环境进行高质量模拟的挑战,将人工生 命思想引入服装纹理生成,基于混合虚拟现实技术研究开发了智能三维虚拟试衣模特仿真系统。通过在三维空 间中构建与真实人体类似的三维虚拟模特作为消费者的试穿替身,同时设计实现了场景屏风功能,这样不但便 于根据着装场合自由切换服装纹理,而且可以让消费者通过这一虚拟平台更为直观、自由地观察着装效果为了 使三维试衣系统更为智能化,还建立了服装搭配合适度智能评价系统。 关键词:虚拟试衣模特;人工生命;混合虚拟现实技术 引言 近几年,虚拟服装是虚拟现实和计算机图形学领域的研究 热点之一,国外的服装电子商务发展较早,不少服装网站已能 提供产品的三维视图、购买历史记录、虚拟试衣间及配套设施 等多种服务。例如著名的试衣网站MyVirtuaMl odel就提供了 进行人体测量的网上试衣服务[1];德国弗劳恩霍夫学会的科 学家与其他科研小组共同开发出一套试衣系统[2]。 相对于国外试衣系统,国内相关研究也取得了一定的进 展。近期代表性的研究包括:文献[3]介绍了虚拟服装的发展 历史和现状,并着重了介绍当前各个研究机构的研究工作;文 献[4]通过分析服装虚拟仿真的基本步骤,给出了改进的质 点—弹簧模型和服装真实感模拟方程,并对动态系统进行了求 解;文献[5]对虚拟人动画中的三维服装仿真技术进行了研 究,包括虚拟人体建模、角色动画、布料物理模拟以及可变形体 碰撞检测与响应,总体目标是构建一个完整的三维服装仿真环 境,并且围绕系统实时性能完成高效算法的开发。纵观虚拟服装的研究现状,主要集中在四个方面: a)参数 化人体形态建模问题; b)三维服装动态展示提供角色动画持问题; c)布料物理建模的计算效率和真实感问题; d)实时交 互性问题。服装物理仿真通常计算量庞大,如何在低端硬件平 台或交互式环境(如普通PC或视频游戏)进行高质量模拟是 一个新的挑战[6]。本文将人工生命思想引入进服装纹理生 成,基于混合虚拟现实技术研究开发了智能三维虚拟试衣模特 仿真系统,通过在三维空间中构建与真实人体类似的三维虚拟 模特作为消费者的试穿替身,同时设计实现了场景屏风功能, 可让消费者通过这一虚拟平台更为直观、自由地观察着装 效果。 1 系统总体设计 1·1 系统框架结构 网络虚拟服装协同设计系统的总体框架结构如图1所示。 整个系统包括模型生成、场景设置、人工纹理、3D渲染四个部 分。其中,模型生成包括三维建模、模型参数选择、导入模型三 个部分;场景设置包括场景导入和光照选择两个部分。系统首 先进行三维人体的建模,并根据模型特征的不同保存多个副 本;然后根据用户的参数选择从中选择合适的模型导入系统 中;之后系统根据用户的选择设置好场景;最后, 3D渲染将人 体模型和试衣场景显示在屏幕上。 系统流程 根据系统框架,程序被分成三个模块来实现。模型导入模 块首先接收用户输入控制模块传来的选择参数,然后根据选择 参数分析并导入Maya生成相应的模型文件(. x文件),在系统 中创建相应的模型对象。场景生成模块首先接收用户输入控 制模块传来的参数,之后生成特定的场景图片。最后,系统将 模型导入模块生成的模型对象和场景生成模块生成的场景对 象一起显示出来。系统设计流程如图2所示。