1.如何提升高中信息技术教师的教学设计能力

2.三维动画的应用领域

3.3ds max和虚拟现实技术

4.虚拟仿真的软件有哪些?

5.什么是数字艺术设计?

6.在校园多媒体的应用的上都有什么系统比较合适?可以说出具体案例

7.虚拟现实在生活中的运用

8.虚拟仿真是什么意思?

如何提升高中信息技术教师的教学设计能力

天气预报虚拟演播室_虚拟校园天气交互设计

前教育部部长说:“21世纪信息技术对教育的影响是不可估量的。它不仅带来教育形式和学习方式的重大变化,更重要的是对教育思想、观念、模式、内容和方法产生深刻的影响。”信息技术革命浪潮正以惊人的的速度改变着我们的生产方式、工作方式、学习方式和生活方式,人类社会正快速形成为一个高度信息化的社会,知识爆炸式增长、更新速度越来越快。在这样的社会背景下,教育也走了教育信息化之路,信息技术已经在教育管理、教育改革、教育教学活动等诸多方面都产生了全方位的影响。教育界正经历着一场由信息技术带来的从形式、内容到观念上的重大变革。如何利用信息技术提高教育教学质量成为我们急需解决的一大课题。一、 信息技术在教育教学中的地位信息技术应用于教育,弥补了传统教育的众多不足,改变了传统的知识存储、传播和提取方式,引起了教育新的变革。数字化、智能化、网络化和多媒体化的信息技术给现代教学带来了生机和活力,其在教学中的应用与传统的教育技术相比,有着更强大的优势和显著的功能特点。(一)信息技术具有丰富的表现力 多媒体技术使得知识内容可以通过文本、图像、动画、声音、影像等各种单一形式或者是几种形式的组合来表现,从而使得知识内容丰富多彩。多媒体技术的运用,能够刺激多种感觉器官,有利于学生的记忆,增强学生进行联想的线索。(二)有效的共享与信息交流因特网可以实现优秀教学的全球共享和及时更新,电子邮件、聊天室、点播、会议等可以实现老师与学生彼此之间的交流沟通。信息技术进入教学将会空前扩展教师和学生的信息源,他们可以访问各种电子化的课程库,获得直接相关的素材和资料。(三)自主式学习的良好实现多媒体技术不仅具有模拟性,且可生动直观地展示原来无法直接展示的东西,而且具有交互性摆脱了传统的、被动的注入式的教学方式。这种教学模式能为学习者提供图文音像并茂,丰富多彩的交互式人机界面。因而易于激发学习者学习兴趣,并为其实现探索和发现知识创造有利条件。学生还可建立个人主页或小集主页,创设个性化的学习平台。(四)提供虚拟化的教学环境信息技术能够提供虚拟化的教学环境,这意味若教学活动可以在很大程度上脱离物理空间和时间的限制,这是信息化教育的重要特征。虚拟教学环境有虚拟教室、虚拟实验室、虚拟校园、虚拟学社、虚拟图书馆等。虚拟现实技术能使学生犹如身在真实环境当中一般的感受。(五)提供良好的教学管理功能计算机管理教学的发展趋向是在网络上建立电子学档,其中包含学生电子作品、学习活动记录、学习评价信息等。利用电子学档可以支持教学评价的改革,实现面向学习过程的评价。

综上所述,现代信息技术在教学中的应用是提高教学教育质量的重要措施之一,对教育事业的发展产生着深刻的影响。教师只有充分认识到这一点,树立正确的观念并主动学习和应用现代化教育手段,才能使信息技术真正发挥促进教育现代化,促进教学效率提高的积极作用。二、 在教育教学中如何有效利用信息技术(一)用信息技术环境和,培养学生综合素质院在《关于深化教育改革、全面推进素质教育的决定》中指出:“要培养学生的科学精神和创新意识,重视培养学生收集处理信息的能力”,可见,我们国家已经把信息能力作为素质教育的重要组成部分,如果我们能够在发展学生的信息能力的基础上,充分利用现有的信息技术环境和去培养学生的其它能力,将会取到事倍功半的效果。1、利用信息技术环境和,培养学生良好的信息素养。信息素养,是指知道什么时候需要什么样的信息,并能检索、评估和有效利用信息的能力。信息化社会里,知识量以爆炸式速度增长,要想让学生将这些知识都撑握是不可能的,所以教会学生如何去利用这些信息显得尤为重要,具备一定信息素养的学生,面对需要解决的问题,能够在浩如烟海的信息中找到自己需要的知识,所以,信息素养是21世纪人材最基本最重要的素质之一。信息技术课是培养学生信息素养的技术基础。信息素养的形成需要一定的信息技术技能作为支撑,所以在信息技术课上,教师应该教会学生使用一些基本的技能:如个人操作系统、网络浏览器和搜索引擎以及下载工具的使用,信息加工和字处理软件、多媒体制作工具、网页制作工具等。2、利用信息技术环境和,培养学生的自学能力由于知识的快速增长和更新,学生在学校里所学的知识远远不足以应付未来的工作和生活,所以,自学能力便成为了21世纪人材的重要能力之一。(1)、利用信息技术环境给学生提供个别辅导。例如利用一些学习型软件来进行个别化学习,这些软件大多图文并茂,人机交互性较强,能够寓教于乐,容易调动学生的学习兴趣,而且可以设置不同的难易程度,让学生容易根据实际情况进行个别化调整。在这种学习模式下,不仅实现了一对一的交流学习方式,而且让学生学会了独自面对问题,根据计算机的提示来解决问题,利用信息技术环境来获得帮助,有助于其自学能力的培养。(2)、利用信息技术环境给学生提供学习。面对一定的学习目标时,教师可以引导学生利用信息技术环境来搜索学习资料,自己解决学习过程中遇到的困难。远程学习就是很典型的一个模式,学生通过网络获取学习并且通过网络获得帮助,这些可以是老师的预先设置好的,也可以是学生根据自己的需要在internet上搜索的,由于网络上的知识量浩如烟海,所以学习可以在此过程中有很大的选择余地,相对于课本来说,信息量更大,角度更多,知识更新更快,而且面对大容量的信息,学生必须进行选择分析和加工,不知不觉锻炼了其自学能力。3、利用信息技术环境和,培养学生的协作能力(1)、让多种协作方式成为可能。在传统的教学环境下,小组学习方式由于受物理位置的制约变得比较勉强,教师往往让座位相邻的学生一起讨论,而实际上,座位相邻的学生其观点和思维方式以及学习节奏都大不相同,所以小组学习的效率往往很低,并不能激发学生思维的火花。而在网络化的信息技术环境下,分组方式可以不受制约而变得灵活多样,学生可以通过多种方式如网上对话、网上论坛、网上个人主页等方式来阐述自己的观点,交流学习资料。(2)、提供一个总结交流的工具性平台。当小组要解决同一个问题时,成员间的协作能力显得尤其重要,这种协作有可能是分工,有可能是合作,也有可能是竞争,而信息技术环境给这种能力的培养提供了友好的平台,例如小组成员可以将自己的观点和学习资料放到网络的同一个文件夹或者网站上供全体成员来交流和评价,也可以将这些搜索整理到的学习资料与其它小组共享,最后达到共同的学习目标,在这个过程中,学生的协作能力得到了提高。4、利用信息技术环境和,培养学生解决实际问题的能力教学的最终目标是要让学生能够解决实际问题、这方面能力的培养,信息技术可以给予强有力的支持。(1)、利用信息技术,激发其进行分析问题、解决问题的愿望。教师可以利用信息技术环境下的多媒体课件的生动形象的特点以及网络容量大、门类多、即时性强的特点,引起学生对问题的关注,有了对问题的兴趣,就等于成功了一半。(2)、信息技术环境和可以作为一种研究工具,协助他们取得成功。一个具有一定信息素养的学生首先会确定他需要什么样的信息,然后根据现有信息技术环境来得到这些,对这些信息进行分析、过滤、加工和处理的过程就是问题目求解的过程,在这个问题过程式中,随着信息的不断丰富,对问题的认识也更加全面。5、利用信息技术环境和,培养学生的创新思维能力创新思维能力是认知领域的一种高层次能力,它必须以一定的知识量和对事物的理解作基础,“熟能生巧”是对这种能力最朴素的注释,所以,要想培养学生的创新能力,必须让学生涉猎广泛的知识并能将它们融会贯通,有了这些知识作基础,创新才有可能。培养学生的创新思维能力,信息技术可以作如下的支持:(1)、提供大容量的知识。创新教育是以广博的知识为基础,而信息技术刚可以以提供这些,除了一些内部库,互联网上针对某一知识点的网络更是多不胜数,这些为创新思维提供了物质基础。(2)、加强学科间的联系,进行学科知识的整合。首先是信息技术和其它学科的整合,它可以将信息技术的优势赋于其它学科,从而使这些学科的教学从以教师为主导传统的教学模式走向以学生为主体的自主探究的教学模式,而信息技术多媒体特性、超文本特性、交互性等特点,有利于其想像力、发展式思维和跳跃式思维的养成。其次,学科之间可以通过信息技术这条纽带进行整合,实现课程的综合性,创造教育需要的是多学科的支持,它要求学科间的融会贯通,在信息技术环境下,学科间的有机整合变成了可能。(3)、进行信息技术环境下的研究性学习。教师要让学生成为有自主意识的主体,让他们掌握自身发展的主动权,教师的主要任务是引导他们进入情境,在学生探究的过程中充当向导和顾问的角色,和学生是一种平等交流的关系。在信息技术环境下研究性学习中,面对需要解决的问题,教师指导学生早用信息技术落后环境及其,去查找自己需要的信息,面对大量的知识,学生拥有充分的信息选择的自主权,有助于培养学生通过获取信息、处理信息,表达信息以及发现问题、利用探究、解决问题的能力。(二)利用多媒体技术优化课堂教学教师运用现代多媒体信息技术对教学活动进行创造性设计,发挥计算机教学的特有功能,把信息技术和各学科的特点结合起来,可以使教学的表现形式更加形象化、多样化、视觉化。充分发挥教师的主导作用、学生的主体作用和电教媒体的桥梁纽带作用,使学生充分感受情景,发现、提出、解决问题,激发学生的兴趣,充分调动学生的积极性。1、设疑——利用多媒体创新教学情境,引发学生的创新思维“设疑”是指在知识铺垫过程中创设问题情景。即根据教学内容的特点,利用声、色、图、文等多种媒体创设情境,让学生从上课开始就进入一个具有魅力、引人入胜的数学境界,变学生“要我学”为“我要学”,引发学生的创新思维。 2、析疑——利用多媒体进行新知内化,诱发学生创新思维教师精心设计好学生主动获取知识的学习过程,让学生直观感知、动手操作,使新知化难为易、变抽象为具体。教师把握时机恰当提问、适时点拨,变学生“学会知识”为“会学知识”,诱发学生的创新思维。这样及时地沟通了新旧知识之间的联系,启迪了学生的思维,也培养了学生的创新能力。3、质疑——利用多媒体引申知识迁移,激发学生的创新思维启发学生加强对所学知识的纵横联系,提出没有弄明白的问题,或进行独特见解的思维活动。学完新知后,精心组织学生围绕新知内容展开讨论、大胆质疑,把所学知识引申、深化学生的参与的注意力,让学生在动静中悟出道理,变学生“被动学”为“主动学”,激发学生的创新思维。4、释疑——利用多媒体优化巩固与应用,强化学生的创新思维“释疑”是指巩固新知识和运用知识解决问题,并使学生在巩固和运用知识过程中拓展思路、发展智能的一种教学活动,利用多媒体的动画效果设计练习过程中注重学生的独立思考和解决问题的能力的培养,强化学生的创新思维。(三)信息技术与课程整合课程整合是近年来教育改革的主要课题之一,信息技术与课程整合,是指在课程教学过程中把信息技术、信息、信息方法、人力和课程内容有机结合,共同完成课程教学任务的一种新型的教学方法。信息技术与课程整合是信息时代对教育的要求,也是教育发展的必然趋势。1、信息技术与课程的整合可以增强学生的合作技能和解决问题的能力;使信息技术的运用成为学习过程的有机组成部分,从而便于学生掌握信息的收集、检索、分析、评价、转发和利用的技能;促进了班级内学生的合作交流,通过互联网还可以促进本校学生与全球性学习社区的合作交流,从而开阔了学生的视野。2、在实施课程整合工作中应遵循的原则(1)层次性原则。强调针对不同的教育对象,确立不同的创新教育目标设置不同的学习目标和要求。(2)主动性原则。强调在学习过程中充分发挥学生的主动性,培养其观察能力,注重维持其好奇心,使学生在学习中自主地探求对客观事物的认识和解决实际问题的方法。(3)个别化教学和协作学习相结合的原则。个别化教学对于发挥学生的主动性和进行因人而异的指导无疑是有好处的。但只强调个别化是不够的。协作学习对合作精神的培养和良好人际关系的形成有明显促进作用,也是最有利于培养21世纪新型人村的教学策略之一。所以在课程整合中,应该考虑把个别化教学与协作学习相结合,使学习收到最好的效益。(4)注重创新思维和实践能力培养的原则。强调发展学生的创新能力,提高学生的求知欲和创造欲。信息技术教育的过程,是学生动手实践的过程;也是学生的创造过程。在学生完成一件作品、利用计算机进行学习的过程中,都需要学生开动脑筋、大胆想象,自己动手。(5)正确利用信息技术原则。在推进信息技术教育的同时,不能忽视信息垃圾带来的负面影响。互联网的迅速发展为教育的发展与改革开辟了广阔的空间,但也带来了令人不安的问题,不科学、伪科学、不健康的甚至有害的信息垃圾泛滥。要培养学生鉴别信息真伪的能力和负责任地使用信息技术。(三)如何实现信息技术与课程整合1、树立现代教育理念一堂好课与其说是把现代化教学手段引入教学,还不如说是以现代教育理念来指导教学。科学技术的进步不仅使教学的内容得以充实,也促使着教学方法及手段的不断改革先进的科技成果带来了教学质量的提升。因此,在数字化时代,电脑及其网络理应成为现代教育不可或缺的重要技术手段,但如果把电脑及其网络视为解决教育问题症结的灵丹妙药,或攻破教学难关的万能工具,显然是不科学的。因此,要首先着眼于转变老师观念,让老师树立现代教育理念。美国儿童电脑教学课程专家毛尔科维奇说:“先进工业国如美国和德国,所犯下的最大错误就是以为电脑可以代替教师。到了最近,他们才逐渐明白,人才是最好的教育工具。”并认为,“成功的教学要由多样因素结合。就像学游泳,不能单靠游泳池(硬件),也不能单靠水(软件),还要有好教师。而好教师一定是拥有科学、先进教育理念的教师”。2、建设符合需要的库没有丰富的信息如同“有车无货”。学校库建设必须用开放的、相对统一而又反映学校特色的标准,以整合知识内容为核心,而不是简单地堆砌离散信息,尽量做到素材的标准化,适用于不同软件的使用。各类素材应注重交互性与可操作性,适合开展实时的互动教学。3、以人为本开展培训 最理想的课件是创意与设计都由使用者完成,最好的办法就是让一线教师学会在制作课件时,将先进的教育理念、个性化的教学特色融入到课件之中。因此,教师的信息素养的提高就成为“整合”的根本性问题。三、信息技术的引入对教师素质的要求(一)在教学思想上应有现代的教育思想 教师应有新的教学观念,如何培养和保持学生的学习兴趣,应贯穿在教学的整个过程。教师要帮助学生树立学习信心、克服学习困难,并引导他们循序渐进,逐步走向成功,并让这种成功的体验一直激励他们去不断进取。通过信息技术的引用,实现趣味性、知识性、实践性相结合,让学生在兴趣中学知识、在实践中练能力。教师要充分发挥主导作用,根据学生特点、教材特点,精心设计教学过程,精心安排教学环节,充分调动学生学习的积极性、主动性,让学生充分体验成功的喜悦。在培养学生的观念上,应以现代教育理论为依据,遵循认知规律和学生身心发展规律,从社会发展需要的角度来培养学生的信息素养。(二)在教学方法上应有全新的方法与手段要充分利用现代化的教学设备,充分利用各种多媒体手段教学,以可视的静态或动态的画面、悦耳的声音和丰富多彩的图像映入学生眼帘,传入学生耳中,以新颖和独特的方式吸引学生的注意,调动学生的学习积极性,强化他们对所学知识的理解与记忆。(三)教学活动中要重视非智力因素的作用教学中应从激发学习兴趣、加强情感沟通,创设一个宽松、和谐、开放的学习氛围,使学生对学习感到愉快,求知欲得到满足。在教学中注意根据教材、教师、学生、设备等的特点,将学与玩结合起来,教与兴趣培养结合起来,知识与应用结合起来,动手与动脑结合起来,智力因素与非智力因素结合,努力提高教学效果。在注意非智力因素的同时,要注意兴趣的持久性,引导学生从开始学习时的神秘感、好奇感平稳过渡到认真、投入、主动地学习。(四)在思想意识上要有较强的时代意识和超前意识现代科学技术的高速发展,对教师提出了更高、更新的要求。教师应主动适应社会发展和教学的需要,通过自修、参加各级教育行政部门举办的培训班等,及时掌握最新科技信息,不断提高自己的业务水平,不断充实、完善自己,提高自身的信息素养。教师和学生已不再是以前的一桶水和一碗水和关系,而是要有源源不断的活水。四、科学有效地应有信息技术,实现教育教学目标的最优化现代信息技术在教学中的广泛应用,促进了教学手段、方法、内容的重大变革,加快了教育信息化进程。我们一方面要在教育教学中积极推广应用现代信息技术,另一方面要充分发挥现代信息技术的强大优势,通过教学设计,对现代信息技术进行合理选择和优化组合,科学而有效地应用现代信息技术,以解决教育教学问题。1、信息技术在教学中的广泛应用,促进传统的教学方式以及学习方式的根本变革。信息技术在帮助和支持学生的自主学习、主动探究、问题解决、交流协作等方面具有强大优势。但教师不能“为用技术而用技术”,避免“机灌”或其他利用信息技术支持不利于学生发展的教学方式。2、正确处理人机关系,体现“以人为本”的教育理念,重视教学和学习的社会性和人文性,重视人的个性和情感要求,避免“电脑取代人脑”、“技术取代文化”的不良技术应用倾向。充分考虑在教学过程中学生的需要和利益,要让机器为学生服务,为他们提供方便而不是造成新的障碍。3、实现综合化、多层次的教学目标,促进学生多方面的发展。杜绝切断学生与社会、生活实践联系的“全盘电化”,不能为用信息技术而剥夺学生的动手实践机会,避免信息技术应用与其他活动方式的树立。4、避免以媒体演示替代教材,杜绝“课本搬家”、“课堂搬家”,忽视教材对教学的支撑作用,和在学生系统掌握知识、实现知识的“内化”方面的主要作用。具体的说,就是不能仅仅以具体材料的演示和纲要性的课件替代教材,而忽视指导学生阅读和分析教材。五、结束语在教育教学中应用信息技术并不是简单的技术问题,要强调在科学的教育观指导下,将信息技术的学习和应用与教育观念更新有机地结合起来,应用信息技术对教育体系、内容、方法和手段进生全面的改革。

三维动画的应用领域

随着计算机三维影像技术的不断发展,三维图形技术越来越被人们所看重。三维动画因为它比平面图更直观,更能给观赏者以身临其境的感觉,尤其适用于那些尚未实现或准备实施的项目,使观者提前领略实施后的精彩结果。

三维动画,从简单的几何体模型如一般产品展示、艺术品展示,到复杂的人物模型;三维动画从静态、单个的模型展示,到动态、复杂的场景如房产酒店三维动画、三维漫游、三维虚拟城市,角色动画。所有这一切,动画都能依靠强大的技术实力为您实现。

一、建筑领域

现阶段在中国,

3D技术在建筑领域得到了最广泛的应用:早期的建筑动画因为3D技术上的限制和创意制作上的单一,制作出的建筑动画就是简单的跑相机的建筑动画。随着3D技术的提升与创作手法的多元化,建筑动画从脚本创作到精良的模型制作,后期的**剪辑手法,以及原创音乐音效,情感式的表现方法,制作出的建筑动画综合水准越来越高,建筑动画费用也比以前降低了许多。

二、规划领域

道路、桥梁、隧道、立交桥、街景、夜景、景点、市政规划、城市规划、城市形象展示、数字化城市、虚拟城市、城市数字化工程、园区规划、场馆建设、机场、车站、公园、广场、报亭、邮局、银行、医院、数字校园建设、学校等动画制作。

三、动画制作

三维动画从简单的几何体模型到复杂的人物模型,单个的模型展示,到复杂的场景如道路、桥梁、隧道、市政、小区等线型工程和场地工程的景观设计表现的淋漓尽致。

四、园林领域

园林景观动画涉及景区宣传、旅游景点开发、地形地貌表现,国家公园、森林公园、自然文化遗产保护、历史文化遗产记录,园区景观规划、场馆绿化、小区绿化、楼盘景观等动画表现制作。

园林景观3D动画是将园林规划建设方案,用3D动画表现的一种方案演示方式。其效果真实、立体、生动,是传统效果图所无法比拟的。园林景观动画将传统的规划方案,从纸上或沙盘上演变到了电脑中,真实还原了一个虚拟的园林景观。动画在三维技术制作大量植物模型上有了一定的技术突破和制作方法,使得用3D软件制作出的植物更加真实生动,动画在植物种类上也积累了大量的数据资料,使得园林景观植物动画如虎添翼。

五、产品演示

三维动画的主要作用就是用来模拟,通过动画的方式展示想要达到的预期效果。例如在数字城市建设中,在各个领域的应用是不同的,那么如何形象的向参观者介绍数字城市的成果呢?那就需要制作一个三维动画,通过动画的形式还原现实的情况,从而让参观者更加直观的了解这项技术的应用。

产品动画涉及:工业产品如汽车动画、飞机动画、轮船动画、火车动画、舰艇动画、飞船动画;电子产品如手机动画、医疗器械动画、监测仪器仪表动画、治安防盗设备动画;机械产品动画如机械零部件动画、油田开设备动画、钻井设备动画、发动机动画;产品生产过程动画如产品生产流程、生产工艺等三维动画制作。

六、模拟动画

模拟动画制作,通过动画模拟一切过程如制作生产过程、交通安全演示动画(模拟交通事故过程)、煤矿生产安全演示动画(模拟煤矿事故过程)、能源转换利用过程、水处理过程、水利生产输送过程、电力生产输送过程、矿产金属冶炼过程、化学反应过程、植物生长过程、施工过程等演示动画制作。

七、片头动画

片头动画创意制作,如宣传片片头动画、游戏片头动画、电视片头动画、**片头动画、节目片头动画、产品演示片头动画、广告片头动画等。

八、广告动画

动画广告是广告普遍用的一种表现方式,动画广告中一些画面有的是纯动画的,也有实拍和动画结合的。在表现一些实拍无法完成的画面效果时,就要用到动画来完成或两者结合。如广告用的一些动态特效就是用3D动画完成的,我们所看到的广告,从制作的角度看,几乎都或多或少地用到了动画。致力于三维数字技术在广告动画领域的应用和延伸,将最新的技术和最好的创意在广告中得到应用,各行各业广告传播将创造更多价值,数字时代的到来,将深刻地影响着广告的制作模式和广告发展趋势。

九、动画

三维动画涉及特效创意、前期拍摄、3D动画、特效后期合成、剧特效动画等。随着计算机在领域的延伸和制作软件的增加,三维数字影像技术扩展了拍摄的局限性,在视觉效果上弥补了拍摄的不足,在一定程度上电脑制作的费用远比实拍所产生的费用要低的多,同时为剧组因预算费用、外景地天气、季节变化而节省时间。在这里不得不提的是中国第一家动画公司环球数码,2000年开始投巨资发展中国动画事业,从动画人才培训,影片制作,院线播放硬件和发行三大方面发展,由环球数码投资的《魔比斯环》是一部国产全三维数字魔幻**,中国三维**史上投资最大、最重量级的史诗巨片,耗资超过1.3亿人民币,400多名动画师,历经5年精心打造而成的三维**惊世之作。制作特效动画的计算机设备硬件均为3D制作人员专业有计算机、、美术、**、音乐等。三维动画从简单的特效到复杂的三维场景都能表现的淋漓尽致。

十、角色动画

角色动画制作涉及:3D游戏角色动画、**角色动画、广告角色动画、人物动画等。

电脑角色动画制作一般经以下步骤完成:

1. 根据创意剧本进行分镜头,绘制出画面分镜头运动,为三维制作做铺垫;

2. 在3D中建立故事的场景、角色、道具的简单模型;

3. 3D简单模型根据剧本和分镜故事板制作出3D故事板;

4. 角色模型、3D场景、3D道具模型在三维软件中进行模型的精确制作;

5. 根据剧本设计对3D模型进行色彩、纹理、质感等的设定工作;

6. 根据故事情节分析,对3D中需要动画的模型(主要为角色)进行动画前的一些动作设置;

7. 根据分镜故事板的镜头和时间给角色或其它需要活动的对象制作出每个镜头的表演动画;

8. 对动画场景进行灯光的设定来渲染气氛;

9. 动画特效设定;

10. 后期将配音、背景音乐、音效、字幕和动画一一匹配合成,最终成完整部角色动画片制作。

11、虚拟现实

虚拟现实,英文名为VirtualReality,简称VR技术,也称灵境技术或人工环境。应用于旅游、房地产、大厦、别墅公寓、写字楼、景点展示、观光游览、酒店饭店、宾馆餐饮、园林景观、公园展览展示、博物馆,地铁、机场、车站、码头等行业项目展示、宣传。虚拟现实的最大特点是用户可以与虚拟环境进行人机交互,将被动式观看变成更逼真地体验互动,应用在房地产领域的比如“售楼宝”。

360度实景、虚拟漫游技术已在网上看房、房产建筑动画片、虚拟楼盘电子楼书、虚拟现实演播室、虚拟现实舞台、虚拟场景、虚拟写字楼、虚拟营业厅、虚拟商业空间、三维虚拟选房、虚拟酒店、虚拟现实环境表现等诸多项目中用。

根据实际制作流程,一个完整的类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

是指在使用计算机制作前,对动画片进行的规划与设计,主要包括:文学剧本创作、分镜头剧本创作、造型设计、场景设计。

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,造型设计的要求比较严格,包括标准造型、转面图、结构图、比例图、道具服装分解图等,通过角色的典型动作设计(如几幅带有情绪的角色动作体现角色的性格和典型动作),并且附以文字说明来实现。超越建筑多媒体提示造型可适当夸张、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、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,制作流程为建模、材质、灯光、动画、摄影机控制、渲染等,这是三维动画的制作特色。

建模,是动画师根据前期的造型设计,通过三维建模软件在计算机中绘制出角色模型。这是三维动画中很繁重的一项工作,需要出场的角色和场景中出现的物体都要建模。建模的灵魂是创意,核心是构思,源泉是美术素养。通常使用的软件有3DSMax、AutoCAD、Maya等。建模常见方式有:多边形建模——把复杂的模型用一个个小三角面或四边形组接在一起表示(放大后不光滑);样条曲线建模——用几条样条曲线共同定义一个光滑的曲面,特性是平滑过渡性,不会产生陡边或皱纹。因此非常适合有机物体或角色的建模和动画。细分建模——结合多边形建模与样条曲线建模的优点面开发的建模方式。建模不在于精确性,而在于艺术性,如《侏罗纪公园》中的恐龙模型。

材质贴图,材质即材料的质地,就是把模型赋予生动的表面特性,具体体现在物体的颜色、透明度、反光度、反光强度、自发光及粗糙程度等特性上。贴图是指把二维通过软件的计算贴到三维模型上,形成表面细节和结构。对具体的要贴到特定的位置,三维软件使用了贴图坐标的概念。一般有平面、柱体和球体等贴图方式,分别对应于不同的需求。模型的材质与贴图要与现实生活中的对象属性相一致。

灯光,目的是最大限度地模拟自然界的光线类型和人工光线类型。三维软件中的灯光一般有泛光灯(如太阳、蜡烛等四面发射光线的光源)和方向灯(如探照灯、电筒等有照明方向的光源)。灯光起着照明场景、投射阴影及增添氛围的作用。通常用三光源设置法:一个主灯,一个补灯和一个背灯。主灯是基本光源,其亮度最高,主灯决定光线的方向,角色的阴影主要由主灯产生,通常放在正面的3/4处即角色正面左边或右面45度处。补灯的作用是柔和主灯产生的阴影,特别是面部区域,常放置在靠近摄影机的位置。背灯的作用是加强主体角色及显现其轮廓,使主体角色从背景中突显出来,背景灯通常放置在背面的3/4处。

摄影机控制,依照摄影原理在三维动画软件中使用摄影机工具,实现分镜头剧本设计的镜头效果。画面的稳定、流畅是使用摄影机的第一要素。摄影机功能只有情节需要才使用,不是任何时候都使用。摄像机的位置变化也能使画面产生动态效果。

动画,根据分镜头剧本与动作设计,运用已设计的造型在三维动画制作软件中制作出一个个动画片段。动作与画面的变化通过关键帧来实现,设定动画的主要画面为关键帧,关键帧之间的过渡由计算机来完成。三维软件大都将动画信息以动画曲线来表示。动画曲线的横轴是时间(帧),竖轴是动画值,可以从动画曲线上看出动画设置的快慢急缓、上下跳跃。如3DSMax的动画曲线编辑器。三维动画的动是一门技术,其中人物说话的口型变化、喜怒哀乐的表情、走路动作等,都要符合自然规律,制作要尽可能细腻、逼真,因此动画师要专门研究各种事物的运动规律。如果需要,可参考声音的变化来制作动画,如根据讲话的声音制作讲话的口型变化,使动作与声音协调。对于人的动作变化,系统提供了骨骼工具,通过蒙皮技术,将模型与骨骼绑定,易产生合乎人的运动规律的动作。

渲染,是指根据场景的设置、赋予物体的材质和贴图、灯光等,由程序绘出一幅完整的画面或一段动画。三维动画必须渲染才能输出,造型的最终目的是得到静态或动画效果图,而这些都需要渲染才能完成。渲染是由渲染器完成,渲染器有线扫描方式(Line-scan如3dsMAX内建的)、光线跟踪方式(Ray-tracing)以及辐射度渲染方式(Radiosity如Lightscape渲染软件)等,其渲染质量依次递增,但所需时间也相应增加。较好的渲染器有Softimage公司的MetalRay和皮克斯公司的RenderMan(Maya软件也支持RenderMan渲染输出)。通常输出为AVI类的文件。

3、后期合成

类三维动画的后期合成,主要是将之前所做的动画片段、声音等素材,按照分镜头剧本的设计,通过非线性编辑软件的编辑,最终生成动画文件。

三维动画的制作是以多媒体计算机为工具,综合文学、美工美学、动力学、**艺术等多学科的产物。实际操作中要求多人合作,大胆创新、不断完善,紧密结合社会现实,反映人们的需求,倡导正义与和谐。

三维动画中的日景和夜景

很多人都看过三维动画,那么您知道什么是三维动画的日景和夜景吗?

三维动画影片中根据所要表现的时间不同分为:日景、黄昏和夜景。一般以日景为主,以夜景为辅。

三维动画影片中日景主要用来表现建筑、户型、园林景观等;而三维动画影片中夜景一般用来表现商业业态,部分园林景观,例如有特殊灯光效果的园林、水景、江景盘沿江风光带,车行线、在于渲染氛围,起到点睛作用。 最新的研究报告预测,未来两年内,游戏、动画行业人才缺口高达60万,“人才饥渴症”困惑着游戏、动画业。以月薪8000元的优厚条件却难找到合适的游戏、动画专才。优秀人才年薪10多万元甚至50万元。动画设计师设计师、3D多媒体艺术设计师、游戏动画设计师作为最令人羡慕的新兴职业,可以将自己的想象艺术造诣和技术结合起来,工作和兴趣结合在一起,成为很多年轻人羡慕的工作,到2008年,网络游戏市场规模将增长3倍,亚洲将是网络游戏最大的市场,其中,中国游戏市场的潜力被普遍看好。

常用软件

跨平台

Blender

Art of Illusion

Wings 3D

Windows版本

RenderMan

AutoCAD

3D Studio Max

Maya

LightScape

Brazil

Mental Ray

Softimage

Lightwe 3D

Poser

DAZStudioZBrush

Bryce

Cinema 4D

C4D

Rhinoceros 3D

Modo

Shade

FinalRender

Vue6 xStream

Linux版本

KPovModeler

K3D

GIG3DGO

在动画制作领域主要有下面的一些常用制作软件:

SoftImage

SoftImage最初是一款历史悠久、功能强大的工作站上应用的三维造型、绘图、动画软件,对于动画的制作尤其擅长,SoftImage在动画制作中可以借助于大量的动画工作完成令人惊异的效果,作品中的元素栩栩如生,相信大家都对《侏罗纪公园》中的恐龙形象记忆尤深,这就是使用SoftImage工具创作的动画中及具代表性之一。同样的,SoftImage也越来越多的被游戏开发人员所接受,当然同样是因为其卓越的性能所决定的。

Lightwe 3D

起初Lightwe 3D是由NewTek公司为Amiga平台设计的一款三维软件,当然已可以运行于Windows的操作平台,该三维软件的主要特点就是可以实现粒子动画以及不同类型的图像映射和图像融合效果。

Renderman

Renderman是Pixar公司开发的一款可编程的三维创作软件,它在三维**的制作中取得了重大成功,《玩具总动员》中的三维造型全部是由Renderman绘制的。

Maya

Maya 是一款功能强大设计软件。Alias|Wefront公司(现更名为Alias)从成立至今,一直保持着强劲的增长势头,在业界始终处于前沿领域。公司目标是为创造最逼真的数字视觉体验而开发前沿软件,这个目标业已实现。公司开发的众多三维软件中,以Maya为大家所熟知,尤其是公司为适应如今飞速发展的PC电脑,又推出了适用于Windows NT工作环境下的Maya版本,更加扩大了业界人员的使用普及率。Maya是一个功能强大的三维软件,长被应用于动画和特技制作中,我们大家所熟知的《星际战队》、《指环王》等影片中的电脑特技部分制作都是由它所完成

3D MAX

由Discreet开发三维动画软件3DMAX,作为公司的旗舰产品,从最早的3D Studio到换代产品3DMAX在我国一直有着非常大的用户群。很多的读者也许都知道国内很长一段时间内使用这个软件进行建筑效果图的制作,也是由于当时的实际情况3DMAX成为国内3D行业入门必须学习掌握的软件。随着不断的对软件的工作流程以及工具功能方面的改进和提高,软件应用方面在动画和游戏开发制作方面都得到了提高,尤其是Max7.0的推出,从功能方面主要针对与游戏制作方面功能的提高来说更加适应于现近的工作需要,必将得到更多用户群体的支持和认可。

Max成功参与了出品的作品《后天》中的某部分电脑特技的制作,并得到了业界认可,由此可见其动画方面的优势。

Extreme

3D经常被应用于美术设计、多媒体制作以及在三维动画的合成方面,Extreme3D设计的符合人性化的界面操作环境,使我们操作与使用浅显易懂极易上手。Extreme3D还具有一套完整的3D动画制作环境,从最初的三维模型的建立到动画的控制与调整再到最后的场景着色这一系列的操作步骤可以一气呵成。

应用方面通常是和我们的多媒体操作软件FreeHand、Director以及Authorware结合使用,最大的特点就是可以在Windows和Macintosh操作系统间跨平台使用。

Poser

由Metacreations公司开发的Poser软件,是一款人物模型与动画设计的三维软件,最初通常被应用到服装设计领域,作为服装设计师利用电脑参与设计的工具。随着科技要求的不断提高,也被应用到其他的一些三维领域内。

Bryce

和Poser一样,同为Metacreations公司旗下产品。Bryce操作软件拥有非常强大的三维场景制作功能,无论专业设计人员或者业余爱好者都可以轻松掌握与操作,Bryce允许我们将库文件中的自然环境如:天空、海洋、山脉以及建筑等等自然环境中有的东西直接导入三维模型组中制作生成动画,并且我们可以对其进行细微的编辑调整。

当然,在当今3D动画制作领域还有很多的制作软件与非主流的软件,他们都具有各自的操作特点,拥有一部分的用户群体,当然与业内的这些主流产品相比来说,不适应于大环境下的普及与结合,这也不是本书所要介绍的重点。 三维动画业是新兴行业,也可称谓CG行业(Computer Graphics的缩写),的确,做三维动画是很有前途的,综观三维动画的发展历程,相信不久的将来,三维将进入千家万户,不再是大**厂和专业制作公司的垄断的专利,这几年做三维和学三维的人日益增多,三维平台的趋势由高端过渡到低端,不再需要几十万的工作站,一般家庭电脑就可以做出很专业的三维作品,三维动画制作的收费也日趋合理,20000块/秒的天价(广告级标版)到500元/秒都有人做,三维建筑、室内效果图也下降了很多,想靠做三维发大财以成为虚拟的幻境。国内**业不景气,外国大片的冲击,如何有效率地提高国人的创作、制作水平和规范制作准则是摆在我们同行面前的不容轻视的课题。

三维动画作为电脑美术的一个分支,是建立在动画艺术和电脑软硬件技术发展基础上而形成的一种相对的独立新型的艺术形式。早期主要应用于军事领域。直到70年代后期,随着PC机的出现,计算机图形学才逐步拓展到诸如平面设计、服装设计、建筑装潢等领域。80年代,随着电脑软硬件的进一步发展,计算机图形处理技术的应用得到了空前的发展,电脑美术作为一个独立学科真正开走上了迅猛发展之路。

运用计算机图形技术制作动画的探索始于80年代初期,当时三维动画的制作主要是在一些大型的工作站上完成的。在DOS操作系统下的PC机上,3D Studio软件处于绝对的垄断地位。1994年,微软推出Windows操作系统,并将工作站上的Softimage移植到PC机上。1995年,Win95出现,3DS出现了超强升级版本3DS MAX1.0。1998年,Maya的出现可以说是3D发展史上的又一个里程碑。一个个超强工具的出现,也推动着三维动画应用领域不断的拓宽与发展。,从建筑装潢、广告片头、MTV、电视栏目,直到全数字化**的制作。在各类动画当中,最有魅力并动用最广的当属三维动画。二维动画可以看成三维动画的一个分支,三维动画软件功能愈来愈强大,操作起来也是愈来愈容易,这使得三维有更广泛的运用。如你喜欢访问个人主页,会很容易看到一些简单的三维动画,制作人也许刚刚学会用电脑,毕竟我们的世界是立体的,只有三维才让我们感到更真实。

今天,电脑的功能愈来愈强大,以至我们不仅可以看到地方电视台的栏目包装及广告中充满电脑动画特技,更有不少电脑爱好者在自已的个人电脑上玩起了动画制作。

1995年,由迪斯尼发行的《玩具总动员》上映,这部纯三维制作的动画片取得了巨大的成功。三维动画迅速取代传统动画成为最卖座的动画片种。迪斯尼公司在其后发行的《玩具总动员2》、《恐龙》、《怪物公司》、《虫虫特工队》都取得了巨大成功。另外,梦工厂发行的《蚁哥雄兵》《怪物史瑞克》等三维动画片,也获得了巨大的商业成功。三维动画在**中的运用更是神乎其技!《蜘蛛侠》、《泰坦尼克号》、《终结者》、《魔戒》…….....可以说**已经不能离开三维动画的参与了!现今三维动画的运用可以说无处不在,网页、建筑效果图、建筑浏览、片头、MTV、电视栏目、**、科研、电脑游戏。 三维动画正在国内迅速发展,但动画人才十分不足!据统计国内三维动画人才缺口至少还有400万!全国各地动画公司纷纷建立,动画公司求才若渴,网络上随处可见三维动画人才的招聘信息,却少有合格人才!国内某公司以3万月薪招聘3dsMax动画人才竟无人敢问!至使业内人士不禁有一将难求的感慨!

三维动画人才已经成为国内市场迫切需求的高薪,高技术人才,根据资料显示,动画行业是未来最受欢迎的高薪职业之一!CG动画行业在中国发展的速度很快,我们在电视广告、动画片、**中经常能看到三维动画设计的元素,在广告、、游戏等行业中,三维动画创作人才都是非常抢手的"香饽饽"。

人才缺口

据统计,全球范围内数字市场的规模将达到1000亿美元,而中国有近500万的动画、网络游戏爱好者,另外至少还有400多万潜在用户群,以此带动的市场估计会达到近10亿元的规模。而随着业的发展和竞争的加剧,在未来的较长时间里,中国的三维动画市场还将成倍增长,与之相关的各项产业还将翻番。

在中国,数字动画设计成为方兴未艾的朝阳产业,与世界发达国家相比,中国的数字媒体才刚起步。据统计,全国动画从业者不足1万人,只及韩国的1/3,远远不能满足国产动漫业对人才的需求。据北大方正游戏动画机构有关人士称,从动漫业的发展趋势来看,中国动画人才总需求量至少在15万人以上,游戏动画人才总需求量大约在10万人,全国共有90多个高校开设了动画专业,每年只有本专科毕业生300人,可见人才缺口之大。

很多或广告公司都表示,企业真正缺的是那些在动画行业做出过作品的技术人才,招人根本不看应聘者是哪所学校毕业的,有什么文凭,只要能立即上机做出像样的作品,就很受欢迎。三维动画作品的创作,要求创作者不单纯是一个美术设计人才,同时还要熟悉市场。因为在作者最初设计动画形象时,不仅要赋予它们性格、故事、生命和情感,还要知道哪些玩具、道具、卡通产品能占领市场。此外,中国现有的数字艺术培养机构定位不准,培养的都是以低端制作人员和高端纯研究人员为主,人才结构失衡。而在三维动画创作发达的国家,高境界的三维动画人才绝对是那种能把艺术与技术完美结合的复合型人才,他们同时拥有技术和艺术学位。相比之下,国内人才的发展就显得不够全面,往往只偏向一边,有些人往往只是掌握了一些通用的工具和长时间所积累的一些对应经验,而缺乏更高层次的技术开发和整合能力。由于动画市场的巨大潜力,吸引了不少企业开始投入相关的动画创作,由此拉动了专业人才需求。

培训滞后

市场上动画人才难招,主要缘于两方面:一方面是中国对动画人才的教育还比较滞后,还没有形成高质量的供给;另外动画创作也需要实践经验,而且动画人才也需要艺术根底的,其实动画人才是一个需要全方面素质的人才。其中,教育是最根本的问题之一。

中国最具规模最早开展CG制作培训的机构是环球数码,早在2000年,为了制作第一部动画**《魔比斯环》,环球数码引进欧美大量制作技术和团队,在本土开展电脑三维图像制作,建立环球数码动画学院从零开始培养近500人,耗资上亿,开启中国三维动画的今天。如今不止maya和3ds Max在三维动画方面熟知,其它很多相关软件也在被国人使用。

最早的CG培训——火星时代动画学院始于上世纪90年代初期,开始主要是一些针对软件技术的三维软件培训班。为了缓解国内动画设计人才急缺状况,提供适合各层次、各城市学员不同需求的培训课程,3ds Max和Maya动画设计师将会受到学员以及社会各界的关注与厚爱!

3ds max和虚拟现实技术

摘要:3D Studio MAX 是Autodesk公司的子公司Kinetix推出的一种优秀的三维动画造型软件,它广泛用于游戏、广告、建筑等领域,是目前PC上最流行的三维动画造型软件。虚拟现实技术是计算机技术发展到一定阶段的产物,它使计算机适应人而不是人适应计算机,它的发展应用日益广泛、普及。本文拟就3DS MAX 在虚拟现实系统构建过程中的应用做一介绍。

1.虚拟现实简介

虚拟现实(VR)是一种由计算机和电子技术创造的新世界,是一个看似真实的模拟环境,通过多种传感设备用户可根据自身的感觉,使用人的自然技能对虚拟世界的物体进行考察或操作,参与其中的;同时提供视觉、听觉、触觉等多通道的信息,用户通过视、听、摸等直观而又自然的实时感知,并使参与者沉浸于模拟环境中。VR的三个最突出的特征,即它的3“I”特性:交互性(interactivity)、沉浸感(Illusion of Immersion)、想象( imagination)。

虚拟现实技术是在众多相关技术如计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、传感器技术、人工智能的基础上发展起来的。虚拟现实技术在最近十年里获得了极大的发展,这主要归因于计算机软、硬件条件的飞速发展,以及虚拟现实专用设备价格的下降和性能的提高。目前虚拟现实技术已经获得了广泛的应用,而且日益普及,不仅在诸如NASA的大型工程得到应用,也出现在一些游戏中,在一些高档的PC机上甚至可以构建自己的个人PCVRS(个人虚拟现实系统)。

设计一个虚拟现实系统除了硬件条件一般个人无法定制外,能够充分发挥个人能动性的就只能是在系统软的方面下功夫了。设计一个VR系统,首要的问题是创造一个虚拟环境,这个虚拟环境包括三维模型、三维声音等,在这些要素中,因为在人的感觉中,视觉摄取的信息量最大,反应亦最为灵敏,所以创造一个逼真而又合理的模型,并且能够实时动态地显示是最重要的。虚拟现实系统构建的很大一部分工作也是建造逼真合适的三维模型。

2.3D Studio MAX 简介

3D Studio MAX是Kinetix公司推出的一套强大的三维建模软件,由于它是基于Win NT 或Win98平台的,方便易学,又因其相对低廉的价格优势,所以成为目前个人PC上最为流行的三维建模软件。其3.0版本的推出,更是巩固了它在个人PC平台上的地位。它的3.0版本相较以前的版本有了明显的改进,具体表现在以下几个方面:

⑴ 工作流模式使得工作组的协调更容易,效率更高。3D Studio MAX R3引入了工作流模式,在具体的实现上从外部参考体系(XRef)、示意视图(Schematic View)的引入以及现在3D MAX 可以使用其他程序从外部加以控制,而不必激活它的工作界面。

⑵ 易用性的改进。操作界面的改进是Release 3.0版本的最显著的变化,除了外观的变化之外,R3.0版本还增加了诸如用户自定义界面、宏记录、插件代码、变换Gizmo、轨迹条等功能。

⑶ 渲染的改进。Autodesk公司在收购了以渲染和技术闻名的Discreet Logic公司,吸收了该公司的先进技术,3D MAX R3 对其渲染器几乎做了重新设计,不仅增加了渲染的速度,而且提高了画面渲染的质量。

⑷ 建模技术的增强。建模技术的增强是3D Studio MAX最重要、最突出的改进,这也是在虚拟现实系统构建中应用它的一个有力的原因。主要的改进包括:

① 细分曲面技术(Subdivision Surface) 。3DS MAX 包含了细分曲面技术,细分曲面技术是1998年以来业界最流行的建模技术,大有赶超NURBS技术之势,它可以使模型建立更容易,而且效果更好。

② 柔性选择。此项技术可以“部分地”选择顶点,从而在变换顶点时获得光滑、柔和的效果,这对建立复杂物体的模型时非常有用。

③ 曲面工具和改进的NURBS技术。使用曲面工具可以产生很复杂的“面片”模型,这亦是一种重要的建模方法,Release 3.0版本中的NURBS技术不但速度加快,而且增加了一系列方便、易用的功能。

⑸ 对游戏的更好支持。3D Studio MAX R3大大增强了对游戏的支持,而且这些特性也可以用于其他场合。

① 增加了角色动画功能。Release 3.0版本内置了制作角色动画的功能,可以方便制作人物或动物的动作、柔软物体的效果以及变形效果。

② 顶点信息以及加强的贴图坐标功能。现在可以对顶点着色,并增加了顶点的通道,增强了UVW Unwarp的功能,并增加了World XYZ贴图坐标。

此外,3D Studio MAX R3也显著增强了动画功能。

3. 3DS MAX 在VR系统构建过程中的应用

如前所述,VR系统要求实时动态逼真地模拟环境,考虑到硬件的限制和虚拟现实系统的实时性的要求,VR系统的建模与以造型为主的动画建模方法有着显著的不同,VR的建模大都用模型分割、纹理映射等技术。目前VR中的虚拟场景的构造主要有以下途径:基于模型的方法和IBR(基于图像的绘制)方法两种。这两种方法都可以在3DS MAX中加以实现和验证,下面具体展开加以说明。

3. 1 基于模型的构造方法。3DS MAX的几何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(Subdivision Surface)。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。

⑴ 多边形建模。多边形建模技术是最早用的一种建模技术,它的思想很简单,就是用小平面来模拟曲面,从而制作出各种形状的三维物体,小平面可以是三角形、矩形或其他多边形但实际中多是三角形或矩形。使用多边形建模可以通过直接创建基本的几何体,再根据要求用修改器调整物体形状或通过使用放样、曲面片造型、组合物体来制作虚拟现实作品。多边形建模的主要优点是简单、方便和快速但它难于生成光滑的曲面,故而多边形建模技术适合于构造具有规则形状的物体,如大部分的人造物体,同时可根据虚拟现实系统的要求,仅仅通过调整所建立模型的参数就可以获得不同分辨率的模型,以适应虚拟场景实时显示的需要。

⑵ NURBS建模。NURBS是Non-Uniform Rational B-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4年来三维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他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;构造复杂模型时经常需要裁剪曲面,但大量裁剪容易导致计算错误;NURBS技术很难构造“带有分枝的”物体

⑶ 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的物体的光滑性。但由于细分曲面技术是一种刚出现不久的技术,3D Studio MAX R3对它的支持还显得稚嫩,还不能完成一些十分复杂的模型创作。

有了以上3DS MAX几种建模方法的认识,就可以在为虚拟现实系统制作相应模型前,根据虚拟现实系统的要求选取合适的建模途径,多快好省地完成虚拟现实的作品的制作。

在虚拟现实作品制作的时候应当遵循一个原则:在能够保证视觉效果的前提下,尽量用比较简单的模型,而且若能够用参数化方法构建的对象尽量用参数化方法构建,同时,在模型创作过程中,对模型进行分割,分别建模,以利于在虚拟现实系统中进行操作和考察。

对于复杂对象的运动或原理演示,我们可以预先将对象的运动和说明做成动画存为i文件,然后等待VR系统合适的触发,播放该i文件即可。

3.2 基于图像的绘制 (IBR),传统图形绘制技术均是面向景物几何而设计的,因而绘制过程涉及到复杂的建模、消隐和光亮度计算。尽管通过可见性预计算技术及场景几何简化技术可大大减少需处理景物的面片数目,但对高度复杂的场景,现有的计算机硬件仍无法实时绘制简化后的场景几何。因而我们面临的一个重要问题是如何在具有普通计算能力的计算机上实现真实感图形的实时绘制。IBR技术就是为实现这一目标而设计的一种全新的图形绘制方式。该技术基于一些预先生成的图像(或环境映照)来生成不同视点的场景画面,与传统绘制技术相比,它有着鲜明的特点:

⑴ 图形绘制独立于场景复杂性,仅与所要生成画面的分辨率有关。

⑵ 预先存储的图像(或环境映照)既可以是计算机合成的,亦可以是实际拍摄的画面,而且两者可以混合使用。

⑶ 该绘制技术对计算的要求不高,因而可以在普通工作站和个人计算机上实现复杂场景的实时显示。

由于每一帧场景画面都只描述了给定视点沿某一特定视线方向观察场景的结果,并不是从图像中恢复几何或光学景象模型,为了摆脱单帧画面视域的局限性,我们可在一给定视点处拍摄或通过计算得到其沿所有方向的图像,并将它们拼接成一张全景图像。为使用户能在场景中漫游,我们需要建立场景在不同位置处的全景图,继而通过视图插值或变形来获得临近视点的对应的视图。IBR技术是新兴的研究领域,它将改变人们对计算机图形学的传统认识,从而使计算机图形学获得更加广泛的应用。

3DS MAX在IBR中的应用是自然的,3DS MAX的出色的纹理贴图,强大的贴图控制能力,各种空间扭曲和变形,都提供了对图像和环境映照的容易的处理途径。例如,在各种IBR的应用中,全景图的生成是经常需要解决的问题,这方面,利用3DS MAX可以根据所需的全景图类型先生成对应的基板,比如,柱面全景图就先生成一个圆柱,然后控制各个方向的条状图像沿着圆柱面进行贴图即可。而且可以将图像拼接的过程编制成Script文件做成插件嵌入3DS MAX环境中,可以容易地生成全景图并且预先观察在虚拟现实系统中漫游的效果,这通过在Video Post设置摄像机的运动轨迹即可。事实上,目前已经有一些全景图生成和校正的插件。

在用3DS MAX为VR系统创作好模型后,结合VR系统的要求,看是否需要用诸如LOD(Level of Detail)模型,如果需要可利用MAX 自带的LOD插件直接生成对象的LOD模型,最后根据VR系统的编辑环境将模型输出为编辑环境所能接收的文件类型,如VRML或DXF 等格式的文件。

以上主要介绍了3DS MAX制作VR作品,下面再简单介绍一些3DS MAX 的另外的应用。

在VR系统中经常需要有视差和景深的立体视图,这可以通过在3DS MAX中设置双摄像机来模拟人的双眼来渲染立体视图对,这个需要调整双摄像机的相对位置,然后分别渲染不同的摄像机视图即可得到立体视图对,具体实现过程可参见文献〖2〗。

3DS MAX 是用C++语言和Open GL编写的应用软件,而且它提供的MAX SDK也是用C++编写的代码,我们可以很容易地用C++和Open GL结合MAX SDK实现我们的图形学算法,再把我们的算法作为插件嵌入3DS MAX环境中,而不用考虑物体模型的生成和处理的复杂代码,利用3DS MAX的渲染计时器可以方便地检验我们所编算法的效率和效果。

参考文献

1. 曾芬芳主编.虚拟现实技术.上海交通大学出版社, 19年第一版.

2. 黄心渊编著.虚拟现实技术与应用.科学出版社,1999年第一版.

3. Heung-Yeung Shum and Li-Wee He . Rendering with Concentric Mosaics.SIGGRAPH’99.

4. 张昀、徐自亮. 3D Studio MAX R3(上册).清华大学出版社,1999年第一版.

4. 3D Studio MAX R3 技术文档. Kinetix Company.

5. 鲍虎军,彭群生.浙江大学CAD&CG国家重点实验室.基于图像的图形绘制技术. 1998 第36期 技术专题版专题报道.

虚拟仿真的软件有哪些?

中国的虚拟仿真技术,严格来讲应该是从80年代初期开始,得到了质的飞跃发展。虚拟技术的出现并没有异味着仿真技术趋向淘汰,而恰恰有力的说明仿真和虚拟技术都随着计算机图形技术而迅速发展,在系统仿真、方法论和计算机仿真软件设计技术在交互性、生动性、直观性等方面取得了比较大的进步。先后出现了动画仿真、可视交互仿真、多媒体仿真和虚拟环境仿真、虚拟现实仿真等一系列新的仿真思想、仿真理论及仿真技术和虚拟技术。

随着国家教育政策对高校虚拟仿真实验项目建设的支持,目前国内做虚拟仿真软件的公司也如雨后春笋般应运而生。其中做的比较出色的有:东方仿真、润切尔、北京欧倍尔、南京药育等公司,都是研发仿真软件的公司,着重解决高等院校实验方案。北京欧倍尔公司产品和技术涵盖:化学化工、食品工程、环境工程、生物制药、工程力学、材料工程、电气工程等多个专业领域。开发了实验、实训、生产实习、半实物仿真工厂等专业化仿真教学平台,同时将3D技术、AR增强现实技术、VR虚拟现实技术应用于其中,并实现PC端、移动端、网络化等多维度操作,极大丰富了教学应用模式、应用场景,有效解决了教学过程中因时间、空间、教学等限制而造成的困扰和问题,为教育教学、人才培养提供了技术支持和保障,创造了条件和优势。

以食品专业为例,食品工程专业的学生需要到企业进行实习,然而在现实中,由于食品生产线制造、保养和维护成本十分昂贵,企业一般不会让实习学生在生产线上直接操作。三维工厂虚拟仿真则为高校提供了一条新思路。比如,奶粉生产虚拟仿真实验室可以逼真地模拟奶粉加工生产工艺的开车、停车、正常运行和各种事故状态。这种现代化的虚拟仿真培训,无需投料,没有危险性,节省了大量费用,也提高了培训效率。真正做到了把‘工厂’搬到学校,实现了教学与就业的零距离。其价值,远远超出学生到工厂观摩。

吐司面包加工虚拟仿真软件

浓缩果酱生产虚拟仿真软件

什么是数字艺术设计?

数字艺术是运用数字技术和计算机程序等手段对、影音文件进行的分析、编辑等应用,得到优异的升级作品,包括交互媒体设计、数字影像艺术、虚拟源现实设计、新媒体艺术等。

BOE画屏是数字艺术解决方案中的一个优异案例,搭载了京东方无损伽马显示自主专利技术,还原展示画作真实质感,具备防眩光、智能感光、智能匹配显示等优势。同时,BOE画屏将绘画与影像等艺术品数字化,是一个软硬融合的物联网集成应用平台,集艺术展示、欣赏和交易于一体,配以APP应用和云端数据库,根据个性化的需求进行不同主题风格、场景进行内容定制,也可将自己的个人作品推送至画屏终端,还可利用APP实时传输作品与他人分享。

数字艺术物联网产品——BOE画屏

数字艺术-让传统文化“活起来”

从数字艺术领域来看,无论是几年前的丝绸之路博览会的文物推广展,还是近期的中国优异经典故事连环画作品展”,都能够将文物、绘画、典籍等艺术品以数字化地形式呈现,还原其本真质感,助力中国传统文化“活起来”。

数字艺术让传统文化“活起来”

数字艺术解决方案-让购物空间更享受

在超零售领域,借助其磨砂显示、不反光、还原色彩等突出优势,BOE画屏可作为商品信息、菜单等呈现的载体,也可与任何店铺装饰风格结合,打造令顾客更享受的购物空间。

数字艺术让购物空间更享受

数字艺术解决方案-让家庭关系更亲密

在日常家居生活方面,画屏还可充当着家人之间的“社交软件”。无论与家人是否在一起,都能及时将看到的好作品上传,并进行实时分享,让家庭关系更亲密。

数字艺术让家庭关系更亲密

数字艺术解决方案-智慧教育让校园生活更丰富

在智慧教育领域,还可以图文、等数字化形式呈现校园历史、前沿科技、健康安全等信息,打造校园的“墙上媒体”和“第二课堂”。还可以应用于教室、走廊、图书馆等公共场所,助力构建数字艺术校园新生态,让校园生活更加丰富多彩。

智慧教育让校园生活更丰富

数字艺术的优势表现在艺术品更立体化,让装饰风格更现代化,让家庭和学校的生活更丰富化,数字艺术在商超零售、家居生活、智慧教育等众多物联网的细分领域已有广泛应用。

在校园多媒体的应用的上都有什么系统比较合适?可以说出具体案例

虚拟校园骑行:?虚拟自行车系统以虚拟漫游技术为基础,综合运用了传感器技术、DSP控制技术,用了多线程、非阻塞的数据实时通信技术,并通过立体显示等多通道交互技术实现了人在虚拟环境中的漫游,使参与者在由计算机构造的虚拟场景中获得了如同在真实环境中骑车的体验是把虚拟漫游技术应用于实际的一个有益尝试,应用前景十分广阔。

 电子百科全书: 电子翻书系统基于动作跟踪技术,适合任何投影机,液晶屏,LED大屏幕,等离子,数字墙等。 将翻书参与者的动作转换成图形图像互动反馈。 自带翻书效果运行流畅。

球幕教学系统:球幕放映设备用当今世界上技术含量最高、画格最大的70毫米15齿孔IMAX单机放映系统,它使用的70毫米15齿孔胶片画格是普通35毫米胶片的10倍,它独特的“波形环状”输片设计,把每一个画格牢牢地吸附在片门之上,使画面清晰稳定。

还有挺多的,想要了解更多,可以去华堂科技看看,现在智慧校园多媒体系统应用非常流行。

虚拟现实在生活中的运用

1、

虚拟现实技术在业的广泛应用,在图像和声音效果的包围中,让体验者沉浸在影片所创造的虚拟环境之中。在游戏领域也得到了快速发展,使得游戏在保持实时性和交互性的同时,也大幅提升了游戏的真实感。

2、教育

利用虚拟现实技术可以帮助学生打造生动、逼真的学习环境,使学生通过真实感受来增强记忆,相比于被动性灌输,利用虚拟现实技术来进行自主学习更容易让学生接受,这种方式更容易激发学生的学习兴趣。此外,各大院校利用虚拟现实技术还建立了与学科相关的虚拟实验室来帮助学生更好的学习。

3、工业制造

利用虚拟现实与增强现实技术可在半成品车上叠加图像,做到虚实测量,通过测量设计的产品与实际样车之间的关系,极大缩减了研发时间,减少了物理样机制作次数,降低了成本。

4、医学方面

机构利用计算机生成的图像来诊断病情。虚拟模型帮助新的和有经验的外科医生来决定最安全有效的方法定位肿瘤,决定手术切口,或者提前练习复杂的手术。

5、军事

将地图上的山川地貌、海洋湖泊等数据通过计算机进行编写,利用虚拟现实技术,能将原本平面的地图变成一幅三维立体的地形图,再通过全息技术将其投影出来,这更有助于进行军事演习等训练。

6、航空航天

利用虚拟现实技术和计算机的统计模拟,在虚拟空间中重现了现实中的航天飞机与飞行环境,使飞行员在虚拟空间中进行飞行训练和实验操作,极大地降低了实验经费和实验的危险系数。

百度百科—虚拟现实

虚拟仿真是什么意思?

简单来说,虚拟仿真就是利用计算机生成3D动态实景,对系统的结构、功能和行为以及参与系统控制的人的思维过程和行为进行动态性、逼真的模仿。

目前,各行各业都开始通过应用虚拟仿真技术节约成本、提高效率,并推动创新和发展。目前,常见的应用领域包括高校、职校教育和培训;化工、矿山、危化等高危行业作业;建筑工程与设计行业;医疗行业;汽车与航空航天行业;城市规划与交通;农林、畜牧养殖行业等等。

一、欧倍尔虚拟仿真在高校教育领域的应用举例:

1、物理虚拟仿真平台技术架构

北京欧倍尔物理虚拟仿真教学平台用B/S结构进行设计,使系统既能满足业务需求,又能适应将来发展需要,主要分为仿真学习模块、实验教学模块、仿真算法引擎模块三部分:

系统用CS、BS架构相结合的结构方式。通过BS架构用户访问管理平台,查看软件列表、课程列表等功能,统计学习记录、考试成绩等信息,启动3D仿真项目。3D仿真通过对数据库的访问来实现数据的同步、人机交互界面操作、智能评分和教师站管理,其中数据库的数据来源于机理模型的计算。

2、欧倍尔“元宇宙”校园建设方案

元宇宙+教学能大大提高效率,超越当前无法面对面交流的限制,让大家能够更好地与其他人沟通和互动或者更高维度的线上。带来的更丰富、更沉浸式的交互体验。

1、好友的立体交互+文明体系:支持用户在3D场景下向对面的人物进行打招呼和动作同步

2、数字人教学:信息录制成数字人代言语音解说或随课堂进行演播

3、开放软件创作:0基础下的教师软件制作能力与素材库

4、更高维度的网络教材和课程:PPT画面+音频++三维轨迹画面+仿真运行数据+立体教学互动信息

3、数字孪生类虚拟仿真软件

欧倍尔软数字孪生变电站虚拟仿真件,通过对电网数据集汇总,在虚拟世界中构建了一个与真实电网相同的数字孪生体,实现能对实体物理对象运行状况实时监控,此外,对数据的分析仿真,还能及时发现潜在的故障,从而做到及时修理,防患于未然。北京欧倍尔软件技术开发有限公司以电力系统中的变电站为对象,通过BIM技术与设备实时数据结合,构建与真实场景完全一致的数字孪生变电站。

二、欧倍尔虚拟仿真在高危作业领域的应用举例:

1、化工类虚拟仿真软件

北京欧倍尔化工虚拟仿真软件,运用虚拟现实技术模拟工厂环境和操作过程,最终构建了“3D虚拟现场站+中控室”相结合的模式。通过仿真技术将典型化工单元提炼出来,使学生不出校门,即可达到理论与实习相结合的模式,软件更集成了丰富的知识点,可巩固并丰富学生所学的理论知识。

2、矿山安全虚拟仿真教育培训系统

在紧贴国家方针政策标准,满足企业需求的总背景下,欧倍尔调研了大量企业及实训基地用户需求,并将其与应急管理部《矿山安全生产规划》相融合,在此基础上可提供一体化建设方案,旨在满足矿山智能化人才培养,以及矿山相关从业人员素质提升工程。充分发挥虚拟仿真和工艺流程建模技术优势,构建井上建筑物、机械设备和井下场景的竖井、巷道、水管和矿车等三维场景,根据从业人员或培训对象的培训需求进行交互式、分布式和沉浸式设计,突破了传统培训形式的限制,打造可视化、一体化、规范化矿山安全虚拟仿真教育培训系统。