浅析照片级渲染技术在三维动画中的应用毕业论文.doc
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1、浅析照片级渲染技术在三维动画中的应用作者姓名:李耀锋专业名称:艺术设计 指导教师:杨玉权 王练 摘 要三维动画是指使用电脑软件制作出的立体虚拟影像,又称3D动画,是近年来随着计算机技术的迅猛发展而产生的一项新兴技术。在3D技术日趋成熟的今天,3D动画已广泛应用于日常生活中的各行各业,如建筑,室内设计,影视动画,游戏动画等。因为这一技术应运而生了一款功能强大的3D制作软件,它就是3Ds max,随着该软件版本的不断更新升级,在软件内部算法和功能上与低版本比较有了明显的提高,使它成为了一个巨大的三维动画创作平台。由于3D MAX的出现,这几年制作三维动画和学习三维的人日益增多,且电脑硬件水平的日益
2、更新,三维动画的制作已不再是大电影厂和专业影视制作公司的垄断的专利,三维动画的制作技术趋势已由高端过渡到中低端。本文将通过对3D动画短片的制作过程的详细的介绍,其中主要介绍在3Dsmax中Vary的写实渲染技术,从而了解并认识“照片级”渲染技术。使其灵活运用在日常动画创作中。为人们创作出更加贴切的视觉享受关键词:三维动画 写实渲染 Vary Abstract3D animation refers to the use of computer software to produce three-dimensional virtual image is an emerging technology
3、 in recent years, with the rapid development of computer technology, also known as 3D animation. 3D technology matures, 3D animation has been widely used in all walks of life in their daily lives, such as architecture, interior design, film and animation, game animation. Because this technology came
4、 into being a powerful 3D authoring software, it is 3DS MAX, as the version of the software upgrade, internal algorithms and functions in software has been significantly improved as compared with the lower version, it became a huge three-dimensional animation platform.Due to the emergence of 3DsMAX,
5、 3D animation and three-dimensional learning growing number of increasingly update computer hardware level, three-dimensional animation production is no longer the monopoly of the big film studios and professional film and television production company patent, 3D animation production technology tren
6、d has been the transition to high-end to low-end. Detailed description of the production process of 3D animation clips which mainly introduces Vary on the 3Dsmax on realistic rendering technology, in order to understand and recognize the photo-rendering technology. Make it flexible use in day-to-day
7、 animation. Visual enjoyment for people to create a more appropriateKeywords: 3D animation ,Realistic rendering ,Vary目 录摘 要IAbstractII目 录III前 言41认识三维动画及其照片级渲染技术51.1三维动画51.2照片级渲染技术的定义72照片级渲染技术在三维动画中的应用92.1 照片级渲染技术的特点与优劣92.2 实现照片级渲染的技术手段102.3 对照片级渲染技术应用的思考123照片级渲染技术在毕业设计中的具体应用133.1 毕业设计简介133.2 照片级渲染技术
8、在毕业设计中的具体应用14总 结18致 谢19参考文献20前 言动画是一种老少皆宜的艺术形式。它有着悠久的历史。比如我国民间的走马灯和皮影戏,可以说是一种古老的形式。古老的人类就有一种表现动态形式美的欲望。当然真正意义上的动画是在电影摄像机出现以后才发展起来,这其中经历了一个相当漫长的探索过程。而现代科学技术的发展,又不断为动画注入新的活力。现代的动画,已经发展为不仅仅是一门艺术,一种新的产业,而是一门新兴的综合性科学。随着人们生活水平的不断发展,社会文化程度的不断提高,人们在追求物质上的满足的同时,更加渴望能够得到更高层面的精神需求。因此人们对电视、电影、综艺节目、广告等的要求就越来越高。所
9、以我们才常常听到观众评论某些电影场景好假之类的声音。相对比的电影超级战舰阿凡达变形金刚等影片,听到的都是人们的称赞声。为什么这些票房过亿的电影这么受人们欢迎?原因就在于这些大片背后有个强大的三维场景制作团队,他们可以把导演拍摄得很普通的一部片子通过一些三维技术变得写实、炫丽。无论在剧情上还是在视觉、听觉都让观众有一种非凡的体验。从而让荧幕前观众有身临其境的感觉现在我国也越来越重三维动画的制作,大大小小的影视公司、广告公司如雨后春笋的发展起来。电影,广告,游戏,电视包装和品牌设计等都离不开三维动画制作。其中三维动画制作可以完成人类不能实现或者难以实现的事情。从而大大减轻制作成本。在我国动画产业的
10、供给与需求却有着巨大缺口。再如此广阔之市场背景下,动画产业势必会成为我国新型产业的一大增长点。小镇故事,针对动画短片的制作过程中所需要的知识,进行场景设定与三维技术结合研究,详细讲述其材质贴图与三维渲染的内在联系,深入介绍照片级渲染技术的原理,同时针对三维和渲染与合成在制作过程中要注意的一些事项。1 认识三维动画及其照片级渲染技术1.1 三维动画三维动画又称3D动画,是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界,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
11、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。三维动画发展到目前可分为三个阶段: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(1995年由乔布斯领衔的皮克斯玩具总动员标志着动画进入三维时代)。在这一阶段,皮克斯/迪斯尼是三维动画影片市场上的主要玩家。(如图1.1)图1.1 海底总动员剧照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,三维动画从“一个人的游戏” 变成了皮克斯和梦工厂的“两个人的撕咬”:梦工场有怪物史瑞克,皮克斯就开一家怪物公司;皮克斯搞海底总动员(如图1.2),梦工
12、场就发动鲨鱼黑帮。图1.2 海底总动员从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,三维动画演变成了“多个人的游戏”: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。至于梦工场,则制作了怪物史瑞克3。而日趋成熟的三维动画技术则在接下来大批量、高技术的应用在电影领域。例如2012。相对于摄像机实拍,三维动画有其独特的特点。例如:能够完成实拍不能完成的镜头、制作不受天气季节等因素影响、可修改性较强、能够为所表现的产品起到美化作用等。但其劣势表现在:对制作人员的技术要求
13、较高、制作周期较长等。现在市面上主流的三维设计动画有3D Max MAYA Cinema 4D等。其中3D Max简称max。(如图1.3)由国际著名的Autodesk公司的子公司Discreet公司制作开发的,它是集造型、渲染和制作动画于一身的三维制作软件。从它出现的那一天起,即受到了全世界无数三维动画制作爱好者的热情赞誉。当前,它已逐步成为在个人PC机上最优秀的三维动画制作软件。而3D max与Vary渲染器的结合更是让该软件如虎添翼。VRay是由chaosgroup和asgvis公司出品一款高质量渲染软件。Vary是目前业界最受欢迎的渲染引擎。总的来说:三维动画技术利用PC计算机来模拟真
14、实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性,目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。图1.3 3Dmax操作界面1.2 照片级渲染技术的定义渲染(Render)在电脑绘图中,是指:用软件从模型生成图像的过程。模型是用严格定义的语言或者数据结构对于三维物体的描述,它包括几何、视点、纹理以及照明信息。图像是数字图像或者位图图像。渲染这个术语类似于“艺术家对于场景的渲染”。另外渲染也用于描述:计算视频编辑文件中的效果,以生成最终视频输出的过程。 渲染是三维计算机图形学中的最重要的研究课题之一,并且在实践领域它与其它技术密切相关。在图形流水线中,渲染是最后一项重
15、要步骤,通过它得到模型与动画最终显示效果。自从二十世纪七十年代以来,随着计算机图形的不断复杂化,渲染也越来越成为一项重要的技术。渲染的应用领域有:计算机与视频游戏、模拟、电影或者电视特效以及可视化设计,每一种应用都是特性与技术的综合考虑。作为产品来看,现在已经有各种不同的渲染工具产品,有些集成到更大的建模或者动画包中,有些是独立产品,有些是开放源代码的产品。从内部来看,渲染工具都是根据各种学科理论,经过仔细设计的程序,其中有:光学、视觉感知、数学以及软件开发。本文所要阐述的“照片级渲染技术”的精髓与要义就是在于此处。首先照片级渲染技术要有超写实的风格。并且“照片级渲染技术”能使在三维软件中构造
16、出来的虚拟场景经过渲染输出后看起和现实中没有什么两样。甚至赋予这些虚拟物体“生命”。给人们带来真实感。并且“照片级渲染技术”对三维场景中的灯光、材质、贴图。都有着较高的要求。“照片级渲染技术”是在整体把握画面的同时,更强调对微观世界的理解,侧重质感和细节的表现。通过深入表现,可以达到和照片一样真实的画面效果。(如图1.4)当前设计业界存在各种各样的表现风格,有崇尚手绘的,有崇尚艺术感的,也有崇尚写实感的。“照片级渲染技术”具有更强的视觉冲击力,能更真实地表达设计意图,可以更好地起到沟通作用。图1.4 照片级渲染2 照片级渲染技术在三维动画中的应用2.1 照片级渲染技术的特点与优劣本章节主要谈论
17、照片级渲染技术的特点与优劣。谈起照片级渲染技术,我们不得不要提到Vary渲染器。因为本次谈论的照片级渲染技术主要是依托Vary渲染器来实现的。现代的人精神物质生活越来越加丰富,因此人们对精神生活要求更高。人们也开始越来越多的接触到艺术品。普通人群的艺术素养也在不断的提高。人们也有自己评判标准。例如某位画家在博物馆或者文化馆举办一场画展,画展面对的观众大部分都来自普通人群或者大众消费者。那么大众消费者评判此次画展的好坏是什么呢?普通人群由于没有过高于素养,挂在墙上的画画的像与不像便是他们评判他标准。画的像了,画的生动了。就是好画。在例如某位印象派画师在艺术圈和收藏圈是泰斗级人物,但是他的作品在网
18、上却受到的是另一番品论。甚至不免“我小学就是这个水平”等嘲讽的评论。而照片级渲染技术便恰恰是这一点上迎合的大众的消费胃口。顾名思义“照片级渲染技术”便是能渲染出超写实的图片。在把握全局的同时能深度体现出画面中的细节,深度体现出画面中的材质,光感。用最真实的画面呈现给人们。照片级渲染技术虽然能够呈现给人最真实的感觉。却只小部分应用与一些单帧作品中。例如:室内效果图。产品展示等。在三维动画中却并没有广泛应用。当然除了几家世界顶级影视公司。这其中的瓶颈便是对PC计算机的高要求。在我国三维制作技术人员大多集中于小型工作室,能够提供独立的渲染工作站的公司少之又少。而这部分人们所使用的计算机设备不够先进,
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