数字媒体技术-毕业设计-论文

编号： 毕业设计说明书题 目：桂林塔山旅游3D项目虚拟展示 -穿山园旅游养生休闲区II 学院： 计算机科学与工程学院 专 业： 数字媒体技术 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 讲师 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2014年 5月 30日 摘 要摘 要随着计算机技术的迅猛发展，计算机已经成为人们工作、生活中不可或缺的角色，计算机技术的普遍应用，提高了人们的工作效率以及生活质量，其中计算机图形技术在实现3D虚拟漫游以及虚拟交互上起到了巨大的推进作用。本论文完成了桂林塔山旅游3D项目虚拟展示穿山园旅游休闲养生区的三维漫游动画设计，以及基于Unity游戏引擎的三维虚拟交互设计。论文共分为三个部分，论文首先介绍了虚拟展示的运用领域和发展前景，并对桂林塔山旅游3D虚拟展示项目进行概述，对于动画漫游以及虚拟交互的功能以及可行性进行简单分析和规划。其次，简单介绍了本课题的项目基础，其中阐述了项目中运用到的几个核心技术，比如建模技术、贴图技术、灯光渲染技术、以及视频剪辑和视频特效技术等，简单介绍了这几项技术运用到的软件，如Autodesk Maya，Autodesk 3ds Max，Adobe Photoshop，Adobe Premier，Adobe AfterEffect等。最后，详细阐述了本课题的制作步骤，从前期了解桂林塔山旅游3D项目收集项目资料，实地勘察环境制定设计规划图，模型建模，材质贴图，灯光特效等，到分镜头脚本制作，运用Lumion三维可视化软件进行渲染，通过后期制作片头和标题动画模板，进行后期动画镜头剪辑，将模型处理成简模，导入再进行视频剪辑和视频特效处理，实现了桂林塔山旅游穿山园休闲养生区的三维漫游动画以及基于游戏引擎实现了虚拟场景的交互展示两个版本的虚拟展示。在三维漫游动画中，人们可以透过整个穿山园休闲养生区的规划，分区域进行漫游。在虚拟交互设计版本中，通过手动控制，实现了虚拟场景漫游功能，用户可以利用鼠标键盘控制漫游视角，同时实现了小地图显示位置实时追踪等功能，交互展示显示系统运行模型逼真，运行稳定，流畅，地图导航清晰，运行效果良好。本论文通过对桂林塔山旅游3D项目虚拟展示穿山园旅游休闲养生区的漫游动画以及交互设计的制作过程的详细阐述，进一步介绍了如今计算机图形技术在虚拟展示领域的运用，从而了解了和掌握三维动画以及虚拟交互设计的制作的基本知识。关键词：桂林塔山旅游；三维漫游动画；三维虚拟交互；Maya；Unity；Lumion 摘 要Abstract With the rapid development of computer technology, computer has become the peoples work,life and an indispensable role in general, the application of computer technology, improve the efficiency of work and quality of life, including computer graphics technology in theimplementation of 3D virtual roaming and virtual interaction plays a tremendous role in.This paper completes the design of 3D animation of Guilin Tashan tourism project 3D virtual display - Mountain Park Tourism Leisure health district, and based on the 3D virtual interactive design of Unity3D game engine. The thesis is divided into three parts, firstly, introduces the application fields and development prospects of virtual display, and an overview of the Guilin Tashan travel 3D virtual exhibition project, analysis and planning for animation roaming and virtual interactive function and feasibility.Secondly, introduces the foundation of this topic, the key technology used in this project,such as modeling, mapping technology, lighting rendering technology, and video clips and video special effects technology, introduces the software to use these techniques, such as Autodesk Maya, Autodesk 3ds Max, Adobe Photoshop, Adobe Premier, Adobe AfterEffect etc.Finally, detailed steps of this project, Guilin Tashan travel 3D project project data is collectedfrom the early, field survey and environmental design layout, modeling, texturing, lighting andspecial effects, to the shooting script making, rendering the use of Lumion 3D visualizationsoftware, Through the post titles and titles animation template, late animation clips, will simply die modelprocessing, import and video clips and video effects processing, the realization of three-dimensional animation of Guilin tourism mountain park recreation area. And based on the gameengine can realize interactive virtual scene display, virtual display two versions. In the three-dimensional animation, people can through the whole mountain park recreation area planning,zoning of roaming. Park animation scene model atmosphere, exquisite, true to life likeness of character animation, video clips, smooth, strong sense of sound rhythm. The entire parkthrough the small map navigation, marked with the name of the area, and the regional location,animation roaming navigation clear thinking, good to visitors a panoramic view of the park andthe various functional areas. Walking with the king, from the perspective of alternate smooth and natural, and the caption navigation and small map navigation, so that visitors can enjoy with the lens forward, park scenery and not lost, visual effect is good. In the virtual interactive designversion, through manual control, realized the virtual scene roaming function, users can control the roaming view using the mouse and keyboard, while achieving a small map display functional location tracking in real time, interactive display display 目 录system operating model realistic, steady operation, smooth, map navigation clear, good operation effect.This paper elaborates on the Guilin tourism project 3D virtual display - Tashan Mountain ParkTourism Leisure health district, animation and production process of interaction design, further introduces now computer graphic technology in virtual display applications, so as to understandand master the basic knowledge of making three-dimensional animation and virtual interaction design.Keywords: Guilin Tashan travel; 3D animation; 3D interaction; Maya; Unity; Lumion目 录1 三维虚拟展示概述71.1 三维动画漫游概述71.2虚拟现实交互设计概论71.3三维动画技术应用的领域71.4虚拟现实交互技术应用的领域81.5选题的背景以及意义82 穿山园旅游养生休闲区虚拟展示项目分析92.1需求分析92.2功能分析92.3性能分析102.4可行性分析102.4.1技术可行性分析102.4.2 经济可行性分析113 穿山园旅游养生休闲区虚拟展示项目基础113.1制作中使用的软件113.1.1 Autodesk Maya 2012113.1.2 Adobe After Effects CS6113.1.3 Adobe Photoshop CS5123.1.4 Lumion123.1.5 Adobe Premier CS6133.2主要制作技术143.2.1 建模技术143.2.2 材质与贴图技术143.2.3 动画设置技术153.2.4 场景制作技术163.2.5 渲染技术163.2.6 图片处理技术173.2.7 视频编辑技术183.2.8 虚拟交互技术184 穿山园旅游休闲养生区三维漫游动画制作过程194.1前期准备工作194.2建筑建模214.2.1 建筑大致框架的制作214.3模型贴图与材质284.3.1 Maya中的贴图与材质284.3.2 Lumion中的贴图与材质294.3.3 Lumion中的地形材质314.3.4 灯光与光效334.3.5 Lumion动画渲染以及制作344.3.6 动画后期剪辑合成374.3.7 Unity虚拟现实交互设计的实现415 穿山园休闲养生区3D虚拟展示制作总结43谢辞44第 49 页 共 50 页 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸引言世界上第一部由全电脑制作的动画长片，以1.92亿美元的高票房，刷新了当时动画电影的记录，即玩具总动员，由皮克斯公司制作，该片也标志着动画电影真正进入了三维时代。CG为Computer Graphics 计算及图形的英文缩写，是以计算机为主要工具进行视觉设计，行业内习惯将利用计算机技术进行视觉设计和生产的领域统称为CG行业。直至90年代中期，中国的CG行业才开始进入快速发展的时期。由于经济水平和社会开放程度的迅速提高，成为了CG行业迅速发展的保障和动力。电脑已经渐渐普及，进入了千家万户，让普通老百姓与CG有了更加密切的接触。国外许多优秀的电脑游戏开始进入中国市场，以及更多的三维技术在好莱坞电影大片中的运用，使CG行业在中国发展注入了新鲜的活力，中国人对CG行业有了更深刻的了解。随着算机软硬件技术的不断完善更新及功能的日渐强大，三维计算机在商业中的运用逐渐扩大，不仅在游戏，影视作品中，还有广告，房地产业中的运用，使中国CG产业也逐步热火起来。国内的CG产业发展到今天，已经具有相当庞大的市场，CG人才的紧缺严重的阻碍了中国三维动画产业的发展，但中国的CG教育起步相对比较晚，人才缺乏的同时培养人才的进度较慢，又阻碍了产业发展。因此专业的技术培训显得尤为重要，各种技术培训机构在国内如雨后春笋发展起来，再加上国外大型公司的入驻，使得一些培训机构能够以大型集团行业的强大背景作为依托，教学与实训相结合，培养出了一定的高能力高素质的人才。如今CG产业在国内仍然有着巨大的市场需求，发展前景十分广阔，尤其是在虚拟展示，以及三维交互产品上，随着计算机图形技术与虚拟交互技术的更完美的结合，它一定能给了人们更加新奇的三维技术体验。1 三维虚拟展示概述1.1 三维动画漫游概述三维动画即3D动画，是随着计算及图形技术以及数字媒体技术，计算机硬件技术等近年来飞速的发展，而产生的一项新兴产业。三维动画漫游是指以模拟真实物体制作实景，并在虚拟的模型场景中进行漫游拍摄，从而制作出三维场景漫游的动画。虚拟模型场景的制作，即使用三维动画软件在计算机中模拟真实物体设计模型，设计者要根据自己的场景设计规划，按照物体比例大小制作符合实际比例的模型，将虚拟模型组合建立一个符合实际情况的虚拟场景。然后与拍摄实景相同，按照分镜头脚本设计虚拟摄像机的拍摄手法和拍摄路径。按照镜头脚本的需要，在摄像机经过的地方做上需要的效果，比如给模型添加材质，以及灯光效果，或者动力场等模仿实际的场景，设定好之后由计算机进行计算，从而达到真实场景的运动效果。最后通过渲染虚拟摄像机拍摄到的画面，后期编辑成为三维动画。1.2虚拟现实交互设计概论“从游戏到工具，数字技术正改变我们和其他事物之间的交互方式。数字产品的设计师不再认为他们只是设计一个漂亮的外观或者商业化的物体，而是设计与之相关的交互。 -IDEO创始人之一，交互设计之父比尔莫格里奇（Bill Moggridge) 。虚拟现实技术在20世纪80年代被提出，但由于硬件软件的发展限制，直到20世纪末才伴随计算机发展而兴起的综合性信息技术，虚拟现实交互设计融合了计算机图形学、多媒体技术、数字图像处理、显示技术以及网络并行等多个信息技术分支，它是通过计算机图形计算而生成的高技术的模拟系统，极大地推进了计算机图形，三维动画技术的发展。虚拟现实交互设计生成的视觉环境与音效都是立体的，音效是立体的，人机交互是便捷的，充满趣味性的，从前计算机与人之间枯燥生硬的只能通过鼠标和键盘进行交互的现状已经被大大的改变了，虚拟现实交互技术通过模拟现实场景，利用多种信息技术，使人在视觉、听觉、触觉上都有了更新奇的体验。它是目前备受人们关注及研究，开发与应用的热电领域，也是目前发展最快的一项多学科综合技术之一。1.3三维动画技术应用的领域计算机图形从进入中国市场来经过了几十年的发展，逐步发展成为拥有着庞大商机的热门领域，而计算机计算机图形图像技术经过及时年的发展，逐步发展为蕴藏巨大商机的热门领域，而三维技术则是这一领域中的重要技术，并逐渐成为虚拟现实、游戏、影视特技、影视广告设计、三维动画等技术中的重要组成部分。三维动画的应用领域还在不断的扩展，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；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，还有角色动画的制作，所有这一切，三维动画都能依靠强大的技术实力来实现。1.4虚拟现实交互技术应用的领域虚拟现实交互技术现如今的应用领域十分广泛，早期主要集中在军事领域、数据可视化、CAD工程设计、医学临床、多媒体远程教育、以及如今发展迅速的艺术创作和娱乐游戏方面。早在20世纪80年代，美国陆军就已经把虚拟现实交互技术结合到了军事作战演习的训练中去。它将分散在不同地点的坦克、车辆仿真器通过计算机网络联合在一起，形成一个虚拟的战场环境以进行各种复杂任务的训练和作战演习等，从而快速的分析出各种作战方案，比实地演练节省了很多时间和资源，此后军事领域虚拟现实技术，成为了技术前沿代表。而在医疗方面，虚拟现实交互技术也有很大作为，借助虚拟现实技术建立的虚拟的人体患者，医生可以通过一系列交互设计进入模拟的治疗事件，使医生更容易了解人体内部各器官的结构，还可以通过虚拟跟踪摄像，感觉手套等等，进行模拟手术，以应变真实场景中所发生的意外，提前为其提供解决方案，极大地减少了手术风险。现如今随着计算机的普及，虚拟现实技术更加平民化，已经被应用到人们生活中的各个领域，最常见的就是虚拟交互游戏，美国日本等许多优秀的游戏集团公司，推出了各种建立在虚拟现实交互技术上的娱乐游戏，如任天堂游戏机，以及同期的Xbox以及Play station3等，通过超越了鼠标键盘的操作体验，运用光线感知等技术操作，给虚拟游戏带来了全新的游戏体验。 1.5选题的背景以及意义塔山岛位于漓江风景核心区，由漓江和小东江两江环抱而成，北临訾洲公园，南至大洲岛，总面积1478亩。驻有穿山村委所辖的5个自然村，现有村民1079户，建筑物约22万平米，其“脏、乱、差”的现状与周边的景区和城市建设极不协调，道路、供电排水设施不全，生活生影响了桂林的旅游形象，因此，急需对其加以改造提升。通过对塔山岛进行旅游及市政基础设施建设，引入旅游购物、观光休闲、文化娱乐、高档宾馆、景观绿化等现代旅游业态，建设桂北民居风格特色街、风味小吃街，把塔山片区建设成为桂林旅游新区。而本课题桂林塔山旅游3D项目虚拟展示穿山园旅游养生休闲区是通过三维建模来模拟建设塔山岛穿山园区改造农民新村，旅游景区以后的秀美风光。随着三维动画技术的近年来的迅猛发展，通过三维建模技术可以较为真实的模拟真实场景，或是设计建设虚拟的现实场景，并通过一系列的计算机图形技术，模拟真实天气，阳光，山水等效果，达到通过计算机展示还未建设完成的现实场景的预期效果。在这个项目中还想通过虚拟现实技术，设计虚拟交互平台，能够使游客通过计算机虚拟现实技术，真正走入到旅游新区的场景当中。桂林塔山旅游3D项目虚拟展示穿山园旅游养生休闲区作品的完成及展示，具有重大的意义，能将即将建设成为桂林旅游新区的风光展示给人们，给予了人们不仅是视觉上的享受，还有更多对于新区改造的期待，并且能更有利的推动桂林塔山旅游新区的宣传工作。2 穿山园旅游养生休闲区虚拟展示项目分析 为了桂林塔山旅游3D虚拟展示项目最后的成品能够在力所能及的范围内向着所期望的结果发展，因此在进行3D漫游动画，以及虚拟现实交互设计制作之前，要对该作品进行细致的分析，其中包括需求分析以及可行性分析。通过分析才能进一步的了解在有限的技术能力范围之内所能满足的各方面的需求，从而达到理想的结果。2.1需求分析所谓“需求分析”，是指对要解决的问题进行详细的分析，弄清楚问题的要求。需求分析就是分析软件用户的需求是什么.如果投入大量的人力，物力,财力,时间,开发出的产品却没能实现它的价值,那所有的投入都是徒劳。需求分析之所以重要,是因为他具有决策性,方向性,策略性的作用,它在产品开发的过程中具有举足轻重的地位。需求分析是一项重要的工作，也是最困难的工作。桂林塔山旅游3D虚拟展示项目要达到的效果，即向人们展示即将改造的桂林塔山旅游新区的新面貌，通过3D动画漫游，展示它的区域作用，以及社区功能，并用视频特效表现桂林的优美山水等等，还能通过虚拟交互设计，让人们走入虚拟场景当中，更进一步的体会新区改造给旅游新区带来的无限活力。2.2功能分析功能分析是价值工程的核心内容，是对价值工程研究对象系统地分析其功能，科学的评价其重要性，通过功能与成本匹配关系定量计算对象价值大小，确定改进对象的过程。首先项目将通过视频展示桂林塔山旅游穿山园休闲养生区的鸟瞰规划，接着介绍各区域规划，小区规划，广场规划，商业区规划，社区规划等，在每个区域规划转换之前，会有小地图以及标题提示区块的名称以及作用，使观看者可以更直观清晰的了解到桂林塔山旅游穿山园休闲养生区的概况。第二，通过基于游戏引擎设计的虚拟交互平台，能够让人们如同走入场景中去，自行控制场景视角以及位置，真正的达到全方位展示新区的目的，同时还有更多体现人性化细节的小功能，如实时地图追踪等，以上介绍的功能，能让人们在短时间内，近距离接触桂林塔山旅游穿山园休闲养生区，展示桂林旅游新区的魅力，最终实现其宣传，以及导览的作用。2.3性能分析桂林塔山旅游3D项目虚拟展示穿山园旅游养生休闲区三维动画漫游短片作为一个导览式的作品，应结合真实的场景规划，尽可能真实的展示各细节情况。所以在场景中各模型会通过纹理贴图及配合适当的灯光，制作出更逼真的画面效果。镜头动画遵循常规思路，从小区的入口进去规划区，在进入到小区花园区，后来延伸至休闲养生区的其他几个规划区，公园、广场、商业区、社区功能区等等。2.4可行性分析在对作品进行了需求分析之后，要对其进行可行性分析。分析作品的市场需求，对其可实施力进行正确的评估。下面从技术可行性和经济可行性两个方面对制作桂林塔山旅游穿山园休闲养生区的虚拟展示来进行分析。2.4.1技术可行性分析对于桂林塔山旅游穿山园休闲养生区三维动画漫游的制作来说，通过三维建模工具，将前期做好的规划，建设成为虚拟的模型，然后通过贴图，灯光材质等技术，赋予模型真实感，最后进行漫游渲染，剪辑完成作品。三维建模工具使用了Maya2012，灯光以及贴图材质需要使用到的图片资料，通过Photoshop CS5处理，场景渲染使用了即时三维可视化工具Lumion，后期特效制作使用AfterEffect CS6以及视频编辑软件Premier CS6进行制作。其中Maya2012以及PS、AE、PR涵盖在本人大学四年的教学大纲内，对于软件的操作已经比较熟悉，而Lumion是在各类建筑漫游论坛中了解到的三维可视化工具，它拥有自己的模型库以及封装的图形渲染算法，是实时渲染更加快捷，这是通过各类书籍以及网上的教学视频进行学习的；第二部分是虚拟交互部分，使用的软件是Unity游戏引擎，这是一个强大的交互游戏制作引擎，也涵盖在本人的教学大纲内，其中一些功能的实现对于脚本的理解有一定的要求。综上所述，对于数字媒体专业四年的学习，本人的技术基础基本可以满足此项目开展的可行性。2.4.2 经济可行性分析 相对于三维漫游展示制作，漫游实拍场景显然花费的人力物力以及时间成本都要高很多。三维动画场景虚拟建设的成本显然比实际工程场景建设的成本是较低的，并且从制作周期来看，时间也相对比较短，能在实际场景建设之前就可以产出，甚至可以作为实际建设的导览。在制作过程中应用到的各种软件，目前在国内的网络环境中都可以从网上进行下载，而网上的各类基础的教程基本也是免费的，因此桂林塔山旅游穿山园休闲养生区三维虚拟展示项目在经济上是可行的。3 穿山园旅游养生休闲区虚拟展示项目基础3.1制作中使用的软件3.1.1 Autodesk Maya 2012Maya是1998年才推出的三维制作软件，同时也是美国Autodesk公司官方出品的三维动画软件。作为三维动画软件的后起之秀，凭借其强大的功能，深受业界人士的欢迎。Maya集成了Alias/Wavefront公司最先进的动画及数字效果技术。Maya除了包括一般的三维和视觉效果制作功能之外，还与最先进的建模、毛发渲染、运动匹配技术、数字化布料模拟等技术相结合。Maya影视广告设计、三维动画制作、电影特技、多媒体制作、游戏可视化等领域都有相当出色的表现。Maya以其完善的功能、极高的制作效率、极强的渲染真实感，加上拥有处理复杂模型、场景和动画数据的能力，在三维动画界造成了巨大影响，成为了目前进行数字和三维制作的首选工具。像已经被大家所熟知的玩具总动员、变形金刚等影片中的电脑特技部分制作都是由Maya来制作完成的。 Maya2012版本，即2012年推出的新版本，这一版本的意义重大在于全面改版了Maya的界面，由2009经典的灰白色界面，改成了深灰色界面，是视觉方面更加舒服，同时也是更多新功能的集合体，尤其是动画和动力学特效上的改进最引人注目的。Maya作为现在最为流行的顶级三维动画制作软件之一，国外绝大多数的视觉设计领域都在使用Maya，即使在国内该软件也得到了越来越多的应用。现在Maya已成为在很多的大的城市以及经济发达地区制作三维动画主流的主流软件。3.1.2 Adobe After Effects CS6After Effects ，用于高端视频特效系统的专业特效合成软件。它借鉴了许多优秀软件的的成功之处，将视频特效合成上升到了新的高度：Photoshop中层的引入 ，使AE可以对多层的合成图像进行控制，制作出天衣无缝的合成效果； 关键帧、路径的引入，使我们对控制高级的二维动画游刃有余；高效的视频处理系统，确保了高质量视频的输出；令人眼花缭乱的特技系统使AE能实现使用者的一切创意；AE同样保留有Adobe优秀的软件相互兼容性。After Effects CS6下文中将统称AE cs6，AE cs6版本是于2012年4月份由Adobe公司推出的，在继承了前面版本的功能外，最近加入了3D模块，实现真3D景深的制作，并且利用计算机图形技术把视频在硬盘做了暂存，可以实时快速修改图层，实现了后期效果实时预览的功能，极大地提高了AE使用者的工作效率。此外AE具备了Adobe公司所属软件的优点，出色的兼容性。可以很轻松地导入Illustrator跟 Photoshop的分层矢量图形文件；而Premiere的文件也能在AE软件中差不多100%的保留。而且比Premiere好的是，AE的优势在于影视作品的后期制作合成。在这个信息化的时代，互联网与各种多媒体设备也能给AE提供了更广阔的发展前景。3.1.3 Adobe Photoshop CS5Adobe Photoshop，简称“PS”，是由Adobe Systems开发和发行的图像处理软件。Photoshop主要处理以像素所构成的数字图像。使用其众多的编修与绘图工具，可以有效地进行图片编辑工作。ps有很多功能，在图像、图形、文字、视频、出版等各方面都有涉及。历来最受关注Photoshop CS5是Adobe公司的核心产品，Adobe也在2010年4月12日发布了其正式版。选择Photoshop CS5的理由不仅仅是它会完美兼容Vista和Windows7 ，更重要的是几十个激动人心的全新特性，诸如集20多个窗口于一身的dock、改进的消失点特性、占用面积更小的工具栏、支持宽屏显示器的新式版面、智能的滤镜、灵活的黑白转换、多张照片自动生成全景、更易调节的选择工具、更好的32位HDR图像支持，等等。另外，Photoshop从CS5首次开始分为两个版本，分别是常规的标准版和支持3D功能的Extended(扩展)版。Photoshop CS5标准版适合摄影师以及印刷设计人员使用，Photoshop CS5扩展版除了包含标准版的功能外还添加了用于创建和编辑 3D 和基于动画的内容的突破性工具。3.1.4 Lumion Act-3D于2010年底发布了这款实时3D可视化软件，他即将推出建筑可视化版本，在将来的建筑漫游领域将有更大作为。Lumion强大的实时3D渲染能力，可用来制作电影或者静帧的3D作品，其涉及到的领域包括了建筑的规划设计，以及现场演示，因为它强大优秀的渲染能力，能够实时提供优质的图像效果，把快速高效地工作流程结合在了一起，人们能够直接在Lumion创建自己的虚拟现实，通过自带的模型动画库以及天气系统更快的创建出需要模拟的场景，以及智能的动画和摄像机设置，使渲染制作影片比以前更加快速，可以说是建筑可视化效果史上一个惊人的产品。Lumion的便捷性在于，功能强大但是界面简洁易懂，新手几乎一天就可以上手，导入模型场景，进行地形设定，里面有强大的材质模块，通过简单的参数表现材质效果，虽然与更高级的三维建模模型对比来说，效果稍有欠缺，但能在实时渲染的环境下达到这个效果已经相当惊人。Lumion当中还有自己的模型库，所有模型都带有自己的材质信息，部分模型带有自己的动画信息，在Lumion动画模块中，可以进行影片制作，制作过程中可以运用库中自带的视频效果进行编辑，同时可以设置场景内模型的动画等，其功能运用多样性相当可观，最后在进行影片的渲染输出，动画制作相当简单高效。3.1.5 Adobe Premier CS6Adobe Premier 是由Adobe公司推出的最早的真正意义上的非编软件，真正做到了影片非线性编辑功能，以及极强的实时预览效果。它有着较好的兼容性，可以与Adobe公司推出的其他软件相互协作，共同完成视频编辑工作。它集成了视频制作的全套功能，由采集、剪辑、调色、美化音频、字幕添加、输出媒体视频、到视频DVD刻录的一整套流程，只要在Premier一个软件中，就能全部完成高质量的作品。Adobe Premier CS6 与以前版本最大的差别在于界面的改进，界面重新规划缩减了许多工作栏以及按钮去繁从简，推崇简约设计，但仍然集成了CS5中经典的水银加速引擎，即仅限于Nvida显卡配置的计算机使用的类似于GPU加速即渲染加速和运算加速原理的加速引擎，可以大大提高素材预览速度，使影片在使用了各种效果之后能在计算机中更加迅速的实时渲染输出。3.1.6 Unity3D众所周知Unity在游戏开发有着强大的能力，由其开发的游戏多为网络游戏以及角色扮演游戏，由国内游戏团队制作的PC平台上较为知名的大型游戏是新仙剑奇侠传OL以及游戏大国日本、美国开发的几款游戏，其画质一流画面精美程度不亚于现如今穿越火线、战地之王等主流第一人称射击游戏。Unity是由Unity Technologies开发的一个让用户可以轻松地创建游戏，如三维视频游戏，或者建筑可视化交互，实时三维动画等互动内容的并且兼容多个平台如windows，ios，以及Andrew的综合性游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。其中Unity3代表了一个质的飞跃，其内置的光照贴图、遮挡剔除、以及调试器和编辑器都经过了革新，其功能已经达到了不可思议的成都，用户可以获得卓越的性能体验。3.2主要制作技术3.2.1 建模技术建模技术是现今三维动画制作的基础之一，常用的三维动画软件都有自己独立的建模系统，如同Maya，3DMax或者犀牛，作为本课题的主要建模工具Maya具备了比较全面的建模方法，常用的包括Nurbs曲面建模，Polygon多边形建模，以及细分建模和雕刻建模，其中多边形建模在三维动画的角色建模上表现十分突出。本课题主要以建筑建模为主，主要采用曲面建模和多边形建模来完成。曲线建模这种建模方法是由多条样条曲线到曲面的建模方法，通过调整面的边界曲线来调整面的形状，它所建立的曲面有极好的平滑过渡性，对于建筑的平滑延展的细节特殊造型有很好的表现力；多边形建模是由基本的多边形，经过编辑点和边的位置来调整整个多边形的形状，对于复杂但又整齐的建筑结构有很好的表现能力。Maya模型制作要点：（1） 根据模型特点选择适合的建模方式。比如需要建立复杂结构的角色模型或者生物模型，建议使用多边形建模，多边形建模的点，边，面控制等容易达到发杂结构的效果；而进行带有光滑曲面结构，延展性较好的模型建模时候，最好采用曲线建模，能够使物体的表面看起来光滑整洁，在调整外部造型的时候不易产生凹陷或褶皱等，适用于工业产品外观制作。（2） 模型制作要注重比例。当进行模型制作时，要注意整个场景中所有模型的比例，比如建立一辆车的模型，首先要注意车身自身的比例，这时可以设定车的某一个部件为标准比例，如车胎的比例为1，那么车身高度则为3或3.3，Maya建模中有一个缺陷，即矢量单位是相对的，而不是绝对的，所以在进行建模的时候，要设定一个物体为基本单位，这样在建模的时候才能把握好物体的比例。（3） 模型布线要科学合理。这里指的是多边形建模，在进行多边形建模的时候，复杂的结构造型是通过逐渐增加多边形上的循环边来控制更多细节而达到复杂造型的目的的。而为什么要科学布线，因为在预设多边形创建中，默认四边形为标准面，在增加边的时候最好采用增加循环边，这样才不易产生三角面。因为在Maya中，制作动画对于多边形面的控制，默认是通过四边形的四个顶点来控制的，所以建模当中布线的科学合理能够避免产生过多的三角面，保持点、线、面的干净整洁，在后期制作动画的时候，才不会产生计算上的错误。（4） 合理规划模型分组。因为整个场景当中的模型零部件很多，对于模型合理命名和分组也相当的重要，同一个物体的零部件打组，这样在后期制作场景当中比较方便，也不会使模型遗失零部件。3.2.2 材质与贴图技术三维建模中的材质与贴图技术是指物体的表面的一种特性，材质决定了这些面在着色时的不同特性，比如颜色即反射光线、光亮程度、自发光或者不透明度等等，而贴图顾名思义是指利用一张处理好的图像，粘贴到三维物体的表面，使其看起来是物体本身的颜色和纹理。材质与贴图技术发展到今天，已经不仅仅限于颜色、光亮度的表现上面，更多的是细节纹理和凹凸纹理的表现。现如今，贴图纹理技术与渲染技术结合，在通过计算机的图形计算，在三维模型没有细节的情况下，通过材质贴图信息，为三维模型增加纹理信息，比如制作一个树皮的材质纹理贴图，在材质信息中导入树皮凹凸信息的贴图即bamp凹凸贴图，通过渲染计算机计算渲染生成图像后，就会看到原本光滑没有细节的三维图形上出现了凹凸细节，这种贴图技术为使用者在表现模型细节方面带来了很大便利，可以减少模型建模细节而通过贴图来展示，大大减少了建模实时渲染的计算机运行负荷。最后材质贴图中还有一项贴图烘焙技术，因为每一张贴图在进行渲染时，都是独立计算场景中的光线在贴图上造成的颜色、漫反射、折射以及发光度、透明度信息等等，而贴图烘焙能见模型与模型之间的光影关系通过图片信息的方式变现出来，形成一种新的烘焙贴图，将这种贴图贴在物体上，得到一个虚假的光影效果，不需要计算机进行光影计算，大大减少了计算机的渲染负荷，maya中的烘焙贴图有acc、ao贴图和转换贴图、高光贴图、固有色贴图等等。在本课题中运用的到了bamp凹凸贴图的技术，在表现建筑屋顶的时候，由于古风建筑房顶的琉璃瓦片细节较多，模型制作起来比较耗费精力，于是在这个部分采用了凹凸贴图技术，在利用maya的hypershade材质编辑器中的节点编辑为其添加颜色贴图，以及凹凸贴图的等贴图信息，在模型渲染时，就会产生凹凸效果。3.2.3 动画设置技术目前maya中的动画制作有两种方式1.即插入关键帧，2.MEL语言脚本控制。关键帧动画即给场景内的物体设置关键帧，通过关键帧的矢量记录，来制作比较简单的，物体移动的动画，这一个动画制作方式，比较常用在三维漫游动画的摄像机漫游设置上。用这个方法就可以控制摄像机的漫游路径，根据分镜头脚本设置摄像机路径，分镜头渲染，就可以达到现实中拍摄分镜头的目的，简单而快速。当然，关键帧动画也可以实现复杂的角色模型动画中，但仅限于较短的，段落性的动画，比如角色的微笑，行走两步，或者举手抬手的动作，这些都可以通过调整模型并且设置关键帧来完成。同时maya还有一个动画编辑窗口，在这个窗口中会显示所选中物体各个矢量的动画信息，选中某个矢量就可以进行复制或者循环等编辑。但是关键帧动画只是简单的记录某个模型或者某个控制器的矢量位移信息，要制作完整的模型动画，只使用设置关键帧动画工作量是以几何关系倍增的，根本不可能，所以必须要利用Maya中自带的MEL脚本信息，由计算机进行计算来制作模型动画。MEL脚本是80年代兴起的一种制作三维动画的脚本语言，它的是利用了内部设定指令，通过脚本调用指令并赋予模型，而对模型进行脚本控制的，在maya的角色模型动画中被广泛运用。在本课题中有涉及到简单的摄像机漫游动画，和人物动作动画。摄像机漫游动画毫无疑问使用了关键帧动画，简单快速地设定了摄像机漫游路径；而人物角色动画比较麻烦，建立好角色模型之后，要对其进行多边形面的筛查，有三角面等影响动画控制的面要及时修改。然后按照人体骨骼模型进行骨骼装配，再将骨骼蒙皮，即把模型绑定到骨骼上面，使得骨骼能够控制模型，这样在对骨骼进行动画脚本编辑的时候才能控制模型。当设置完骨骼动画脚本时候，还没有完全完成。骨骼对于模型的控制，还有一个比较重要的参数，叫做蒙皮权重，即骨骼对模型的控制系数，最后是落在控制当前面的四个点上。权重值分为0-1，当这个值为1的时候，这个点就和骨骼的动作完全一致。当制作骨骼蒙皮的时候，模型是自动为就近的骨骼分配控制点，因为手工创建模型和骨骼会有一些别差，在控制的时候会出现一些不符合实际的情况，特别是手臂、膝盖、肩颈的需要弯曲运动的地方，所以还要进行骨骼蒙皮权重的调整，这是一个精细的工作。3.2.4 场景制作技术场景制作技术，即除了具体事物的模型之外的坏境也是由模型组成的，由这些没有单位的模型比如地形，河流，天空，雨滴等组成的，就是环境场景。也可以分为两个部分，效果要素和物质要素，效果要素同时也可以归类到特效技术当中，因为有很大一部分效果要素是在渲染的过程中才能够体现出来，目前的硬件水平可能还无法达到实时渲染的效果。在本课题中是利用Lunion制作场景，这是一个3D实时可视化软件，其场景制作的强大之处在于，它建立了自己的模型库和一个天气系统，即上述的物质要素和效果要素。Lumion的模型库中大部分模型都已经带有自己的材质信息以及动画信息，并且发型公司已经对这些信息进行了打包封装，使其在进行实时可视化的渲染时不必进行运算，能够快速的给用户提供动画以及渲染效果。这个软件还有一个独特的系统就是天气系统，其中阳光的光效，云层的分布，雨滴的运动，碰撞等等都已经拥有自己独特的运算系统，能够实时的显示这些效果要素，使三维动画制作者极大的缩减了场景建设的时间和经历。3.2.5 渲染技术三维动画制作达到动态的效果，这需要在三维动画制作软件通过渲染场景动画来完成的。渲染是指根据物体材质的贴图信息、三维场景的设置、灯光、粒子效果等，由程序通过信息计算绘出一幅完整的画面或一段动画。许多图形软件中除了自带的渲染器外，还有RenderMan、Mental ray、V-ray等渲染器可以通过渲染接口对软件的三维场景进行渲染。渲染的过程是将场景中的三维造型以及赋予物体的材质贴图和灯光阴影明暗程度等信息通过程序计算绘制完成动画过程。MentalRay是业内著名的渲染器之一，它对于光的折射和反射渲染尤为突出，由总部设在德国的mental images公司1989年正式发布。从发布一直到现在由于该渲染器功能不断完善提高，得到了大量用户的拥护和广泛的技术支持，这样使他一直处于三维动画渲染器的领先地位。许多好莱坞大片场景中，都使用他来渲染，它对于光的表现能力已经到了令人叹为观止的成都。使用MentalRay渲染器能实现一流的电影、游戏、建筑渲染效果。特别是对于逼真场景，带有粒子特效以及光效的显然质量要求极高的电影特效领域MentalRay更是备受青睐。MentalRay渲染器可以很好的实现反射，折射，焦散，全局光照明等其他渲染器很难实现的效果。并且Mental ray在置换贴图和运动模糊的运算速度上也远远快于Maya中默认渲染器。想要得到三维动画的画面必须要经过动画渲染这一不走。而且最后想得到动态或者静态的动画，都要经过渲染这一步。渲染由渲染器实现，而渲染器有光线跟踪方式(Raytracing)、线扫描方式(Linescan如3dsMAX内建的)等，如果想要得到比较好的渲染效果，那么起渲染时间肯定也要相应增加。现在市面上比较好的渲染器有皮克斯公司的RenderMan(Maya软件也支持RenderMan渲染输出)和Softimage公司的MetalRay。渲染输出时可以以序列帧的方式储存，也可以直接渲染视频文件，而在Maya中的输出渲染，个人比较推荐渲染输出序列帧，因为即使在渲染过程中发生错误，也不易导致视频文件出错，可以保留已经渲染的序列，节省渲染的时间。而本课题中，大部分是使用Lumion软件进行动画渲染，因为是3D实时渲染可视化软件，所以此款软件对于显卡的要求比较高，但是也因为其高质量的实时可视化效果，为动画制作带来了很大便利。在Lumion中自带了自己的动画录制系统，它相较于上述专业3D建模工具的动画渲染不同之处，它采用自己的渲染器，对于材质真实感表现不如上述几种渲染器，但是由于其设置动画镜头以及丰富的视频编辑预设特效，深受建筑漫游用户的追崇，他的动画系统只需要在第一帧位置确定镜头，以及最后一帧位置确定镜头，即形成了记录关键帧的动作，同时实施可视镜头运动轨迹，是动画渲染更加高效。3.2.6 图片处理技术图片处理技术，即利用专业的图片处理工具，对图片进行缩放，或者提取加入图片内容的简单的处理图片的技术。更专业的图像处理技术，是利用了图像内储存的数字信息，利用数字技术对图像进行计算和分析，然后提取所得到的结果的技术。而本课题中引用到的技术，仅仅是通过Photoshop软件对一些图像进行处理，使其达到材质纹理贴图的需求。例如，建立一个角色贴图时，要将人物皮肤，毛发，眼睛，以及衣服等贴图合成在一张贴图上，就需要导出模型uv，根据uv来进行贴图的拼接，把上述部位的贴图按照导出uv图对其拼接，大大缩减了渲染贴图的成本。当贴图需要制作一张bamp凹凸贴图的时候，首先需要将原帖图按照模型uv拼贴好，再提取它其中的灰度信息，制作一张只有黑白两色的贴图，再导入三维建模软件中，设置bamp凹凸贴图节点中，进行调整，从而得到贴图信息。3.2.7 视频编辑技术视频是多幅静止图像即序列帧与连续的音频信息在时间轴上的同步运动的混合媒体，多帧图像随着时间的变化而产生运动感，因此，视频也被称为运动图像，按照视频的储存与处理方式的不同，视频也可以分为模拟视频和数字视频。其中模拟视频是以连续的模拟信号的方式储、处理和传输视频信息的，其所用的储存介质和设备都是模拟的。比如胶片，光纤等。在此重点介绍数字视频，因为三维动画从图像信息到图像采集，都是由数字信息完成的。数字视频是以离散的数字信号方式表示、储存、处理和传输的视频信息，所用的储存介质、处理设备以及传输网络都是数字化的，它具有以下几个特点：1 以离散的数字信号形式记录视频信息；2 用逐行扫描方式在输出设备上还原图像；3 通过数字化宽带网络传输；4 储存在数字存储媒体上；5 可以用数字化设备编辑处理，即本课题用到的非线性编辑软件进行编辑；视频的内容编辑主要包括插入和裁剪视频片段，一般情况下真实采集的视频信息都带有音频，故可以同音频一起处理，但本课题中，由三维建模软件渲染出来的视频片段都没有音频信息，需要后期再加工上去，所以这里暂不讨论音频信息的编辑方法。视频除了剪辑方法以外，视频的效果处理在现在的非线性编辑视频处理软件中的预设已经相当成熟，即对现有的视频图像通过添加适当的艺术效果和特技镜头，刺激人们的视觉感官以达到准确放映内容，和渲染夸张意境的效果。视频效果伴随着音频的编辑，而且音频效果与视频效果相适应，相互配合与衬托能达到更好的视觉与听觉效果。视频的输出形式有两种1，直接输出压缩的视频文件，如AVI、MPEG、MPV等格式，将来可以利用这些压缩的视频文件制作VCD、DVD光盘，或者作为网络传输的流媒体视频；2、直接输出到数字录像到保存。3.2.8 虚拟交互技术虚拟现实交互技术即是人机交互技术而衍生出来的一项新兴技术，它把人与机器简单通过鼠标和键盘控制已经丰富化到现如今的可以通过手柄，遥控杆，或者感知手套等等与虚拟现实进行交互，这项技术已经可以把虚拟的物体变成我们通过一定的器械能够触及的东西，可以推、抓、甚至挤压他们。他能在相互空间中俘获真实物件并且李松三维建模的高仿真显示效果进行虚拟克隆，通过这项技术，人们可以在虚拟世界中实现很多新奇的体验，缩短生活中重要人员、地点和活动之间的距离，比如在虚拟空间见面和触摸等等。而本课题中只是学习制作了虚拟交互技术比较基本的部分，即通过对鼠标键盘的设定，建立起人与虚拟创建的场景交互，使人能够体会到漫游在虚拟场景中的感觉。本课题在基于游戏引擎建立的虚拟场景的展示，用户将可以通过鼠标、键盘灯简单操作，就可以遍历建立的虚拟场景，如从小区入口进入小区，可以游览小区的设施以及风景，并且通过鼠标和键盘控制视角，附带整个场景地图等等，在新区建成之前，游客即可以通过这个虚拟交互平