计算机三维动画在工程设计的应用

 1前言
三维动画又被称之为3D动画，是随着计算机技术的发展而发展的，现在已经广泛应用于各领域，极大的提高了各行业的工作效率。在工程设计领域，三维动画就受到了广大设计师的推崇。下文就围绕三维动画在工程设计中的应用进行分析。

2三维动画的概述

2．1三维动画的定义
三维动画又被称之为3D动画，它是随着计算机技术的不断发展而逐渐衍生出来的一门最新的技术。在制作过程中，主要是通过利用三维动画软件，来在电脑中建立一个虚拟的世界，设计师再以这个虚拟的三维世界为基础，根据表现对象的具体状态来建立模型，然后再根据相关的要求来对以下几方面参数进行设定，(1)模型的运动轨迹;(2)虚拟摄像机;(3)其他动画参数。最后，再根据具体的要求，来为模型赋予相应的材质，并且打上灯光。当这一切都完成之后，再让计算机进行自动的渲染，以生成最后的画面。
2．2应用范围
三维动画技术能够对真实的物体进行模拟，故此被许多行业所广泛应用。因为三维动画的以下几方面特性［1］:(1)精确性;(2)真实性;(3)无限的可操作性。被应用于以下诸多领域:(1)医学;(2)军事;(3)工程设计;(4)军事;(5)娱乐等。在影视广告方面，三维动画技术给观众营造了一种真实的氛围，因此受到了许多观众的喜爱。三维动画可以用于特效制作、建筑、角色动画等方面。

3三维动画在工程设计中的应用

在工程设计中，三维动画在其中有着重要的作用，能够将项目工程的设计具体化、真实化，使人们能够直观的了解到工程竣工后的具体状况。在工程设计制作流程中，包括建筑设计、结构设计、水电设计等，在建筑设计中，效果图设计是其中的重要组成部分，效果图就是用三维动画软件3DMAX所制作出来的，下文就围绕效果图的制作步骤进行简要的说明。
3．1前期策划
在制作建筑效果图之前，一定要做好策划以及设计工作。如，整个工程的主体需要表现什么样的效果，整体的效果想如何表达，哪些部分要进行细致的表现，视觉效果等等，这些都需要进行提前的策划，不做好这些方面的工作，那么后期的制作也就很难开展。
3．2建立模型
当前期准备工作完成之后，接下来要做的事情就是建模，在效果图设计中，建模是非常重要的一个环节，对整个工程的后期表现有着直接的影响。建模也就是对工程的建筑主体进行建立，根据建筑工程的设计要求，将图纸上的内容表现到效果图之中［2］。例如，在建筑工程设计中，往往要提前与业主进行沟通，了解业主预期效果，然后再在图纸上将其表现出来，将建筑图的正立面、侧立面以及背立面大致的表达出来，然后效果图设计师再根据建筑设计师的设计图用3Dmax软件来进行展现。在这个过程中，需要建筑设计师与效果图设计师进行相互的交流与沟通，当然也有人身兼两职，对工程主体模型的建立进行细致的讨论，大到工程的整体造型，小到工程的线条设计、门窗的材料设计等，都需要进行不断的讨论，方可建立出较好的模型。
3．3动画设置
在模型完成之后，就需要对摄影机进行调整，要按照脚本的设计进行调整，如果在场景之中，仅仅只有主题建筑物之时，那么就需要将摄影机进行提前设定，然后再对其他的动画物体进行设定。摄影机的调整在整个效果图的制作中也非常关键，摄影机角度调节的好坏，会直接影响到效果图的表现效果，因为摄影机的角度，会给整栋建筑不一样的感觉，往往能够起到画龙点睛的作用。
3．4贴图
当模型的动画完成之后，那么就要为模型赋予相应的材质，进行材质贴图，使模型变得更加真实。所谓材质，指的就是材料的质地，就是将模型的表面变得更加的生动、更加的真实，将物体的颜色、反光度等进行体现。贴图就是将一些二维图片贴到三维模型上，使整个模型的表面细节更加形象。建筑工程的立面效果往往会采用相应的涂料或者是贴上瓷砖，以便使建筑工程的外表效果更加的美观，而贴图就是完成这方面的工作。贴图就是尽可能的还原真实，使模型的材质与现实生活中的材质一致。
3．5灯光
在对模型赋予了材质之后，接下来就需要打灯光了。然后再根据摄影机的定位，对模型进行细部调节。在效果图制作中，打灯光就是用三维动画软件将自然界的光纤类型进行尽可能的模拟。在三维软件中，一般有以下几种灯光:(1)泛灯光，如太阳以及蜡烛等;(2)方向灯，如电筒以及探照灯等。灯光主要起到照明场景以及营造氛围的作用。一般是采用三光源设置法:就是一个主灯，以一个背灯以及一个补灯。主灯就是基本光源，所以它的亮度也最高，它对光线的方向进行确定。补灯主要是对主灯所产生的阴影进行柔和，尤其是面部区域。而背灯则是起到加强主体角色的目的，显现主体的轮廓，使主体角色能够突显出来。
3．6环境制作
环境制作主要是丰富效果图的画面，使效果图不仅仅是单一的呈现建筑主体，而是通过加入后期的环境来使整个效果图显得更加的充实［3］。例如，我们经常能够在效果图中看到人物或者汽车等，这就是起到点缀的作用。在建筑工程设计中，我们经常能够看到效果图上有一些花草树木以及人物汽车，一方面能够使整个效果图显得更加的真实，另一方面也使效果图更加充实。
3．7渲染输出
当以上所有的流程都完成之后，那么就需要在三维动画软件中按下渲染输出的按键，将模型进行渲染，得出最终的效果图。
3．8后期处理
虽然在渲染输出之后就得出了最终的效果图，但是效果图设计师还会将渲染的效果图进行后期处理，采用PS软件来进行颜色校正，或者是加入景深等，使效果图变得更加的美观，更加的具有意境。

4结语

综上，从上文中所述的效果图制作流程我们可以知道，一个完整的建筑动画设计，其制作流程是环环相扣的。通过三维动画软件来制作效果图，可以对真实的物体进行模拟，能够让人们直观的了解最终的工程效果。

参考文献:
［1］阚俊林，许振岳，黄尚泉．计算机三维动画在工程设计中的应用［J］．化工矿山技术，1995(05):39～41．
［2］赵玲玲，王峰鹏，杨奎河，王建霞．计算机三维动画技术在建筑设计中的应用［J］．邯郸大学学报，2000(03):35～36．
［3］李琳琪．浅析三维动画在水利工程设计中的应用及前景［J］．中国勘察设计，2014(09):86～89．