计算机图形术在三维动画中的应用

计算机图形学

课程设计

题目名称: 计算机图形技术在三维动画中的应用

班 级：信科081

学 号：200800114118

学生姓名：高 枫

2012 年 1 月

计算机图形技术在三维动画中的应用

摘要

随着计算机图形学的发展，它受到越来越多的人们的关注。尤其是在三维动画上的应用对三维动画研究带来了极大的便利。

在三维动画图像处理中，主要用到的就是计算机图形学中的三维模型建模方法，为用户提供具有真实感的三维图形，能提高动画的准确性和方便性，它在辅助游戏的开发、电视动画制作、广告传媒、电影特技制作等方面将会产生非常重要的作用。三维模型建模方法是计算机图形学的重要基础，是生成精美的三维场景和逼真动态效果的前提。计算机动画是计算机图形学与艺术相结合的产物， 是伴随着计算机硬件和图形算法高速发展起来的一门高新技术，它综合利用计算机科学、艺术、数学、物理学和其他相关学科的知识。用计算机生成绚丽多姿的连续的虚拟真实画面，给人们提供了一个充分展示个人想象力和艺术才能的新天地。

本文主要对三维图形制作、图形图像处理和影视广告中计算机图形技术在三维动画中的应用进行综述，并简要讨论。

关键词：三维动画；计算机图形学；图形图像处理

1 现代计算机图形技术介绍及应用

1.1 现代计算机图形技术简介

三维计算机图形技术主要包括两大类，即三维动画技术和三维虚拟技术。

计算机三维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他动画参数，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。

所谓动画也就是一幅图像“活”起来的过程。使用动画可以清楚的表现出一个事件的“过程”，传统的影视动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面，从而产生动态视觉的技术和艺术，这种视觉是通过将胶片以一定的速率放映体现出来的。动画和电影的画面刷新率为24帧／s，即每秒放映24幅画面，则人眼看到的是连续的画面效果。计算机动画是指采用图形与图像的处理技术，借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面，其中当前帧是前一帧的部分修改。也可以说计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生物体运动的效果。

三维(或3D，是three-dimensional的缩写)，就是三维图形。在计算机里显示3D图形，就是说在平面里显示三维图形。不像现实世界里，真实的三维空间，有真实的距离空间。计算机里只是看起来很像真实世界，因此在计算机显示的3D图形，就是让人眼看上就像真的一样。人眼有一个特性就是近大远小，就会形成立体感。计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图__像。计算机三维动画区别二维动画在于画中的景物有正面、侧面和反面，调整三维空间的视点，能够看到不同的内容。计算机三维动画的关键技术体现在计算机动画制作软件及硬件上。计算机动画制作软件目前很多，不同的动画效果，取决于不同的计算机动画软、硬件的功能。虽然制作的复杂程度不同，但动画的基本原理是一致的。

目前国内外流行的三维动画软件有法国TDI，加拿大 ias，美国Wavefront(NUm3S)，3DSMAX2．5，TrueSpace，Lightscape，Lightwave3D，MAYA等等。硬件方面，因为计算机动画制作在追求逼真“效果”的同时常常伴有“天”量的计算，所以除了CPU、内存有很高的要求外，最关键是专业级的显卡。

计算机三维动画的制作过程是一个人脑与电脑的分工协作、有机配合、充满创意的工作过程。计算机三维动画是根据数据在计算机内部生成的，而不是简单的外部输入。首先要创建物体模型，然后让这些物体在空间动起来，如移动、旋转、变形、变色。再通过打灯光等生成栩栩如生的画面。

三维虚拟仿真技术也称为虚拟现实技术(virtual reality)，是20世纪90年代以来为科学界和工程界所关注的技术，能为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述方法。其特点就在于计算机能通过图形构成三度空间，或者把其他现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感受。具体来看，虚拟技术是多媒体技术发展的更高境界，它具有Intensive(高密度性)，Interactive(交互性)，Immersion(融人性)，Illustrative(清晰性)，Intuitive(直观性)的特性，其中实时性与交互性是虚拟技术区别与动画技术的主要特征，也是它能运用于现代工