多媒体数据库三维动画制作技术研究

2022-09-21 16:16:43 来源:写作指导

摘要:随着图形图像技术的发展,三维动画技术在游戏、影视特技以及教育科研等领域广泛应用,由于传统制作技术在三维动画制作中存在清晰度低的问题,因此,提出基于多媒体数据库的三维动画制作技术研究。引入多媒体数据库建立三维模型,结合三维动画理论和三维动画制作过程的确定,实现三维动画制作,通过制定三维动画清晰度对比实验,可知本文技术相比于传统三维动画制作技术,动画清晰度高。

关键词:多媒体数据库;三维动画;制作技术;清晰度

三维动画制作技术并非单一学科或技术,其综合了计算机图像学、心理学、物理学以及数学等众多新兴技术,完成图像由静态到三维动画的转变。本文将多媒体数据技术引用到三维动画[1]制作中,以三维造型、合成渲染等技术实现动画制作。利用视觉暂留现象,运用专业动画知识,对未知世界进行大胆创作。目前这项技术在国际上备受关注,在影视制作及游戏制作中都用应用给人们带来了极佳的视觉体验[2]。

1基于多媒体数据库的三维动画制作技术设计

1.1引入多媒体数据库

多媒体数据库[3-4]具有允许用户储存和查询的特征。本文设计的三维动画制作技术,可以将多媒体数据库直接应用到三维动画制作中。多媒体数据库的检索被称为基于动画内容的检索,正在检索的多媒体数据源通常是对制定对象进行检索,因此多媒体数据库须通过模型设计实现基于动画内容来组织多媒体数据源,并为多媒体数据库建立索引。

1.2建立三维模型

本文三维动画制作技术的基础就是模型的建立,建立三维模型的内容包括:建立多边形模型、建立面片模型以及建立特殊模型,三维动画制作的图像材质、贴图及灯光等后续制作流程都是在模型的基础上完成的。三维模型建立的内容集成了多个模型的修改器,修改器把原本粗糙的三维模型变得生动和真实,利用传统方法建立三维模型比较直观,但是基于多媒体数据库建立三维模型更快捷,尤其是在模型中建立多个对象,每一个对象的参数化控制以及定位的精确性显得三维模型[5-6]的灵活性,下面介绍几种利用多媒体数据库建立三维模型所用到的函数和命令。多媒体数据库中的节点类包括三维动画中的所有场景对象,每一种多媒体数据库中的场景对象都是由节点类派生的,利用数据库中构造函数构建场景对象。通过上述的函数和命令,有利于创建复杂的对象以及场景,是传统三维动画制作技术难以完成的。

1.3确定三维动画理论

三维动画理论[7]是将创造出来的每一个动作片段进行细致记录后,以恒定的速度来播放此片段,通过人类感知当中的类似动作的现象产生出运动幻觉的媒介,因此三维动画的产生主要是以人对外界事物的认知捕捉原理作为基础的,大量的光子刺激人的视网膜才使人具有视觉,人的视觉接收是眼睛通过接收物体发出的光或者反射的光来感知物体的存在,并将反射光的形状映射到人的大脑中,这种刺激一般情况下在微观层面上是不连续的,但是从宏观层面的角度讲却是连续的刺激。不论采用什么方式进行三维动画的创作,除了依靠人对外界事物的认知捕捉原理[8]之外,还要熟悉基本的三维动画理论,理解事物实际运动的过程,这样才能更加真实的在计算机当中模拟和仿真动作的形成,达到更加形象地动画效果。三维动画的研究者往往要经过长期的实践操作和仿真研究,建立一套三维动画的运动规律体系,其中迪斯尼公司动画师们在20世纪20年代总结了12条经典动画运动原理,在当时二维动画制作技术的基础上总结出来的,至今三维动画已经在各个领域得到广泛应用。

1.4确定三维动画的制作过程

三维动画制作技术是一门综合了众多学科专业知识的创新技术,在制作过程中涉及多个领域,要想掌握三维动画制作技术,不但要掌握一定的计算机知识,还要精通一些三维动画软件,例如photoshop、coreldraw等,专业技术人员还需要具备非常深厚的艺术功底。首先要进行前期构架设置。根据要制作的故事模型进行人物外形规划,通过人物的肢体、容貌以及对白的过程来表现人物的性格特征,必要时交代特定的时代背景与发生地点。三维动画结构主要包括戏剧化模式和散文模式,戏剧化模式比较重视故事情节的起伏波动效果,具有比较合理的段落衔接,故事的因果关系也比较详细;而散文模式是利用人物的日常情绪表现出来的技巧使大众获得一定的人生启示,故事的交代上可能不是很完整,但是要更加凸显生活中的细节。三维动画的画面设计可以作为设计资料的进一步放大行为,使人物角色与动画的运动节奏瞬间达到一致,让三维动画的整体效果显得更加生动。在区分角色背景时,三维动画的设计稿会将制作中的需求清晰地呈现出来,描绘景色的工作人员会按照导向审定结果进行动画片段的恰接。其次要匹配三维模型与材质。人物角色在实际运动中是由骨骼带动肌肉产生的,在基于多媒体数据库的三维动画制作中也是将骨骼作为牵引,由骨骼带动模型产生的动画。三维动画中的骨骼是制作人物角色动画的主要手段,三维动画模型制作完成后,要建立一套骨骼系统,将骨骼系统与模型统一结合,这一结合的过程称之为蒙皮。动画模型经过蒙皮后,就可以通过骨骼的旋转来控制三维模型的变形,上述步骤全部完成后,为了确保每一根骨骼对三维模型的控制范围,还要进行刷权重,绑定模型前要注意检查清楚模型是否已经将历史清除,如果历史没有被清除要对模型进行清除历史的操作,这样可以避免出现一些不必要的麻烦,绑定模型之后,还要注意将绑定的模型交给动画组的相关技术人员进行动简,来避免动画组的工作人员在调动动画的时候出现不必要的麻烦。

1.5实现基于多媒体数据库的三维动画制作

根据三维动画理论和三维动画制作过程的确定,基于多媒体数据库的引入,建立三维模型,实现三维动画的制作。引入多媒体数据库,建立三维模型,依托三维动画理论和三维动画制作过程的确定,实现基于多媒体数据库的三维动画制作,完成本文设计的三维动画制作技术。

2实例分析

为了验证本文设计的基于多媒体数据库的三维动画制作技术的实用性,采用传统制作技术以及本文设计的三维动画制作技术,制定三维动画清晰度对比实验。

2.1实验方法及步骤

本实验设计一个海底世界动画作品,利用水底对光线的折射原理,再加入辅助器来模拟动画的真实效果,实验引入清晰度指标作为实验结果判定标准,清晰度表示三维动画各细部影纹的清晰程度,具体操作步骤如下:(1)创建灯箱:打开“创建”,设置画面的长度,打开位图,调整strength给水底的地面加入材质,由于在水底的光线是由阳光透过水面后到达水底的,所以水面对光线的折射作用很强烈,这一效果就是由目标平行灯来实现的;(2)设置光彩动画:利用平行聚光灯上的贴图来模拟水底光影折射效果,然后在贴图上做动画,实现光在水底的折射运动;(3)创建水底水草以及水草动画:在步骤1的基础上创建面,然后设置Noise参数,复制水草后设置水草动画;(4)创建石头:通过编辑网格来完成水底石头的动画,编辑网格是一个功能强大的修改器,可以做出非常复杂的模型:(5)赋予水草和石头材质贴图;(6)创建水底气泡和鱼儿并赋予材质贴图;(7)渲染动画。

2.2实验结论

根据采用不同三维动画制作技术得到的三维动画清晰度实验结果可知(如图3所示),两种技术对三维动画清晰度有很大差别,本文设计的基于多媒体数据库的三维动画制作技术对三维动画制作的清晰度较高,大约为1008像素,而采用传统三维动画制作技术制作的三维动画的清晰度为552像素,由此可知本文三维动画制作方法清晰度更高,更能满足实际需要。

3结束语

本文提出了基于多媒体数据库的三维动画制作技术研究,通过引入多媒体数据库,构建三维模型,再结合三维动画理论和三维动画制作过程的确定,实现本文研究作。实验数据表明,本文设计的三维动画制作技术相比于传统三维动画制作技术,制作出来的动画清晰度高。希望本文的研究能够为三维动画制作技术提供理论依据。

参考文献:

[1]聂瑞华.基于Authorware多媒体演示系统中三维动画制作方法研究[J].现代计算机(专业版),1997(6):54-55.

[2]刘卓.数字虚拟灯光对三维动画艺术风格的探索与研究[J].科技经济导刊,2017(6):55-56.

[3]韩琳.多媒体软件类课程理实一体化教学的改革分析——以三维动画制作课程为例[J].艺术科技,2017(11):344-345.

[4]于春玲,於文刚.一种复杂多媒体结构的多媒体数据库模型[J].电脑编程技巧与维护,2016(6):61-63.

[5]马国俊.学习金字塔模型在民族高校三维动画制作教学中的应用[J].实验室研究与探索,2016,35(12):174-177.

[6]蒋信宝.机械制图课程教学模型三维立体动画库的开发与应用[J].职业,2016(14):145-147.

[7]尚冠卫.基于三维动画与虚拟现实技术的理论研究[J].戏剧之家,2017(20):137-138.

[8]陈鸿益,干静,李璠,等.基于认知实验的二、三维原理型动画对比研究[J].机械,2016,43(6):18-21.

作者:张锦宇 单位:河南牧业经济学院软件学院