第一篇：石油化工大型罐區(qū)中控制閥的安全應(yīng)用與研究

第41卷第2期

當(dāng)

代

化

工

Vol.41，No.2 2012年2月

Contemporary Chemical Industry

February，2012

石油化工大型罐區(qū)中控制閥的安全應(yīng)用與研究

李柯萱1，施華峰1，任

泓2

（1.遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001；

2.中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006）

摘要：控制閥是石油化工罐區(qū)中的主要元件之一，它的安全性能是衡量閥門質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)，閥門

檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)閥門的安全等級(jí)有明確的規(guī)定。通過對(duì)控制閥的類型與結(jié)構(gòu)分析，并在工程設(shè)計(jì)中充分考慮其使 用工況，使控制閥在石油化工大型罐區(qū)中尤其在安全方面能夠合理的進(jìn)行選型及應(yīng)用，力求選用的閥門滿足安 全、合理和經(jīng)濟(jì)的原則。

關(guān)

鍵

詞：控制閥；密封等級(jí)；防火；API607

中圖分類號(hào)：TP 21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)： 1671-0460（2012）02-0203-03

Safety-application and Research of Control Valves

in Large Petrochemical Tank Farm

LI Ke-xuan 1，SHI Hua-feng 1，REN hong 2

（1.Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；

2.HQCEC Liaoning Branch, Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract: Control valves are main component in oil chemical tank farm.Safety performance of the valves is an important index of quality.The security level in inspection standards for valve has specific provision.In this paper, through analyzing types and structures of control valves and considering its operating conditions in engineering design, suitable control valves were selected and used in petrochemical industry large tank farm in terms of security, reasonable and economic principles.Key words: Control valves;Sealed class;Fire prevention;API607

控制閥是控制系統(tǒng)的終端,主要對(duì)輸油、輸氣管 線起開啟和關(guān)閉作用。一旦其發(fā)生故障，對(duì)生產(chǎn)過 程的影響非常大。閥門出現(xiàn)故障原因可歸納為以下 幾點(diǎn)：

(1)用戶對(duì)閥門結(jié)構(gòu)、安裝調(diào)試等技術(shù)要求不 了解。有些用戶按照自己的工作習(xí)慣對(duì)閥門進(jìn)行測(cè) 試而未能嚴(yán)格按照國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試從而出 現(xiàn)問題。

(2)用戶使用調(diào)整不當(dāng)或出現(xiàn)問題未及時(shí)發(fā)現(xiàn) 并排除造成閥門損壞。一些用戶使用方法不當(dāng)造成 閥門損壞或者改變閥門原有裝配狀態(tài)后未能準(zhǔn)確調(diào)

更加深入的理解，從而降低誤操作帶來的損失。大型罐區(qū)中的閥門

在石油化工大型罐區(qū)中，要求線路切斷閥—— 控制閥具有可靠的開關(guān)，緊急切斷，密封好，泄漏 量小和防火等性能。球閥、蝶閥和閘閥是應(yīng)用于儲(chǔ) 罐中控制入口進(jìn)出料最廣泛的閥門。

它們作為控制系統(tǒng)的終端設(shè)備，為生產(chǎn)流程的 安全運(yùn)行起著不可估量的作用。尤其在化工生產(chǎn)裝 置中，隨著裝置高負(fù)荷運(yùn)行，閥門的腐蝕、沖刷、磨損、振動(dòng)、內(nèi)漏等問題不斷發(fā)生，導(dǎo)致閥門的使

整復(fù)原，閥門工作一定時(shí)間之后便發(fā)生損壞。

用壽命縮短、工作可靠性下降、進(jìn)而引起工藝系統(tǒng)

(3)閥門選型失誤。選型的失誤往往有兩種情 和裝置的生產(chǎn)效率大幅度下降，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致全 況，閥門選型人員的工作失誤和用戶提供錯(cuò)誤信息。

線停車[1]。

(4)閥門長(zhǎng)期工作導(dǎo)致部分零件疲勞損壞。這 種損壞是任何設(shè)備都不可避免的正常損壞。

由此控制閥在石油化工大型罐區(qū)中運(yùn)行的安全 性備受關(guān)注。本文主要對(duì)石油化工罐區(qū)設(shè)計(jì)中閥門 的結(jié)構(gòu)和類型進(jìn)行分析和闡述，使相關(guān)人員對(duì)其有

因此，需要設(shè)計(jì)和操作人員對(duì)影響閥門安全的 諸因素：閥門結(jié)構(gòu)型式、泄漏量、防火以及執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的型式等有更深層和更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

1.1 球閥

球閥的啟閉件為一球體，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

收稿日期： 2012-01-11

作者簡(jiǎn)介： 李柯萱（1985-），女，遼寧撫順人，碩士研究生，2009年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)，研究方向：智能儀表的測(cè)

量與控制。E-mail：likexuan1124@126.com。

204

當(dāng)

代

化

工

2012年2月

限制，蝶閥不宜用于特別高的壓力、壓差條件下。

圖1 球閥結(jié)構(gòu)圖

Fig.1 Structure of ball valves

球體與其相連的連桿在動(dòng)力作用下做直線運(yùn) 圖2 蝶閥結(jié)構(gòu)圖

Fig.2 Structure of butterfly valves

動(dòng)，通過拔叉和滑塊球體繞閥體中心線作旋轉(zhuǎn)來實(shí)

1.3 閘閥 現(xiàn)開啟和關(guān)閉動(dòng)作，使其具有可靠的開關(guān)作用。球

閘閥可以滿足生產(chǎn)過程中自動(dòng)快速排放和緊急

閥的結(jié)構(gòu)形式分為浮動(dòng)球式和固定球式，連接形式

切斷的操作要求，適用于生產(chǎn)過程和設(shè)備的安全保護(hù)

分為法蘭連接、焊接連接及螺紋連接。

系統(tǒng)及一般的兩位控制和開關(guān)操作場(chǎng)合。閘閥分為楔

球閥的特點(diǎn)如下：

形閘閥和平行板閘閥兩種，結(jié)構(gòu)如圖3圖4所示。

(1)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，體積小，開關(guān)操作迅速、容易；(2)帶有二次防火密封結(jié)構(gòu)的全密封型，密封 方式采用具有雙線密封閥座的雙密封結(jié)構(gòu)；(3)閥體 對(duì)稱，能很好地承受來自管道的溫度應(yīng)力；(4)介質(zhì) 流向可以任意，流量特性為快開特性；(5)流阻小，球閥開孔尺寸與管徑相同，特別適用于二位式開關(guān) 控制，像緊急切斷、順序控制等場(chǎng)合。選用閥門的 口徑通常與工藝管道的直徑相同[2]。

1.2 蝶閥

圖3 楔形閘閥結(jié)構(gòu)

Fig.3 Structure of wedge gate valves 蝶閥的啟閉件為一蝶形閥板，具有切斷作用。

蝶閥按結(jié)構(gòu)分為三種型式，中心對(duì)置蝶閥是閥板以 閥桿為中心對(duì)稱布置，這種閥門的結(jié)構(gòu)一般是單根 閥桿，通常口徑小于500 mm，彈性閥座將閥體蓋住，介質(zhì)不與閥體直接接觸，有較好的防腐性能。單偏 心蝶閥是閥桿與閥板有一個(gè)方向的偏心，一般為較 大口徑的蝶閥，閥桿大都采用兩節(jié)結(jié)構(gòu)。雙

（三）偏心蝶閥是閥桿與閥板有兩

（三）個(gè)方向的偏心。由于蝶閥具有自清潔作用，因此可廣泛使用于有懸 浮顆粒物和濃濁漿狀的流體，它特別適用于大口徑、大流量、低壓差的場(chǎng)合。

按使用要求可分為常溫蝶閥（-20~45 ℃）、高溫

蝶閥（450 ℃、600~850 ℃）、低溫蝶閥（-200~-40 圖4 平行板閘閥結(jié)構(gòu)

Fig.4 Structure of parallel plate gate valves ℃）、高壓蝶閥（PN32 MPa）。普通蝶閥結(jié)構(gòu)主要由 閥體、閥板、傳動(dòng)件及執(zhí)行器構(gòu)成，如圖2所示。用 從圖中可以看到楔形閘閥的閥芯是一個(gè)楔形塊，圓盤形閥板往復(fù)回轉(zhuǎn)90°來開啟、關(guān)閉。突出的特 如圖3（11）所示，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動(dòng)閥桿 點(diǎn)是體積小、重量輕、安裝尺寸小。蝶閥適合大口徑、使楔形塊壓緊閥座。為了保證密封，需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)消

大流量，要求開啟、關(guān)閉速度快，且具有良好的流體 耗較大的力將閥芯與閥座砸緊。這樣會(huì)發(fā)出較大的切 控制特性，不干凈介質(zhì)場(chǎng)合。由于結(jié)構(gòu)和密封材料的 斷力，使管線產(chǎn)生振動(dòng)，噪音大。如果長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉閥

第41卷第2期

李柯宣，等：石油化工大型罐區(qū)中控制閥的安全應(yīng)用與研究

205

門還可能導(dǎo)致閥芯與閥座之間銹死而難以開啟。針對(duì) 楔形閘閥的不足，工業(yè)中更多采用平行板閘閥，它在 結(jié)構(gòu)上采用對(duì)閥芯安裝了一對(duì)平行閥板的方法。當(dāng)閥 門關(guān)閉時(shí)，閥芯被平行板夾緊來保證密封性能；當(dāng)閥 門開啟時(shí),先將平行板分開,然后閥芯再離開閥座。這 樣可使執(zhí)行機(jī)構(gòu)更省力,減少了噪音和振動(dòng)的產(chǎn)生。

度及壓力，一般對(duì)于含有固體顆?；蚓哂心p性或 溫度高于200 ℃的介質(zhì)最好選用硬密封，口徑大于 50 mm；壓差較大還要考慮其閥門力矩大小，力矩 較大時(shí)應(yīng)選用固定密封球閥。但無(wú)論軟密封還是硬 密封，球閥的密封等級(jí)都可達(dá)到Ⅵ級(jí)。

中心對(duì)置蝶閥密封性能較好，能達(dá)到ANSI-B104 Ⅵ級(jí)或零泄漏，但啟閉所需的扭矩較大；單偏心蝶閥 2 控制閥設(shè)計(jì) 的密封性能比中心對(duì)稱蝶閥差一些；啟閉所需的扭矩

2.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

較中心對(duì)稱蝶閥??；雙

（三）偏心蝶閥的密封面呈正

控制閥由閥體和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成，因此執(zhí)行 圓臺(tái)形。其閥座有彈性體閥座和金屬閥座兩種，彈性 機(jī)構(gòu)的選擇也是十分重要的。執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為電動(dòng)和氣 體閥座的密封等級(jí)可達(dá)ANSI-B104的Ⅵ級(jí)或零泄漏，動(dòng)兩種，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般由電機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī) 金屬閥座常由金屬薄板加工而成，密封等級(jí)一般為Ⅳ 構(gòu)、電源部分、伺服放大部分、位置反饋以及顯示控 級(jí)?；馂?zāi)安全型的雙偏心蝶閥的閥座是由彈性體閥座 制面板等部分組成。電能通過電機(jī)和傳動(dòng)部分，帶動(dòng) 加上金屬薄板的閥座復(fù)合而成。正常情況下由彈性體 閥桿或風(fēng)門連桿做直線運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服放大部分以 閥座密封，可達(dá)ANSI-B104的Ⅵ級(jí)密封；火災(zāi)時(shí)，由 及位置反饋實(shí)現(xiàn)了精確調(diào)整、準(zhǔn)確定位的控制作用[3]。于彈性體閥座燒毀，靠金屬閥座密封，此時(shí)閥門的密 顯示部分是為了實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)對(duì)話和控制作用。

封降到ANSI-B104的Ⅳ級(jí)。

考慮到石油化工大型罐區(qū)中的介質(zhì)具有易燃易 閘閥的硬密封采用金屬材料,密封性能相對(duì)較差, 爆的特性，因此較常采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu) 盡管有制造商宣稱可以作到零泄漏。軟密封的優(yōu)點(diǎn)是 簡(jiǎn)單、動(dòng)作速度快、維修方便和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。氣 密封性能好,缺點(diǎn)是容易老化、磨損、使用壽命短。硬 動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)按動(dòng)作方式可分為單作用和雙作用 密封使用壽命長(zhǎng)，但是密封性相對(duì)比軟密封差。這兩 兩種如圖5所示，在結(jié)構(gòu)上又分為單彈簧薄膜式和多 種密封可以相互補(bǔ)充的,就密封性而言軟密封相對(duì)較 彈簧薄膜式兩種[4]。單作用式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中薄膜與 好,但是現(xiàn)在硬密封的密封性也能夠滿足相應(yīng)的要求。

彈簧連接，利用通入到薄膜氣室的信號(hào)壓力使彈簧發(fā) 2.3 閥門電纜

生形變，從而控制閥芯動(dòng)作。雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是利用 閥門電纜分為動(dòng)力電纜和控制電纜，它也是閥門 薄膜兩端氣室的壓力差來控制閥芯動(dòng)作。

安全運(yùn)行的一個(gè)重要保障，它保證了控制閥能準(zhǔn)確的

接收來自控制室的信號(hào)，為了避免閥門電纜在火災(zāi)中

燃燒，可以采用阻燃型防火電纜或采用埋地方式并盡

量采取水平鋪設(shè)形式，這樣可有效保護(hù)閥門控制電纜

圖5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)單作用和雙作用圖示 的安全，確保在緊急狀況下控制閥能關(guān)得嚴(yán)、打得開。

Fig.5 Actuators single function and dual action figure 2.2 閥門密封

閥的密封按ANSI標(biāo)準(zhǔn)共分為六級(jí)，在罐區(qū)設(shè) 計(jì)中一般選擇IV、V、VI級(jí)。閥門工作時(shí)，需要其 具有良好的密封性，對(duì)于閥門的密封有兩種：硬密 封和軟密封。所謂硬密封即閥板密封面和閥體密封 面配對(duì)為金屬材料。這種結(jié)構(gòu)的閥門結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使 用壽命長(zhǎng)，耐高溫，但是如果要做到完全密封對(duì)工 藝要求非常高，而且完全密封后，由于閥體與閥座 接觸緊密，容易銹死，不利開啟。軟密封是閥座采 用具有彈性的材料，這種結(jié)構(gòu)有利于完全密封，不 易使流體流入閥間，對(duì)閥門起到保潔的作用。但軟 密封不適合用于含有顆粒的流體，因?yàn)檩^硬的顆粒 會(huì)滯留在閥座上，損傷彈性材料影響閥門密封等級(jí)。而且，在防火性能上軟密封相對(duì)硬密封較差。

球閥的軟、硬密封選用主要依據(jù)工藝介質(zhì)、溫 閥門防火

閥的防火設(shè)計(jì)，美國(guó)API607[5]防火標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于 如何進(jìn)行閥門的火災(zāi)測(cè)試有非常詳盡的描述，對(duì)于 測(cè)試后的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)也有明確的規(guī)定。在石油化工罐 區(qū)中壓力一般控制在4.0 MPa，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，閥 所在的著火區(qū)域很快就會(huì)處于高溫燃燒下，能否在 30 min內(nèi)依然保證嚴(yán)密關(guān)斷及操作效果，成為閥門 防火設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。API607規(guī)定，在燃燒測(cè)試階 段，對(duì)于上游密封或雙向密封且壓力等級(jí)小于 class600或者對(duì)于其他壓力等級(jí)小于class900的閥 門，尺寸為<=10寸的閥門，其允許最大泄漏量為 100 mL/min,對(duì)于尺寸為>10寸的閥門，允許的最大 泄露量為1 000 mL/min。因此，石油化工罐區(qū)中閥 門的設(shè)計(jì)選型應(yīng)盡可能考慮閥門的防火性能，以確 保火災(zāi)事故狀態(tài)下罐區(qū)的安全。

第二篇：Lipp制罐技術(shù)在紹興黃酒廠沼氣工程中的研究與應(yīng)用

Lipp制罐技術(shù)在紹興黃酒廠沼氣工程中的研究與應(yīng)用

摘 要: “大中型沼氣工程現(xiàn)代化施工技術(shù)的研究”是國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目——“生物質(zhì)能利用技術(shù)”中的研究專題之一。1996年在紹興最大三家黃酒廠污水沼氣工程的設(shè)計(jì)、建造中，本所成功的引進(jìn)、消化德國(guó)Lipp制罐技術(shù)，并與新工藝優(yōu)化組合研制成新型成套沼氣工程工藝設(shè)備，該技術(shù)具有施工周期短、造價(jià)低、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，其施工周期比傳統(tǒng)施工方式縮短60%以上，造價(jià)節(jié)省20%以上。已被聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署和全球環(huán)境基金列為示范技術(shù)。

1．項(xiàng)目概況目前，在我國(guó)的大中型沼氣工程設(shè)計(jì)與建設(shè)中，一般均采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土或鋼板現(xiàn)場(chǎng)焊接方式建造各種工藝用途的池體和罐體。由于在施工工藝和技術(shù)上仍沿用傳統(tǒng)的建筑材料和手工作業(yè)方式，存在施工周期長(zhǎng)、建筑材料耗量大，設(shè)備配套性差、自動(dòng)化程度低、工程質(zhì)量難以控制等問題，影響了我國(guó)沼氣工程建設(shè)事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展和進(jìn)入更高層次。因此，在大中型沼氣工程的建設(shè)中新技術(shù)、新工藝、新材料的開發(fā)研究和應(yīng)用已成為急需解決的一項(xiàng)課題。在紹興黃酒廠沼氣工程中，我們引進(jìn)、消化和吸收德國(guó)Lipp公司的新型建材和施工技術(shù)，并結(jié)合先進(jìn)的厭氧和好氧消化工藝進(jìn)行了優(yōu)化和國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)。1996年春季，在浙江紹興中糧紹興酒有限公司的污水處理沼氣工程的設(shè)計(jì)和施工中，首次引進(jìn)德國(guó)Lipp“螺旋、雙折邊、咬合” 制罐技術(shù)，作為第一個(gè)Lipp制罐技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收的研究與示范工程，Lipp罐的所有材料均由德國(guó)進(jìn)口，包括厭氧罐與SBR池的不銹鋼復(fù)合鋼板、壓頂異型槽鋼、厭氧罐的不銹鋼薄膜頂和保溫材料等。隨后在黃酒集團(tuán)和塔牌酒廠污水處理沼氣工程的設(shè)計(jì)與施工中，Lipp罐工程設(shè)計(jì)、罐體制作材料與罐體制作工藝的國(guó)產(chǎn)化研究進(jìn)一步完善，材料的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，實(shí)現(xiàn)自行設(shè)計(jì)和施工。

2．工程工藝介紹紹興黃酒以其獨(dú)特的釀造工藝和醇香味美而蜚聲中外，然而，紹興黃酒在釀造過程中產(chǎn)生大量的污水，對(duì)鑒湖水環(huán)境造成日益嚴(yán)重的污染。黃酒生產(chǎn)排放廢水按濃度可分為高濃度廢水和中低濃度廢水。高濃度廢水主要有米漿廢水、前酵缸沖洗廢水、帶槽洗壇廢水、淋飯廢水，廢水中富含淀粉、糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)質(zhì)。（水質(zhì)見表1）表1 黃酒污水水量和水質(zhì) 項(xiàng) 目 水量 CODcr BOD5 SS PH值 高濃度污水 100噸/天 30000mg/l 20000 mg/l 1000 mg/l 4.5 稀污水 500噸/天 250mg/l 150 mg/l 250 mg/l 6-7 注：數(shù)據(jù)為紹興中糧鑒湖酒廠的污水處理工程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)根據(jù)黃酒污水濃度高，酸性大，氨氮高的特點(diǎn)，采用濃稀污水分流和“UASB—SBR”工藝路線處理黃酒污水，工藝流程詳見圖1。l 濃污水先進(jìn)行水解預(yù)處理，水解酸化池內(nèi)設(shè)彈性填料，用于附著微生物，HRT=24h。l 厭氧消化采用UASB 工藝，厭氧罐內(nèi)設(shè)三相分離器、布水器及回流裝置。采用38℃±2中溫 發(fā)酵，水力滯留時(shí)間4.5天，有機(jī)負(fù)荷5kgCOD/ m3.d，產(chǎn)氣率2.1m3/m3.d。l 好氧處理采用SBR工藝，該工藝在高效去除COD的同時(shí)，還具有硝化、反硝化的作用。設(shè)二座反應(yīng)罐，滯留時(shí)間1天，罐內(nèi)設(shè)漂浮式不銹鋼潷水器和不銹鋼條形曝氣頭。SBR池采用8小時(shí)一個(gè)周期，進(jìn)水2小時(shí)，曝氣4小時(shí)，沉淀1小時(shí)，排水1小時(shí)，COD去除率90%，好氧出水COD≤100 mg/l達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—88）的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。l 制取的可再生能源—沼氣采用意大利進(jìn)口的沼氣自動(dòng)噴燃裝置與煤混燒方式，供鍋爐燃燒使用。

3、Lipp制罐技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化研究與應(yīng)用

3.1 Lipp制罐技術(shù)的特點(diǎn) Lipp制罐技術(shù)是德國(guó)發(fā)明家薩瓦.Lipp先生的專利技術(shù)，它應(yīng)用金屬塑性加工中的加工硬化原理和薄殼原理，通過專用技術(shù)和設(shè)備將2—4mm厚的不銹鋼復(fù)合板（或高強(qiáng)度鍍鋅鋼板），采用“螺旋、雙折邊、咬口”工藝來建造圓型池和罐體。由于是機(jī)械化、自動(dòng)化制作和采用薄鋼板作為建筑材料，因此Lipp制罐技術(shù)具有施工周期短、造價(jià)低、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，其施工周期比傳統(tǒng)施工方式縮短60%以上，與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)罐相比，節(jié)約鋼材40%以上。Lipp制罐技術(shù)主要制作特點(diǎn)就是采用專用設(shè)備—一臺(tái)折邊機(jī)和一臺(tái)咬和機(jī)，將薄鋼板通過上下之間的咬和形成螺旋上升的、連續(xù)的咬和筋，從而形成圓形罐體，Lipp罐壁咬和筋的成型過程見圖2。由于Lipp罐具有連續(xù)的、螺旋上升的、等距的咬和筋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，雖然Lipp罐是薄壁結(jié)構(gòu)，但卻具有相當(dāng)大的環(huán)向受拉強(qiáng)度，能承受罐體內(nèi)部液體產(chǎn)生環(huán)向拉力。連續(xù)的、螺旋上升的、等距的咬和筋起著加強(qiáng)筋的作用，可見Lipp罐結(jié)構(gòu)上非常合理和獨(dú)特。

3.2Lipp制罐技術(shù)國(guó)產(chǎn)化研究及優(yōu)化根據(jù)Lipp制罐技術(shù)的特點(diǎn)，在紹興黃酒廠污水處理沼氣工程設(shè)計(jì)中，我們將Lipp制罐技術(shù)與先進(jìn)的厭氧和好氧消化工藝結(jié)合，進(jìn)行優(yōu)化和國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)。設(shè)計(jì)了Lipp罐結(jié)構(gòu)的厭氧罐、SBR池、貯氣柜、配水池、污泥濃縮池等，工程應(yīng)用情況見表2。經(jīng)過Lipp技術(shù)工程化研究和應(yīng)用表明，我們?cè)诮ǔ夭牧?、厭氧罐封頂、厭氧罐保溫層、工藝接口、密封槽、軟土地基設(shè)計(jì)等方面技術(shù)已實(shí)現(xiàn)Lipp罐體的優(yōu)化和國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)，并積累了豐富的Lipp罐工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，完善和發(fā)展了Lipp制罐成套技術(shù)。表2 Lipp罐在紹興黃酒廠沼氣工程中應(yīng)用一覽表 序號(hào) 建設(shè)單位名稱 建造 年份 罐體名稱 單罐容積（m3）數(shù)量（座）幾何尺寸（m）罐體 材料 備注

中糧紹興酒有限公司 1996年 3月 厭氧消化罐 500 1 φ9×9.6 不銹鋼復(fù)合鋼板 德國(guó)進(jìn)口 SBR池 400 2 φ10×5.2 不銹鋼復(fù)合鋼板 德國(guó)進(jìn)口 貯氣柜(干式)200 1 φ6.7×8.5 高強(qiáng)度鍍鋅鋼板 德國(guó)進(jìn)口 2 紹興塔牌酒廠 1996年 9月 厭氧消化罐 500 1 φ9×9.6 不銹鋼復(fù)合鋼板 國(guó)產(chǎn) SBR池 220 2 φ8×4.5 高強(qiáng)度鍍鋅鋼板 國(guó)產(chǎn) 貯氣柜(濕式)50 1 φ5×3.4 高強(qiáng)度鍍鋅鋼板 國(guó)產(chǎn) 配水池 110 1 φ6×4 高強(qiáng)度鍍鋅鋼板 國(guó)產(chǎn)

紹興黃酒集團(tuán) 1996年 9月 厭氧消化罐 1000 2 φ11×12 不銹鋼復(fù)合鋼板國(guó)產(chǎn) 配水池 800 1 φ13×6 高強(qiáng)度鍍鋅鋼板 國(guó)產(chǎn) 污泥濃縮池 140 1 φ6×6 高強(qiáng)度鍍鋅鋼板 國(guó)產(chǎn) 貯氣柜(干式)200 1 φ6.7×8.5 高強(qiáng)度鍍鋅鋼板 國(guó)產(chǎn)

3.2.1厭氧罐封頂?shù)膬?yōu)化、改進(jìn)設(shè)計(jì) 在首次利用Lipp罐結(jié)構(gòu)的厭氧罐的罐頂是采用德國(guó)進(jìn)口0.6mm的不銹鋼薄膜頂結(jié)構(gòu), 薄膜頂具有材料省、重量輕、強(qiáng)度好、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，根據(jù)厭氧罐工藝特點(diǎn)和維修管理等實(shí)際情況，這種結(jié)構(gòu)形式也存在以下缺點(diǎn)： l 厭氧罐薄膜頂結(jié)構(gòu)沒有放散孔，沒有置換空氣的安全裝置，不利于厭氧罐大換料和維修管理的安全作業(yè)。l 對(duì)于直徑9米的Lip罐，其薄膜頂直徑為9.6米，必須在專用場(chǎng)地焊接制作，卷成筒形后長(zhǎng)度也有9.6米，其運(yùn)輸成了一大難題。l 由于厭氧罐要求完全密封，而薄膜頂與它的壓頂槽鋼之間的密封僅靠螺栓和密封膠，萬(wàn)一發(fā)生沼氣泄漏事故，維修難度較大。l 薄膜頂?shù)陌惭b必須與卷罐同時(shí)進(jìn)行，而不設(shè)置放散孔結(jié)構(gòu)的薄膜頂對(duì)厭氧罐內(nèi)工藝裝置如三相分離器、溢流槽等的制作安裝非常不便，也影響材料的進(jìn)出與罐內(nèi)通風(fēng)。針對(duì)以上問題，我們將薄膜平頂改成剛性錐形頂，其中央設(shè)置帶水封功能的放散孔，采用不銹鋼板現(xiàn)場(chǎng)焊接而成。改進(jìn)后的剛性錐形頂與進(jìn)口薄膜平頂相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： l 改進(jìn)后的厭氧罐剛性錐形頂設(shè)置了帶水封功能的放散孔，使厭氧罐內(nèi)的沼氣壓力不會(huì)因超過額 定壓力而破壞罐體，也不會(huì)因負(fù)壓而破壞罐體。l 避免了超長(zhǎng)材料的運(yùn)輸問題。l 厭氧罐剛性錐形頂?shù)陌惭b時(shí)間可以安排在厭氧罐內(nèi)工藝裝置制作完成后進(jìn)行，敞口的罐體使三相分離器、溢流槽等的制作安裝更為安全方便，材料的進(jìn)出也較為容易。l 厭氧罐頂正中最高處設(shè)置的放散孔，在厭氧罐大換料和維修保養(yǎng)時(shí)有利于罐內(nèi)氣體的置換和安全操作。

3.2.2厭氧罐保溫層的改進(jìn)設(shè)計(jì)和國(guó)產(chǎn)化在首次中糧紹興酒有限公司的污水處理沼氣工程中，500m3厭氧罐的保溫層材料整體從奧地利進(jìn)口。雖然這種保溫材料重量輕、安裝方便，保溫效果良好，其缺點(diǎn)就是價(jià)格非常昂貴，且國(guó)內(nèi)沒有生產(chǎn)類似產(chǎn)品的廠家。因此，我們對(duì)厭氧罐保溫層的進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和材料國(guó)產(chǎn)化。根據(jù)Lipp罐的外部構(gòu)造，采用雙層廉價(jià)的聚苯乙烯泡沫保溫板錯(cuò)縫覆蓋，并用專用夾具和扁鐵固定在罐壁上，其外側(cè)采用彩色瓦楞保護(hù)板與扁鐵用鉚釘鉚接固定。這種形式的保溫材料不僅價(jià)廉，其總費(fèi)用為進(jìn)口材料的40%；而且保溫層無(wú)縫隙，保溫性能優(yōu)于進(jìn)口復(fù)合保溫材料。3.2.3Lipp罐底板的優(yōu)化、改進(jìn)設(shè)計(jì) l 紹興地區(qū)的地質(zhì)屬沿海軟土地基帶，地質(zhì)條件較差。由于Lipp罐體較薄，相對(duì)于基礎(chǔ)底板剛度極小，對(duì)底板的不均勻變形反應(yīng)較敏感，必須地基進(jìn)行了加強(qiáng)處理。因此，根據(jù)具體地質(zhì)條件，二個(gè)工程的厭氧罐、SBR池等Lipp罐體的地基采用水泥攪拌樁處理，另一個(gè)工程Lipp罐體采用沉管灌注樁處理。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工沉降觀測(cè)，厭氧罐和SBR池的沉降均符合設(shè)計(jì)，對(duì)Lipp罐體沒有帶來不利影響，為L(zhǎng)ipp罐在不良地質(zhì)條件下的設(shè)計(jì)與施工積累的經(jīng)驗(yàn)。l 在沼氣工程中，厭氧罐是最關(guān)鍵的工藝裝置。它的特點(diǎn)是有效水位相對(duì)較高，通常在9~11m，罐體和底板受力都較大。雖然，Lipp式罐體本身具有相當(dāng)大的環(huán)拉強(qiáng)度，能夠滿足池體強(qiáng)度要求。但是，厭氧罐下部設(shè)有人孔、進(jìn)料管、排渣管、循環(huán)管等工藝管道接口，使得罐底結(jié)構(gòu)處于不利條件，變形較大，易造成底板密封槽滲水。因此，在厭氧罐底部設(shè)置一道環(huán)形圈梁，限制罐體變形。l 將原德國(guó)提供等厚截面的鋼筋混凝土底板基礎(chǔ)，更改設(shè)計(jì)成中間薄，兩邊厚的變截面的鋼筋混凝土底板基礎(chǔ)，用以克服水平位移，增強(qiáng)Lipp罐鋼筋混凝土底板基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

3.2.4Lipp罐體與底板的密封槽的優(yōu)化與改進(jìn)設(shè)計(jì)在中糧紹興酒有限公司的污水處理沼氣工程中，由于是首次采用Lipp罐結(jié)構(gòu)，密封槽采用德國(guó)設(shè)計(jì)施工圖，密封材料均由德國(guó)進(jìn)口，包括膨脹混凝土、專用密封膠、瀝青油膏和油氈等。在此后工程中，我們?nèi)坎捎昧藝?guó)產(chǎn)密封材料，并采用更為合理與可靠的密封方式，密封槽的優(yōu)化與改進(jìn)的內(nèi)容主要在以下二個(gè)方面： l 根據(jù)不同的罐體尺寸與罐體高度適當(dāng)調(diào)整密封槽的寬度和深度，以使Lipp罐與混凝土底板的連接更可靠，密封性更好，更利于密封槽內(nèi)膨脹混凝土的澆筑。l 改變密封槽預(yù)埋件與罐體連接的構(gòu)造設(shè)計(jì)，以及密封槽構(gòu)造，更便于施工。

3.3 Lipp制罐技術(shù)改進(jìn)和國(guó)產(chǎn)化后綜合經(jīng)濟(jì)分析 在紹興黃酒廠污水處理沼氣工程中, Lipp制罐技術(shù)經(jīng)過不斷的實(shí)踐和總結(jié)改進(jìn)，改進(jìn)后的國(guó)產(chǎn) Lipp工藝裝置與鋼筋混凝土池、進(jìn)口Lipp工藝罐相比具有較低的單位價(jià)格。國(guó)產(chǎn)Lipp厭氧罐與鋼筋混凝土厭氧罐在200m3左右，隨著厭氧罐容積的增加，國(guó)產(chǎn)Lipp厭氧罐的單位價(jià)格與進(jìn)口Lipp厭氧罐、鋼筋混凝土厭氧罐的單位價(jià)格之間的差距加大；而進(jìn)口Lipp厭氧罐價(jià)格偏高的主要原因是由于進(jìn)口Lipp厭氧罐的價(jià)格組成中保溫材料占了較大的比重。國(guó)產(chǎn)Lipp敞口池、進(jìn)口Lipp敞口池與鋼筋混凝土敞口池相比，除了在小容積的情況下，國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口Lipp敞口池在價(jià)格上都具有較大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)產(chǎn)Lipp敞口池在300 m3處單價(jià)與鋼筋混凝土池接近，進(jìn)口Lipp敞口池在1000 m3處單價(jià)與鋼筋混凝土池接近，隨著厭氧罐容積的增加，國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口Lipp敞口池的價(jià)格優(yōu)勢(shì)越來越明顯。

4.結(jié)束語(yǔ)在引進(jìn)、消化、吸收具有國(guó)際先進(jìn)水平，符合中國(guó)國(guó)情的德國(guó)Lipp制罐技術(shù)的過程中，我們堅(jiān)持改進(jìn)提高和國(guó)產(chǎn)化的原則，在確保工程質(zhì)量達(dá)到德國(guó)制造標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，結(jié)合先進(jìn)的沼氣工程工藝技術(shù)，逐步使Lipp罐的制作、新型復(fù)合材料及保溫層、密封層等設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%以上。該項(xiàng)目的成功完成，加快了我國(guó)大中型沼氣工程的產(chǎn)業(yè)化過程，使我國(guó)大中型沼氣工程技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。

第三篇：淺議工程建設(shè)項(xiàng)目管理中的應(yīng)用與研究

淺議工程建設(shè)項(xiàng)目管理中的應(yīng)用與研究

摘要：工程項(xiàng)目管理是全方位的，有其重要性和特殊性，要求項(xiàng)目經(jīng)營(yíng)者對(duì)施工項(xiàng)目的質(zhì)量、安全與文明施工、進(jìn)度、成本等都要納入正規(guī)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，這樣才能使施工項(xiàng)目各項(xiàng)工作有條不紊、順利進(jìn)行。施工項(xiàng)目的成功管理不僅對(duì)項(xiàng)目、對(duì)企業(yè)有良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)國(guó)家也會(huì)產(chǎn)生良好的社會(huì)效益。

工程建設(shè)在實(shí)施項(xiàng)目管理過程中，設(shè)置項(xiàng)目管理組織機(jī)構(gòu)是至關(guān)重要的，建立高效的組織體系和組織機(jī)構(gòu)是施工項(xiàng)目管理成功的保證。首先要做好組織準(zhǔn)備，建立一個(gè)完善的管理隊(duì)伍，能使項(xiàng)目經(jīng)理指揮靈便、運(yùn)轉(zhuǎn)自如、工作高效的組織機(jī)構(gòu)——項(xiàng)目經(jīng)理部。其目的就是為了提供進(jìn)行施工項(xiàng)目管理的組織保證，一個(gè)好的組織機(jī)構(gòu)，可以有效地完成施工項(xiàng)目管理目標(biāo)，有效地應(yīng)付各種環(huán)境的變化，使組織系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證完成施工任務(wù)。組織機(jī)構(gòu)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)鍵在于選擇項(xiàng)目經(jīng)理，不同的項(xiàng)目需要不同素質(zhì)的人才。項(xiàng)目經(jīng)理人選應(yīng)具備領(lǐng)導(dǎo)才能、政治素質(zhì)、理論知識(shí)水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、時(shí)間觀念等基本素質(zhì)?，F(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)總量不斷增加，經(jīng)濟(jì)全球化、信息化趨勢(shì)日益增強(qiáng)，發(fā)展速度加快，過程復(fù)雜，新的行業(yè)、領(lǐng)域不斷出現(xiàn)，產(chǎn)品開發(fā)周期縮短，導(dǎo)致越來越多的“一次性”、無(wú)先例可循的任務(wù)的出現(xiàn)。不論經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)如何變化，工程項(xiàng)目建設(shè)仍是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要載體。加強(qiáng)工程建設(shè)項(xiàng)目管理，將是項(xiàng)目建設(shè)能否達(dá)到預(yù)期目的的重要條件。

工程建設(shè)項(xiàng)目管理是在限定的工期、質(zhì)量、費(fèi)用目標(biāo)內(nèi)對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行綜合管理以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目預(yù)定目標(biāo)。隨著投資規(guī)模、領(lǐng)域的擴(kuò)大，投資來源多樣化，工程項(xiàng)目對(duì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)影響增強(qiáng)，工程項(xiàng)目管理已從工程項(xiàng)目施工管理擴(kuò)展到從立項(xiàng)到交付使用維護(hù)全過程的管理。工程項(xiàng)目管理的目的不僅是實(shí)現(xiàn)具體的目標(biāo)，是對(duì)質(zhì)量、工期、費(fèi)用的控制，還要與資金籌措、風(fēng)險(xiǎn)分析、使用維護(hù)以及與所在地經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等聯(lián)系起來，做到項(xiàng)目建設(shè)與環(huán)境、社會(huì)的協(xié)調(diào)，否則可能重蹈以前投資失誤、失策、失控的覆轍。

由于工程項(xiàng)目是一次性的，工程項(xiàng)目管理是各部門工作的最后體現(xiàn)，為此必須利用現(xiàn)代化的管理技術(shù)和手段，強(qiáng)化工程項(xiàng)目管理，組織高效益的施工，使生產(chǎn)要素優(yōu)化組合、合理配置，保證施工生產(chǎn)的均衡性，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)和使企業(yè)獲得良好的綜合效益。

工程建設(shè)項(xiàng)目管理的主要內(nèi)容是“三控制二管理一協(xié)調(diào)”，即質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、投資控制、合同管理、信息管理和組織協(xié)調(diào)。

1.質(zhì)量控制

工程項(xiàng)目質(zhì)量控制是指在力求實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目目標(biāo)的過程中，為滿足項(xiàng)目質(zhì)量要求所開展的管理活動(dòng)。影響工程項(xiàng)目質(zhì)量的因素主要有人、機(jī)械、材料、方法和環(huán)境五個(gè)方面。工程項(xiàng)目的質(zhì)量控制，是一個(gè)全面的、全過程的控制，項(xiàng)目管理人員應(yīng)當(dāng)采取有效措施對(duì)影響工程質(zhì)量的因素進(jìn)行控制，以確保工程建設(shè)質(zhì)量。從思想、業(yè)務(wù)等多方面綜合考慮人的素質(zhì)，保證參建人員以積極的態(tài)度投身到工程建設(shè)中；根據(jù)工程項(xiàng)目的工藝、技術(shù)要求，合理選用機(jī)械，確定機(jī)械設(shè)備的類型和數(shù)量，建立健全各項(xiàng)管理制度，確保施工機(jī)械以良好的狀態(tài)投入工程建設(shè)中；嚴(yán)把材料檢查驗(yàn)收關(guān)，正確合理地使用原材料，檢查、督促做好收、發(fā)、儲(chǔ)、運(yùn)等技術(shù)管理工作；通過分析、研究、對(duì)比，在確認(rèn)方法可行的前提下優(yōu)化方案，選用符合工程建設(shè)實(shí)際、設(shè)計(jì)合理、工藝先進(jìn)、措施可行、縮短工期、降低能耗的方案。通

過指導(dǎo)、督促、檢查，為參建各方建立良好的技術(shù)、管理和工作環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制目標(biāo)提供良好的外部環(huán)境條件。

工程項(xiàng)目質(zhì)量控制工作的重點(diǎn)應(yīng)放在調(diào)查研究外部環(huán)境和系統(tǒng)內(nèi)部各種干擾質(zhì)量的因素上，要做好風(fēng)險(xiǎn)分析和管理工作，預(yù)測(cè)各種可能出現(xiàn)的質(zhì)量偏差，制定切實(shí)可行的預(yù)防措施。使主動(dòng)控制措施與監(jiān)督、檢查、反饋等被動(dòng)控制措施有機(jī)結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，發(fā)生偏差及時(shí)糾正，使工程項(xiàng)目質(zhì)量始終處于項(xiàng)目管理人員的有效監(jiān)督控制之下，確保工程建設(shè)質(zhì)量。

2.進(jìn)度控制

工程項(xiàng)目進(jìn)度控制是指在項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)施的過程中，為使工程建設(shè)的實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度要求相一致，按計(jì)劃要求的時(shí)間施工而開展的控制活動(dòng)，是對(duì)工程項(xiàng)目從編制項(xiàng)目建議書開始，經(jīng)可行性研究、設(shè)計(jì)和施工，直至項(xiàng)目竣工驗(yàn)收、投產(chǎn)使用為止的全過程控制。工程項(xiàng)目進(jìn)度控制的目標(biāo)是使工程項(xiàng)目按照預(yù)定的時(shí)間完成，交付使用。

在工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，由于種種因素的影響，工程項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度往往不能按計(jì)劃進(jìn)度實(shí)現(xiàn)，實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度存在一定的偏差。如參與工程建設(shè)的人員素質(zhì)和能力較低，材料供應(yīng)不及時(shí)，機(jī)械設(shè)備數(shù)量不足，建設(shè)資金不能及時(shí)到位，施工技術(shù)水平低，不能熟練掌握和運(yùn)用新技術(shù)、新材料、新工藝等。項(xiàng)目實(shí)施過程中，要達(dá)到工程項(xiàng)目的進(jìn)度控制目標(biāo)，必須認(rèn)真分析各種因素對(duì)工程進(jìn)度目標(biāo)的影響程度，并對(duì)影響工程項(xiàng)目進(jìn)度的各種因素加以控制，采取切實(shí)有效地措施，減少或避免這些因素對(duì)工程進(jìn)度的影響，使工程進(jìn)展具有連續(xù)性和均衡性，縮短建設(shè)工期。及時(shí)將實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)偏差，采取有效措施消除影響，并采取趕工措施，使實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度保持一致。

組織協(xié)調(diào)是實(shí)現(xiàn)進(jìn)度控制的有效措施，為有效控制工程項(xiàng)目的進(jìn)度，必須協(xié)調(diào)好參建各方的關(guān)系，處理參建各方工作中存在的問題，建立協(xié)調(diào)的工作關(guān)系，投入適當(dāng)?shù)娜肆?、物力做好?lián)絡(luò)、聯(lián)合、調(diào)和工作，搞好工程項(xiàng)目的進(jìn)度控制。

3.投資控制

工程項(xiàng)目投資控制是指在工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，在滿足質(zhì)量和進(jìn)度要求的前提下，使項(xiàng)目實(shí)際投資不超過計(jì)劃投資的控制手段。

工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，嚴(yán)格按照工程建設(shè)合同進(jìn)行工程結(jié)算，嚴(yán)禁超計(jì)劃結(jié)算。工程項(xiàng)目的投資控制不是單一目標(biāo)的控制，應(yīng)與工程項(xiàng)目的質(zhì)量控制和進(jìn)度控制同步進(jìn)行，工程建設(shè)質(zhì)量不經(jīng)驗(yàn)收合格，不予結(jié)算工程價(jià)款。項(xiàng)目管理人員在對(duì)投資目標(biāo)控制時(shí)，應(yīng)考慮整個(gè)目標(biāo)的協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，反復(fù)協(xié)調(diào)工程質(zhì)量、進(jìn)度和投資之間的關(guān)系，考慮采取投資控制措施對(duì)質(zhì)量控制、進(jìn)度控制產(chǎn)生的不利影響，使投資控制與質(zhì)量控制、進(jìn)度控制滿足工程建設(shè)的需要，在保證質(zhì)量的前提下，加快施工進(jìn)度，縮短工期，降低耗資，力求實(shí)現(xiàn)三大控制目標(biāo)的最佳配合。

4.合同管理

建設(shè)施工合同是指承發(fā)包雙方為實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程目標(biāo),明確相互責(zé)任、權(quán)利、義務(wù)關(guān)系的協(xié)議;是承包人進(jìn)行工程建設(shè),發(fā)包人支付價(jià)款,控制工程項(xiàng)目質(zhì)量、進(jìn)度、投資,進(jìn)而保證工程建設(shè)活動(dòng)順利進(jìn)行的重要法律文件。有效的合同管理是促進(jìn)參與工程建設(shè)各方全面履行合同約定的義務(wù),確保實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)的重要手段。

合同在建設(shè)項(xiàng)目管理過程中正在發(fā)揮越來越重要的作用，通過對(duì)合同管理目標(biāo)責(zé)任的分解，可以規(guī)范項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)的內(nèi)部職能，緊密圍繞合同條款開展項(xiàng)目管理工作。合同中明確約定的各項(xiàng)權(quán)利和義務(wù)是承發(fā)包雙方的最高行為準(zhǔn)則，是雙方履行義務(wù)、享有權(quán)利的法律基礎(chǔ)。建設(shè)項(xiàng)目由于建設(shè)周期長(zhǎng)、合同金額大、參建單位眾多和項(xiàng)目之間接口復(fù)雜等特點(diǎn)。在合同履行過程中，業(yè)主與承包商之間、不同承包商之間、承包商與分包商之間以及業(yè)主與材料供應(yīng)商之間不可避兔地產(chǎn)生各種爭(zhēng)執(zhí)和糾紛。合同是處理建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施過程中各種爭(zhēng)執(zhí)和糾紛的法律依據(jù)。

5.信息管理

信息與物質(zhì)、能源一樣,是構(gòu)成社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源。任何一項(xiàng)管理活動(dòng)都離不開某種信息的處理工作。建設(shè)工程項(xiàng)目各方面的管理活動(dòng)并不孤立,它們之間存在相互依賴、相互制約的聯(lián)系。于是，各管理活動(dòng)之間必然需要信息的交流與傳遞，建設(shè)工程項(xiàng)目管理工作的復(fù)雜與繁重程度直接決定了項(xiàng)目管理過程中信息流動(dòng)的復(fù)雜和頻繁等特點(diǎn)。通過信息反饋與調(diào)控，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行全面綜合管理，包括計(jì)劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)、控制，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的目標(biāo)。

項(xiàng)目信息交流管理，系指為確保項(xiàng)目信息快速有效地收集和傳遞的一系列工作，包括信息交流規(guī)劃，信息傳遞，進(jìn)度報(bào)告和施工資料文件的管理等。

6.組織協(xié)調(diào)

建設(shè)工程項(xiàng)目管理是一個(gè)多部門、多專業(yè)的綜合全面的管理。它不單包括施工過程中的生產(chǎn)管理，還涉及到技術(shù)、質(zhì)量、材料、計(jì)劃、安全和合同等方方面面的管理內(nèi)容。一個(gè)工程項(xiàng)目由于工程量大小、難易程度、分項(xiàng)工程多少等不同，這就決定了一個(gè)工程項(xiàng)目的實(shí)際狀況組建項(xiàng)目部，并配好項(xiàng)目經(jīng)理，建立一整套健全的管理制度，通過管理以減少施工中各專業(yè)的配合問題。項(xiàng)目經(jīng)理的組織領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)能力如何，技術(shù)業(yè)務(wù)是否熟練，是項(xiàng)目管理能否取得成功的關(guān)鍵。所以要求項(xiàng)目經(jīng)理必須是既有理論知識(shí)，又有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人品好、素質(zhì)高的復(fù)合型高級(jí)管理人才。加強(qiáng)相互溝通，及時(shí)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提高工作人員的技術(shù)管理水平。建立專門的協(xié)調(diào)會(huì)議制度，定期組織協(xié)調(diào)會(huì)議，解決施工中的協(xié)調(diào)問題。對(duì)于較復(fù)雜的部位，應(yīng)組織專門的協(xié)調(diào)會(huì)，使各專業(yè)隊(duì)進(jìn)一步明確施工順序和責(zé)任。

總之，工程項(xiàng)目管理是一門應(yīng)用科學(xué)，它反映了項(xiàng)目運(yùn)作和項(xiàng)目管理的客觀規(guī)律，是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上總結(jié)研究出來的，同時(shí)又用來指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)。工程項(xiàng)目管理的目的是通過對(duì)工程項(xiàng)目施工活動(dòng)進(jìn)行全過程、全方位的計(jì)劃、組織、控制和協(xié)調(diào)，使工程項(xiàng)目在約定的時(shí)間和批準(zhǔn)的預(yù)算內(nèi)，按照要求的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)最終的建筑產(chǎn)品，使項(xiàng)目取得成功。我們要在項(xiàng)目的實(shí)踐中不斷摸索，創(chuàng)造出一條施工項(xiàng)目管理的成功之路，促進(jìn)企業(yè)、社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。

通過項(xiàng)目管理方法實(shí)施有效的管理,能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。下文中對(duì)項(xiàng)目啟動(dòng)，招投標(biāo)，建設(shè)全過程和驗(yàn)收階段應(yīng)采取的管理措施給出了論述，介給了一些管理方法。項(xiàng)目的一般概念對(duì)企業(yè)并不陌生,最常見的是工程項(xiàng)目,在日常經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)中,無(wú)論是生產(chǎn)活動(dòng)還是經(jīng)營(yíng)活動(dòng),若將各項(xiàng)活動(dòng)的過程加以合理分解則可以看出,這些活動(dòng)都具有項(xiàng)目的特征,如:都具有一定的時(shí)間限定,都需要由人來完成,都需要消耗一定資源,都具有開始、計(jì)劃、執(zhí)行、收尾等項(xiàng)目的基本屬性等。工程項(xiàng)目的啟動(dòng)

企業(yè)如何認(rèn)定項(xiàng)目的啟動(dòng)是一個(gè)不明確的問題,有人認(rèn)為在工程施工準(zhǔn)備時(shí)即工程啟動(dòng),有人認(rèn)為立項(xiàng)獲得批準(zhǔn)后即為工程啟動(dòng)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到無(wú)論是工程類項(xiàng)目或是其它項(xiàng)目,都需要?jiǎng)佑觅Y源,界定啟動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)應(yīng)定位在組織授權(quán)動(dòng)用資源的文件或批復(fù)生效之日起。

工程項(xiàng)目的啟動(dòng)過程是由職能管理層或市場(chǎng)調(diào)研部門根據(jù)市場(chǎng)情況產(chǎn)生項(xiàng)目概念,以項(xiàng)目建議的形式上報(bào)上級(jí)主管部門,經(jīng)主管部門批準(zhǔn)后進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研,取得的調(diào)研成果交管理層審核,審核通過后正式批準(zhǔn)進(jìn)行初步可行性研究,初步可行性研究通過后,再進(jìn)行可行性研究,在這一階段應(yīng)能夠估算出項(xiàng)目的成本,可行性研究通過后,進(jìn)入工程初步設(shè)計(jì)階段。在可行性研究獲得批準(zhǔn)后,即可認(rèn)定項(xiàng)目啟動(dòng)。工程招投標(biāo)管理

《招投標(biāo)法》規(guī)定,評(píng)標(biāo)不能由招標(biāo)人或其代理機(jī)構(gòu)承擔(dān),而是要依法成立評(píng)標(biāo)委員會(huì),評(píng)標(biāo)委員會(huì)是負(fù)責(zé)評(píng)標(biāo)的臨時(shí)組織,負(fù)責(zé)依據(jù)評(píng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和方法對(duì)所有投標(biāo)文件進(jìn)行評(píng)審,向招標(biāo)人推薦或直接確定中標(biāo)人。評(píng)標(biāo)委員會(huì)由技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的專家5人以上單數(shù)組成,其中技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的專家不得少于2/3,一般從國(guó)家或省級(jí)評(píng)標(biāo)專家?guī)熘须S機(jī)抽取。經(jīng)評(píng)審的最低價(jià)投標(biāo)價(jià)法:這種方法一般適用于通用技術(shù)、性能標(biāo)準(zhǔn)或招標(biāo)人對(duì)其技術(shù)、性能無(wú)特殊要求的招標(biāo)項(xiàng)目。評(píng)委會(huì)應(yīng)根據(jù)招標(biāo)文件規(guī)定的價(jià)格調(diào)整方法,對(duì)所有投標(biāo)人的投標(biāo)報(bào)價(jià)進(jìn)行調(diào)整。以報(bào)價(jià)明顯低于標(biāo)底的,必須經(jīng)過質(zhì)詢和答辯,以保證報(bào)價(jià)合理。3 工程項(xiàng)目監(jiān)控

工程項(xiàng)目監(jiān)理的中心任務(wù)是對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行投資、質(zhì)量、進(jìn)度、安全和合同、信息管理,并協(xié)調(diào)參與項(xiàng)目建設(shè)各利害關(guān)系方的關(guān)系。監(jiān)理公司也把所監(jiān)理的工程作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目進(jìn)行管理,同樣產(chǎn)遵循項(xiàng)目管理的一般過程。

項(xiàng)目監(jiān)理是依據(jù)法律規(guī)范、合同約定對(duì)相關(guān)主體進(jìn)行監(jiān)督、檢查和評(píng)價(jià),并采取組織、協(xié)調(diào),以促進(jìn)利害關(guān)系者間的合作,共同完成項(xiàng)目目標(biāo)的過程。項(xiàng)目監(jiān)理過程一般由監(jiān)理公司承擔(dān)責(zé)任和義務(wù),主要監(jiān)理人員有總監(jiān)、總監(jiān)代表、專業(yè)監(jiān)理工程師、監(jiān)理員等,監(jiān)理方式有:見證、旁站、巡視、平行檢查、設(shè)備監(jiān)造等,處理方式有:成本索賠、批準(zhǔn)臨時(shí)延期和批準(zhǔn)延期等。工程驗(yàn)收過程

(1)準(zhǔn)備階段:主要是對(duì)局部、分散、零星工程進(jìn)行收尾,同時(shí)作好團(tuán)隊(duì)的思想工作,準(zhǔn)備好驗(yàn)收材料并進(jìn)行分類、歸檔、整理,形成完整的驗(yàn)收材料,同時(shí)為做好查詢和檢索工作做好準(zhǔn)備。

(2)自檢。項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)當(dāng)組織項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)按正式驗(yàn)收的程序進(jìn)行預(yù)先檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正,同時(shí)應(yīng)當(dāng)填寫(3)提交驗(yàn)收申請(qǐng)。以書面形式申請(qǐng)、報(bào)送驗(yàn)收材料,提出驗(yàn)收申請(qǐng)。

(4)驗(yàn)收方組成驗(yàn)收委員會(huì),對(duì)驗(yàn)收的材料進(jìn)行預(yù)審。

(5)現(xiàn)場(chǎng)初驗(yàn)。驗(yàn)收委員會(huì)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行初步檢查,對(duì)不符合之處提出修改意見,限期整改。

(6)正式驗(yàn)收。由驗(yàn)收委員會(huì)、在初驗(yàn)合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面、細(xì)致的正式驗(yàn)收,包括單項(xiàng)工程、單位工程、分部工程,對(duì)不合格的部門再次限期整改直至合格。

(7)簽署項(xiàng)目驗(yàn)收合格文件。簽署項(xiàng)目或階段合格文件,對(duì)具有等級(jí)評(píng)定的項(xiàng)目同時(shí)評(píng)出優(yōu)良等級(jí),投資性項(xiàng)目應(yīng)辦理移交資產(chǎn)。推進(jìn)項(xiàng)目管理的方法

5.1 更新管理觀念

企業(yè)的主導(dǎo)者是領(lǐng)導(dǎo)層,企業(yè)的發(fā)展在于管理層的遠(yuǎn)見卓識(shí),高層管理者是管理層的實(shí)際操控者,因此企業(yè)的發(fā)展主要依存于高層管理的正確決策,企業(yè)存在于市場(chǎng)中,是社會(huì)財(cái)富的創(chuàng)造單元,也是競(jìng)爭(zhēng)主體,先進(jìn)的理念會(huì)給企業(yè)帶來機(jī)會(huì),守舊的思想將會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難,因此企業(yè)必須時(shí)刻注重更新觀念,與時(shí)代同步。企業(yè)的觀念更新,關(guān)鍵是是領(lǐng)導(dǎo)層觀念的更新,這不僅僅是因?yàn)轭I(lǐng)導(dǎo)者在企業(yè)中的地位,更主要的是領(lǐng)導(dǎo)者可以站在市場(chǎng)和企業(yè)的高度認(rèn)識(shí)問題,將自己的認(rèn)識(shí)與市場(chǎng)的作用結(jié)合起來,更有利于指導(dǎo)企業(yè)的運(yùn)行和發(fā)展。

不同的管理層次對(duì)更新項(xiàng)目觀念的要求是不同的,對(duì)于高層管理者,應(yīng)當(dāng)樹立起項(xiàng)目管理的哲學(xué)思想,高瞻遠(yuǎn)矚地審視企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo),評(píng)估戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度,項(xiàng)目的支持性以現(xiàn)代項(xiàng)目的思維理念看待和處理問題;對(duì)中層管理者,主要應(yīng)注重管理流程和管理思維,注重從管理角度把握項(xiàng)目的組織、規(guī)劃、協(xié)調(diào)和對(duì)組織目標(biāo)的保障程度;對(duì)于操作層,應(yīng)主要關(guān)注于技術(shù)、技能和操作技藝。

5.2 按照計(jì)劃確保工期

所謂工期管理,指計(jì)劃、執(zhí)行及定期檢驗(yàn)更新土木建筑工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工各階段的工期計(jì)劃。工期管理有兩個(gè)層次,第一層次是在既定資源條件下的工期計(jì)劃,第二層次是探討合理資源條件替代變更后的縮短工期計(jì)劃。二個(gè)層次應(yīng)循序漸進(jìn),都是工程管理追求的目標(biāo)。工程管理最主要的目的為由全盤性的工期規(guī)劃資料,探討降低工期途徑,以減少投資風(fēng)險(xiǎn),靈活的資金調(diào)度,減輕借貸利息負(fù)擔(dān)?？刂撇⒔档凸て诘牧硪粋€(gè)效益為建筑設(shè)施得以如期甚至提早使用,使資源充分利用,并可提供運(yùn)營(yíng)效益。良好的工期管理可以使人、機(jī)、料等資源得到合理、妥善的規(guī)劃應(yīng)用,避免盲目趕工,造成資源浪費(fèi)?，F(xiàn)行大多數(shù)工地工期管理方法,為工程負(fù)責(zé)人開工前,以人力制作簡(jiǎn)單的橫道圖或網(wǎng)狀圖,作業(yè)項(xiàng)目則以結(jié)構(gòu)體施工為主,至于繁雜的裝修工程都以一個(gè)作業(yè)項(xiàng)目,工期則為三個(gè)月或五個(gè)月等來涵蓋。

5.3培養(yǎng)優(yōu)秀的項(xiàng)目管理隊(duì)伍

項(xiàng)目管理隊(duì)伍是由項(xiàng)目高層管理者、中層管理者、基層管理者、職能管理者、項(xiàng)目經(jīng)理和操作層人員等組成,之所以應(yīng)當(dāng)重視項(xiàng)目管理隊(duì)伍,是因?yàn)楣芾韺硬粌H是相應(yīng)的項(xiàng)目管理執(zhí)行者,同時(shí)也是這一層次的決策者,決策者的水平直接影響到企業(yè)的未來,更直接影響到項(xiàng)目的成功與失敗。企業(yè)造就一支優(yōu)秀的項(xiàng)目管理隊(duì)伍的前提是提高企業(yè)員工的素質(zhì),技能的培養(yǎng)固然重要,項(xiàng)目的系統(tǒng)化思想更需要逐步建立并扎根于各級(jí)管理者的頭腦中。企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立培訓(xùn)規(guī)劃,規(guī)劃的重點(diǎn)是對(duì)高層管理人員項(xiàng)目管理理念的培養(yǎng),培養(yǎng)一支優(yōu)秀項(xiàng)目管理隊(duì)伍的過程也是一個(gè)“項(xiàng)目”,管理層的支持同樣發(fā)揮著重要作用,甚至決定著該“項(xiàng)目”的成敗。

本文對(duì)推進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代項(xiàng)目管理,促進(jìn)管理層次升級(jí),提高組織效率全面提升組織的管理水平具有現(xiàn)實(shí)導(dǎo)意義,從戰(zhàn)略規(guī)劃到戰(zhàn)略目標(biāo),從項(xiàng)目目標(biāo)到企業(yè)的日常運(yùn)作,都能夠用現(xiàn)代項(xiàng)目管理的思想作指導(dǎo)。

第四篇：中國(guó)工業(yè)園大型光伏屋頂電站的應(yīng)用與研究

前 言：隨著人類工業(yè)的發(fā)展，化石能源的利用不斷給環(huán)境帶來各方面的壓力，世界各國(guó)加快了對(duì)清潔新能源的開發(fā)利用，太陽(yáng)能因具有清潔無(wú)害、分布廣泛等特點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。太陽(yáng)能光伏也成為當(dāng)今分布式新能源發(fā)電的熱點(diǎn)，然而由于當(dāng)今工業(yè)化發(fā)展不斷誕生的工業(yè)園一次又一次拉起電力缺口的警報(bào)，于是，將分布式光伏電站嫁接在負(fù)荷中心的工業(yè)園上成為高效利用分布式能源發(fā)電的新形式。

1.研究意義與目標(biāo)

目前，光伏發(fā)電在我國(guó)主要有兩種并網(wǎng)應(yīng)用形式：大型地面（荒漠）電站和光伏建筑一體化。前者存在并網(wǎng)接入難、配套電網(wǎng)建設(shè)成本高的缺點(diǎn)，后者往往發(fā)電規(guī)模小、節(jié)能效益不突出；而隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，建設(shè)在以工業(yè)園等負(fù)荷中心的大規(guī)模屋頂光伏電站成為高效利用光伏發(fā)電的新型方式。

眾所周知，中國(guó)是一個(gè)制造業(yè)的大國(guó)，2011 年工業(yè)用電占全國(guó)全部電力的75%，而這些大的用電企業(yè)往往集中在以生產(chǎn)制造為主的工業(yè)園區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到目前為止，全國(guó)大型國(guó)家級(jí)工業(yè)園區(qū)有131 個(gè)，省級(jí)工業(yè)園區(qū)1500 多個(gè)，而如何為工業(yè)園提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，做到不拉閘不限電，一直是電力公司難以解決的突出問題。而光伏屋頂電站的引入為它帶來新的機(jī)遇。

積極推進(jìn)工業(yè)園光伏屋頂電站的建設(shè)，還因其具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

1）延緩了電網(wǎng)投資建設(shè)、降低電能線路損耗，具有良好的節(jié)能減排效益。用電側(cè)與發(fā)電側(cè)在同一區(qū)域，不僅節(jié)省線路投資，也大大省去了電能在輸配電網(wǎng)上的損耗。

2）對(duì)電網(wǎng)具有一定的調(diào)峰作用。光伏發(fā)電在白天，而工業(yè)園區(qū)用電高峰變?cè)诎滋?，這對(duì)供電區(qū)域錯(cuò)峰用電，調(diào)節(jié)峰谷值起到一定作用。

3）利用園區(qū)廠房建光伏電站，無(wú)需另外占地，節(jié)約了土地資源。

因此，研究如何建設(shè)工業(yè)園區(qū)大型光伏屋頂電站是非常具有時(shí)代意義的。

2.光伏政策

為促進(jìn)太陽(yáng)能光伏應(yīng)用在國(guó)內(nèi)的發(fā)展，國(guó)家相繼推出一系列支持政策。從最早1997 年的針對(duì)偏遠(yuǎn)無(wú)電區(qū)太陽(yáng)能獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的“光明工程”，到2009 年針對(duì)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的“金太陽(yáng)示范工程”，以及2011 年1 月出臺(tái)的“太陽(yáng)能光電建筑應(yīng)用一體化示范項(xiàng)目”，都在光伏發(fā)電項(xiàng)目上給予一定的財(cái)政補(bǔ)貼，國(guó)家也通過像“甘肅敦煌10MW 光伏電站”等特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目，摸底光伏行業(yè)成本，繼而在2011 年7 月出臺(tái)歷史性的上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)政策。不僅在國(guó)家層面，各省級(jí)如江蘇、山東等也紛紛出臺(tái)各自的光伏應(yīng)用政策，極大地推動(dòng)了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。各扶持政策見下表：

表1 國(guó)家支持光伏的政策

由表可見，國(guó)家在對(duì)光伏項(xiàng)目的支持力度是很大的，但同時(shí)我們也不難發(fā)現(xiàn)，金太陽(yáng)工程實(shí)施的三年，其導(dǎo)向重點(diǎn)已從鼓勵(lì)一般型用戶側(cè)和大型地面（荒漠）并網(wǎng)電站慢慢轉(zhuǎn)向用電負(fù)荷集中的經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、工業(yè)園區(qū)的光伏發(fā)電形式，以及智能電網(wǎng)和微電網(wǎng)項(xiàng)目。這也是本篇文章編寫的意義所在。

此外，光伏發(fā)電項(xiàng)目還可通過合同能源管理方式，以節(jié)能減排指標(biāo)獲取國(guó)家補(bǔ)助政策，使得節(jié)能服務(wù)公司和用能單位均獲得利益。

3.大型光伏屋頂電站的設(shè)計(jì)難點(diǎn)

3.1 大型光伏屋頂電站的特點(diǎn)

大型光伏屋頂電站不同于前兩種光伏系統(tǒng)，它既具有裝機(jī)規(guī)模大（往往MW 級(jí)以上），同時(shí)具有帶負(fù)載特點(diǎn)，這使得它不能像普通的光伏建筑一體化直接接入低壓配電系統(tǒng)（因光伏容量一般遠(yuǎn)小于負(fù)荷，不用考慮負(fù)荷大小問題）；

也不同于大型荒漠電站，沒有自身負(fù)荷只需升壓接入大電網(wǎng)。大型屋頂電站既要考慮并網(wǎng)運(yùn)行安全性（接入位置與容量），又要考慮運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性（自發(fā)自用還是上網(wǎng)賣電，以及如何分配），同時(shí)還需要考慮不同負(fù)荷用電特性時(shí)段的運(yùn)行模式（如節(jié)假日停產(chǎn)或具有間隔休息的廠區(qū)等），所以大型屋頂電站的并網(wǎng)設(shè)計(jì)成為整個(gè)電站的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。3.2 大型屋頂電站并網(wǎng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

大型屋頂電站并網(wǎng)與諸多因素有關(guān)，設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，必須考慮的以下幾方面：

3.2.1 并網(wǎng)發(fā)電利用形式

一般來說，光伏電站主要有如下四種并網(wǎng)發(fā)電利用形式：

1）完全自發(fā)自用型+ 逆功率控制。即純粹的用戶側(cè)并網(wǎng)，并配置逆功率保護(hù)系統(tǒng)保證不向上一級(jí)電網(wǎng)供電區(qū)域逆流。

2）自發(fā)自用+ 剩余電力型。用戶側(cè)并網(wǎng)，但允許有多余光伏電力存在，并且采取相應(yīng)措施解決和利用這部分電力，確保電網(wǎng)安全基礎(chǔ)上得到最大經(jīng)濟(jì)效益。

3）全上網(wǎng)型。需要升壓接入配電網(wǎng)，由電力公司對(duì)其電力進(jìn)行全收購(gòu)。

4）自發(fā)自用+ 上網(wǎng)型。整個(gè)電站系統(tǒng)中部分自發(fā)自用，部分升壓上網(wǎng)賣電。

不同的并網(wǎng)方式有不同的回報(bào)效益，項(xiàng)目投資初期應(yīng)根據(jù)政策支持方式，如申請(qǐng)報(bào)金太陽(yáng)或光電建筑示范項(xiàng)目還是上網(wǎng)電價(jià)賣電。前者一般為用戶側(cè)并網(wǎng)，若有富余電力則將以本地脫硫燃煤電價(jià)由電網(wǎng)收購(gòu)（前提是要保證電網(wǎng)全），后者則是全部上網(wǎng)并入10KV 及以上配電網(wǎng)，由電網(wǎng)以1 元/KWh 的價(jià)格（2011 年7 月后）收購(gòu)。結(jié)合工業(yè)園區(qū)自身用電大戶考慮，以用戶側(cè)并網(wǎng)為主導(dǎo)且申報(bào)金太陽(yáng)補(bǔ)貼為最經(jīng)濟(jì)方法，即第二種和第四種。但第二種如何保證安全基礎(chǔ)上利用剩余電力是設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，第四種方法亦在合理分配自用與賣電比例，以及如何實(shí)施是它難點(diǎn)。

3.2.2 低壓和高壓并網(wǎng)方式

光伏電站并網(wǎng)有兩種常見方式，即低壓并網(wǎng)和升壓并網(wǎng)。對(duì)于大規(guī)模屋頂電站其各自的優(yōu)劣如下表：

表2 大規(guī)模屋頂電站其各自的優(yōu)劣

若是用戶側(cè)并網(wǎng)，大型屋頂電站還必須對(duì)本地區(qū)域進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)與分析。

負(fù)荷分析可按變壓器為單位，應(yīng)包含以下幾方面內(nèi)容：設(shè)備總?cè)萘?、變壓器?fù)載率、負(fù)載類型（感性、阻性或容性）、用電特性（1：連續(xù)工作制的設(shè)備或生產(chǎn)線；2：短時(shí)或周期制的用電設(shè)備；3：季節(jié)性的用電設(shè)備）以及空調(diào)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)等。

根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)與原配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定光伏子系統(tǒng)的接入位置與接入容量，保證在不逆流情況下最大化利用光伏發(fā)電。

3.2.3 接入位置與容量設(shè)計(jì)

光伏屋頂電站作為一個(gè)分布式電源接入原配電系統(tǒng)，其接入位置與容量將對(duì)原系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。

首先分布式發(fā)電的接人必然會(huì)引起饋線中傳輸有功、無(wú)功數(shù)量和方向發(fā)生變化，進(jìn)而影響穩(wěn)態(tài)電壓分布，電壓支撐由分布式電源的總出力決定，總出力越多，與負(fù)荷的比值越高，電壓支撐就越大，整體電壓水平就越高。

通過模擬仿真可知，光伏屋頂電站如果接入配電系統(tǒng)母線（如變壓器二次側(cè)）出線，對(duì)線路電壓分布的影響越?。蝗绻^大容量接入在饋線中部，局部極大電壓也就出現(xiàn)在線路中部，同時(shí)，散布在饋線上的接入比集中在同一個(gè)位置對(duì)電壓的支撐作用要大。

圖3-1 分布式發(fā)電接入位置變化引起電壓分布變化曲線

由此可知，如果屋頂電站以集中式單點(diǎn)方式并網(wǎng)，不能隨意接入配電系統(tǒng)位置，應(yīng)該接入母線上，但如果以分散多點(diǎn)并網(wǎng)接入，就電壓水平而言，接入線路中后端（如二級(jí)和三級(jí)電柜）更好一些。但實(shí)際過程中，原配電系統(tǒng)的線路分布與光伏發(fā)電系統(tǒng)的地理間隔往往成為接入的阻礙，主要影響線路投資、甚至配電線路改造，以及傳輸帶來的電能耗。

所以光伏系統(tǒng)以多大容量、分散還是集中形式接入原配電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)位置，是大型屋頂電站的設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。

3.3 光伏并網(wǎng)帶來的問題

此外，上一定規(guī)模的光伏系統(tǒng)還面臨以下并網(wǎng)問題：

1、接入點(diǎn)電能質(zhì)量的問題

1）諧波問題。光伏電站一般都是通過電子逆變器接入電網(wǎng)，采用脈寬調(diào)制、斬波等技術(shù)的逆變器必然給電網(wǎng)造成諧波污染。

2）功率輸出不穩(wěn)定引起的電壓波動(dòng)問題。光伏電站的電能輸出受太陽(yáng)光強(qiáng)度變化而形成間歇性、周期性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，容易造成接入點(diǎn)電壓的脈動(dòng)以及輸電線路潮流的波動(dòng)，帶來地區(qū)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性以及線路的逆潮流問題。

3）直流分量。光伏電站有可能向電網(wǎng)注入直流，使變壓器和電磁元件出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，并使附近機(jī)械負(fù)荷發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

2、光伏接入對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

分布式光伏電源及儲(chǔ)能裝置的接入，改變了配電系統(tǒng)故障的特征，使故障后電氣量的變化變得十分復(fù)雜，使保護(hù)的工作原理和動(dòng)作邏輯均變得異常復(fù)雜，傳統(tǒng)的保護(hù)原理和故障檢測(cè)方法將受到巨大影響，從而無(wú)法正常工作，這已經(jīng)成為限制分布式發(fā)電供能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的重要技術(shù)屏障。

3、改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)的運(yùn)行管理習(xí)慣

分布式光伏電源的接入改變了傳統(tǒng)配網(wǎng)電能計(jì)量計(jì)費(fèi)方式以及與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息交互技術(shù)。特別是當(dāng)光伏發(fā)電裝機(jī)比例增加到一定規(guī)模時(shí)，因其出力的隨機(jī)性間歇性等特點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的營(yíng)運(yùn)調(diào)度、調(diào)頻策略等一個(gè)提出新的挑戰(zhàn)。

3.4 用戶側(cè)并網(wǎng)剩余光伏電力問題

大型屋頂電站因其裝機(jī)容量大，負(fù)荷具有時(shí)段性和間隔性（如長(zhǎng)期節(jié)假日或車間停產(chǎn)等情況下），將會(huì)產(chǎn)生大量的剩余光伏電力，針對(duì)如何解決因負(fù)荷不匹配出現(xiàn)的剩余電力，有如下四種方式：

① 任其逆流。負(fù)荷區(qū)域消耗不完的電力將通過原配電變壓器逆流至高壓側(cè)，原降壓變壓器變成升壓變，其負(fù)面影響主要有二方面：一方面將影響高壓側(cè)電力系統(tǒng)故障特性，可能致使繼電保護(hù)等裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)；另一方面逆流將抬高原低壓側(cè)的電壓水平，原400V 將升至440V 左右，將對(duì)低壓側(cè)所帶負(fù)載產(chǎn)生一定的過電壓影響甚至毀壞某些低壓設(shè)備。

② 切除全部或部分光伏發(fā)電。采用逆功率控制系統(tǒng)，當(dāng)一旦檢測(cè)光伏發(fā)電將大于負(fù)載用電時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)停止光伏發(fā)電或切除部分光伏子系統(tǒng)，這是當(dāng)今最常用的一種方式，此方法不足之處是白白浪費(fèi)了光伏發(fā)電資源。

③ 切換至升壓系統(tǒng)送出。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為低壓并網(wǎng)和升壓送電的綜合系統(tǒng)，當(dāng)用戶側(cè)產(chǎn)生剩余電力時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)立即將系統(tǒng)（或部分子系統(tǒng)）切換至升壓回路，將剩余電力通過升壓站送上電網(wǎng)，最大化利用光伏發(fā)電資源。

圖3-1 分布式發(fā)電接入位置變化引起電壓分布變化曲線

④ 智能微電網(wǎng)接入方式；采用智能微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，將（白天）剩余光伏電力充入蓄電池系統(tǒng)，（晚上）通過逆變系統(tǒng)將電能放出供給負(fù)載。

上述四種方式中，第一種因其安全性和可靠性不高，一般不建設(shè)采用；第二種方式應(yīng)用廣泛但經(jīng)濟(jì)性不高，第三種和第四種有較高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)效益，具有一定的創(chuàng)新性，只要運(yùn)用得當(dāng)，是值得推廣的方式。

4.湖南九華示范區(qū)20MW 光伏屋頂電站的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

4.1 工程概述

湖南湘潭九華示范區(qū)20MW 光伏屋頂電站屬于中國(guó)大型金太陽(yáng)工程，是2010 年國(guó)家13 個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電集中應(yīng)用示范區(qū)中最大的屋頂電站工程，項(xiàng)目位于湖南省湘潭區(qū)九華示范區(qū)，由珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司建設(shè)，項(xiàng)目2010年8 月完成可研性報(bào)告，次年7 月完成總體規(guī)劃設(shè)計(jì)報(bào)告，8 月開始大規(guī)模施工建設(shè)，預(yù)計(jì)12 月中旬完成調(diào)試并網(wǎng)運(yùn)行。

4.2 設(shè)計(jì)思路與方法

本工項(xiàng)目主要包含中國(guó)興業(yè)（湖南）產(chǎn)業(yè)園區(qū)一期和二期、九華創(chuàng)業(yè)園區(qū)及其它園區(qū)部分建筑屋頂，現(xiàn)以典型的興業(yè)園一期為代表，分析大型電站的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

4.2.1 基本情況

興業(yè)園一期含五個(gè)大型廠房，總面積約8.68 萬(wàn)平方米，主要由電池片生產(chǎn)車間、電池組件車間、幕墻門窗加工車間、玻璃深加工車間及熱能車間組成，主要負(fù)荷設(shè)備有燒結(jié)爐、擴(kuò)散爐、層壓機(jī)、玻璃鋼化爐等。興業(yè)園平面布局圖如下：

圖4-1 興業(yè)園平面布局圖

興業(yè)園有高壓總配電室一座，位于5# 廠房東北角，由高壓配電室分四個(gè)回路，分別給1，3# 廠房配電室、2，4#配電室、5# 配電室及生活倒班樓箱變供電。

為加強(qiáng)示范作用，共選用單晶硅、多晶硅和非晶硅三種組件，屋頂安裝情況如下：

表4-1 興業(yè)產(chǎn)業(yè)園一期布板基本情況表

而興業(yè)園一期各廠房的負(fù)荷與變壓器布置情況如下：

表4-2 興業(yè)園區(qū)廠房負(fù)荷與變壓器分布

4.2.2 并網(wǎng)設(shè)計(jì)

此處略去常規(guī)的陰影分析、組串與逆變器設(shè)計(jì)、直流匯流與保護(hù)設(shè)計(jì)等部分。

① 并網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式

作為已獲得國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼的金太陽(yáng)項(xiàng)目，其上網(wǎng)電價(jià)只能與當(dāng)?shù)孛摿蛉济弘妰r(jià)相同（湘潭地區(qū)0.44 元/KWh），而園區(qū)的工業(yè)用電綜合電價(jià)是0.8 元/KWh。顯而易見要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化則需盡量自發(fā)自用，采取用戶側(cè)低壓并網(wǎng)的方案。且低壓并網(wǎng)是一種成本低、損耗小、效率高、建造簡(jiǎn)單的并網(wǎng)形式，通過負(fù)荷分析可知1#，3#，4# 和5# 廠房均可采用這種并網(wǎng)方式接入自身區(qū)域變壓器。

再來分析2# 廠房，2# 廠房面積大負(fù)荷小，光伏容量達(dá)2.2MW，區(qū)間負(fù)載只有0.98MW，且變壓器容量只有1250KVA，無(wú)法滿足光伏接入條件。如將其接入其它廠房變壓器，如1，3# 配電廠房，則必須遠(yuǎn)距離電纜敷設(shè)，需增加投資約150 多萬(wàn)元，且低壓遠(yuǎn)距離送電電能損耗大、電壓壓降大，有違電力設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性原則。同時(shí)考慮全廠區(qū)的預(yù)測(cè)負(fù)荷功率為6490KW，而總的光伏裝機(jī)容量為7151KW，天氣良好情況下交流輸出可達(dá)6793KW，光伏發(fā)電將可能超過所有負(fù)載，園區(qū)配電系統(tǒng)將向上級(jí)電網(wǎng)產(chǎn)生逆功率，這不僅對(duì)電網(wǎng)，對(duì)廠區(qū)內(nèi)設(shè)備都可能造成損害。故綜合考慮，設(shè)計(jì)興業(yè)園有高壓總配電室一座，位于5# 廠房東北角，由高壓配電室分四個(gè)回路，分別給1，3# 廠房配電室、2，4#配電室、5# 配電室及生活倒班樓箱變供電。

為加強(qiáng)示范作用，共選用單晶硅、多晶硅和非晶硅三種組件，屋頂安裝情況如下：

將2# 廠房光伏系統(tǒng)升至10KV 上網(wǎng)，接入九華大園區(qū)10KV電網(wǎng)，興業(yè)園形成以低壓并網(wǎng)自發(fā)自用為主，高壓并網(wǎng)賣電為輔的混合并網(wǎng)方式。

② 分散OR 單點(diǎn)并網(wǎng)

確定低壓并網(wǎng)方案后，其接入位置、分散還是集中接入是緊接著要考慮的問題。為加強(qiáng)管理與維護(hù)、保證廠房?jī)?nèi)部配電安全性，不宜將大量的分布式（雙）電源分散置入車間，從而確定集中并網(wǎng)的優(yōu)越性，根據(jù)第三章的分析可知，大容量單點(diǎn)并網(wǎng)宜接入變壓器低壓母線，故在每個(gè)廠房單獨(dú)設(shè)立光伏配電間的，將逆變器、光伏并網(wǎng)柜等設(shè)備集中匯流將光伏電力送出。光伏配電間位置設(shè)計(jì)靠近原配電室，通過銅母排與原配電母線連接，以減少交流線路投資和電能損耗。整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：

圖4-2 興業(yè)園并網(wǎng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

4.2.3 接入容量與負(fù)荷匹配分析

確立了基本的并網(wǎng)系統(tǒng)方案后，需要對(duì)用戶并網(wǎng)側(cè)進(jìn)行接入容量和負(fù)荷匹配分析，以驗(yàn)算并網(wǎng)方式的安全性和可靠性，根據(jù)統(tǒng)計(jì)負(fù)荷、地域分配和發(fā)電量綜合分析，得下表：

表4-2 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)接入容量與負(fù)荷匹配

說明：根據(jù)系統(tǒng)效率和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)值，實(shí)際的光伏交流輸出按光伏額定容量的90% 計(jì)算。

由上可見用戶側(cè)低壓接入的光伏容量都不會(huì)超過預(yù)測(cè)負(fù)荷，其交流輸出按所占原變壓器容量不超過62%，正常工作下光伏所發(fā)電能將全部被負(fù)載消耗掉，這保證了整個(gè)配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。而且能做到確保負(fù)載率較低時(shí)，盡量不出現(xiàn)逆流現(xiàn)象。

4.3 解決方案與創(chuàng)新特點(diǎn)

4.3.1 電能質(zhì)量

為解決光伏電站并網(wǎng)的諧波問題，在2# 廠房升壓站設(shè)置一套動(dòng)態(tài)有源濾波裝置，采用西班牙進(jìn)口動(dòng)態(tài)有源濾波器，對(duì)大小和頻率都變化的諧波進(jìn)行補(bǔ)償，降低諧波率。

針對(duì)光伏電站出力瞬時(shí)變化性大而引起電壓波動(dòng)問題，本項(xiàng)目創(chuàng)造性地引用削峰填谷的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，通過控制蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電調(diào)整節(jié)點(diǎn)能量變化波動(dòng)，從而穩(wěn)定其向外輸出特性。詳情請(qǐng)見第五章。

4.3.2 可調(diào)度性

對(duì)于10KV 并網(wǎng)電力上網(wǎng)的光伏系統(tǒng)，建立強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅配置常規(guī)的光伏電站監(jiān)測(cè)信息量，發(fā)電量信息均通過光纖傳送至電網(wǎng)上一級(jí)變電站。為更好地響應(yīng)上級(jí)變電站的調(diào)度指令，本系統(tǒng)通過先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)控制每臺(tái)逆變器的功率輸出，調(diào)節(jié)其有功大小，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制有功輸出功能，而光伏電站常規(guī)的控制方式是在每個(gè)逆變器回路設(shè)置接觸器，通過二次系統(tǒng)控制其開斷，這種方式的啟停往往對(duì)逆變器損害較大，且不能實(shí)現(xiàn)單臺(tái)逆變器的平滑調(diào)節(jié)，因此新型監(jiān)控方式的應(yīng)用才真正實(shí)現(xiàn)光伏電站的可調(diào)度性，繼而解決電站對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的不良影響。

4.3.3 逆功率控制系統(tǒng)

對(duì)于用戶側(cè)低壓并網(wǎng)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全是非常重要的，因此本工程設(shè)置了逆功率保護(hù)系統(tǒng)。本工程1，3，4，5# 廠房均為低壓并網(wǎng)，在每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)均設(shè)置萬(wàn)能框架式斷路器，斷路器可通過監(jiān)控系統(tǒng)控制其關(guān)斷，另在變壓器二次側(cè)低壓出線關(guān)口設(shè)置逆功率檢測(cè)裝置，當(dāng)一旦檢測(cè)到光伏發(fā)電大于負(fù)載用電時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)立即切斷并網(wǎng)回路停止發(fā)電（或?qū)⒌蛪翰⒕W(wǎng)部分切換至升壓系統(tǒng)），以保證電網(wǎng)和變壓器的安全運(yùn)行。

4.3.4 兩種運(yùn)行模式

對(duì)于工業(yè)園區(qū)不同生產(chǎn)時(shí)段實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)行模式，以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

由上章分析可知本工程采取用戶側(cè)低壓并網(wǎng)和升壓賣電的綜合并網(wǎng)方式，且低壓部分設(shè)置逆功率保護(hù)裝置，為充分利用太陽(yáng)能資源，當(dāng)用戶側(cè)并網(wǎng)部分出現(xiàn)剩余電力時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)自動(dòng)切換的模式將其轉(zhuǎn)至升壓模式。

對(duì)于2# 廠房升壓并網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)園區(qū)用電量小時(shí)，應(yīng)盡可能多的將電力送上網(wǎng)；當(dāng)園區(qū)用電量大時(shí)，上網(wǎng)賣電價(jià)格比自身用電貴，應(yīng)盡可能多地將電力并網(wǎng)低壓網(wǎng)絡(luò)，在綜合考慮線路和設(shè)備投資成本情況下，本工程在2# 廠房升壓站設(shè)計(jì)250KW 光伏子系統(tǒng)雙電源自動(dòng)切換柜，當(dāng)廠區(qū)用電量大時(shí)，子系統(tǒng)在并在低壓電網(wǎng)，供2，4# 廠房設(shè)備供電（自用電比賣電貴）；當(dāng)廠區(qū)用電量小時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將雙電源切換至升壓系統(tǒng)，子系統(tǒng)并在10KV 電網(wǎng)上賣電產(chǎn)生收益（比停止發(fā)電效益好）。

不同模式的切換使得電站系統(tǒng)能運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)收益最大化。

4.3.5 無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)

集中連片式光伏電站一般采取分散布置集中監(jiān)控的方式，即電站分若干子系統(tǒng)和發(fā)電區(qū)域，每個(gè)區(qū)域由若干逆變器及開關(guān)柜組成，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)是將所有逆變器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀、逆功率檢測(cè)裝置等通過485 通訊電纜連接起來送一至監(jiān)控中心，這種方式一方面增加大量電纜成本和施工工程量，另一方面?zhèn)鬏斁嚯x有限（485 有線傳輸一般為1200m），為解決上述兩大問題，本工程設(shè)置珠海興業(yè)自主研發(fā)的無(wú)線通訊監(jiān)控系統(tǒng)。在每個(gè)發(fā)電區(qū)域配置一個(gè)光伏無(wú)線發(fā)射器，通過485 通訊搜集逆變器和各類傳感器數(shù)據(jù)，空中發(fā)送至監(jiān)控中心的接收器，同時(shí)接受監(jiān)控中心指令，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的無(wú)線監(jiān)控。

5.智能微電網(wǎng)的必然選擇

通過第三章3.3 條可知，光伏電站等分布式新能源發(fā)電并網(wǎng)存在并網(wǎng)電能質(zhì)量低、可調(diào)度性差以及安全性能低等重大缺陷。

為解決上述問題，由中國(guó)興業(yè)太陽(yáng)能技術(shù)控股有限公司研發(fā)了智能微電網(wǎng)系統(tǒng)。它以交流母線為基礎(chǔ)，由光伏發(fā)電子系統(tǒng)、儲(chǔ)能子系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、光纖通信、各類智能開關(guān)儀表及負(fù)荷組成，智能微電網(wǎng)與大電網(wǎng)通過可控開關(guān)連接，每個(gè)光伏子系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)容量的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過雙向逆變器與母線聯(lián)接，各類儀表傳感器檢測(cè)電網(wǎng)、發(fā)電單元和負(fù)載運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其輸送至監(jiān)控中心，由EMS 能量管理系統(tǒng)控制蓄電池的充放電，監(jiān)控中心控制整個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。由其原理圖如下：

圖5-1 智能微電網(wǎng)系統(tǒng)原理圖

智能微電網(wǎng)的應(yīng)用，能成功解決光伏電站并網(wǎng)的如下問題：

① 解決了光伏發(fā)電不穩(wěn)定性。微電網(wǎng)自帶的儲(chǔ)能系統(tǒng)能緩沖光伏發(fā)電因天氣原因引起的出力變化，當(dāng)光伏發(fā)電功率快速上升時(shí)，蓄電池系統(tǒng)拼命“吸入”能量，當(dāng)光伏發(fā)電功率快速下降時(shí)，蓄電池系統(tǒng)立即“釋放”能量，以阻止光伏發(fā)電功率變化過快，解決光伏發(fā)電輸出的不穩(wěn)定性。

② 改善了光伏電站并網(wǎng)的電能質(zhì)量。微電網(wǎng)能控制蓄電池和雙向逆變器單元，調(diào)節(jié)其向負(fù)載及網(wǎng)絡(luò)提供的無(wú)功及有功功率，通過快速吸收和釋放大功率電能解決系統(tǒng)中如電壓聚升、電壓聚降等暫態(tài)問題，從而達(dá)到穩(wěn)定電壓水平，提高電能質(zhì)量目的。

③ 提高系統(tǒng)帶負(fù)載能力，減輕大電網(wǎng)的壓力。微電網(wǎng)系統(tǒng)還能根據(jù)負(fù)載需要調(diào)節(jié)儲(chǔ)能單元充放電，吸收尖峰負(fù)荷、減少電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響。同時(shí)，智能微電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置智能繼電保護(hù)裝置，系統(tǒng)內(nèi)的各類保護(hù)裝置參數(shù)可由監(jiān)控中心調(diào)整與修改，從而減小分布電源接入對(duì)電網(wǎng)的故障特性的負(fù)面影響，并可通過光纖與上級(jí)電網(wǎng)通信，調(diào)節(jié)有功與無(wú)功輸出，實(shí)現(xiàn)光伏電站的可調(diào)度性。

由上可以預(yù)見，最終，智能微電網(wǎng)是大型光伏屋頂電站并網(wǎng)接入的必然選擇。

6.結(jié)語(yǔ)

大型光伏屋頂電站是光伏發(fā)電應(yīng)用成功的典范，它對(duì)中國(guó)工業(yè)園和光伏業(yè)的發(fā)展都具有積極的推動(dòng)作用，具有良好的節(jié)能減排示范效益。本文就如題內(nèi)容結(jié)合光伏政策分析了大型光伏屋頂電站的研究意義，剖析了大型屋頂電站的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，特別是并網(wǎng)設(shè)計(jì)及對(duì)電網(wǎng)帶來的影響問題，再以湖南九華示范區(qū)20MW 光伏屋頂及智能微電網(wǎng)項(xiàng)目工程為例，展述其設(shè)計(jì)思想與過程，總結(jié)方案的創(chuàng)新特點(diǎn)，最后介紹新型智能微電網(wǎng)與大型電站結(jié)合應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)希望能給今后中國(guó)大規(guī)模光伏屋頂電站的應(yīng)用給予一定的指導(dǎo)與參考作用，體現(xiàn)國(guó)家金太陽(yáng)項(xiàng)目良好的示范意義。

第五篇：3dsmax在游戲角色建模中研究與應(yīng)用

3dsmax在游戲角色 建模中的研究與應(yīng)用 摘 要 隨著計(jì)算機(jī)三維影像技術(shù)的不斷發(fā)展，三維圖形技術(shù)越來越被人類所掌握和應(yīng)用，由于三維動(dòng)畫比平面圖形更直觀，更逼真的特點(diǎn)，因此更能給觀賞者以身臨其境的感覺，尤其適用于那些尚未實(shí)現(xiàn)或準(zhǔn)備實(shí)施的項(xiàng)目和虛擬的游戲，使觀者提前領(lǐng)略實(shí)施后的精彩結(jié)果。在如今的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，三維動(dòng)畫從簡(jiǎn)單的幾何體模型到一般的產(chǎn)品展示和藝術(shù)品展示，甚至到復(fù)雜的人物模型，所有這些都能依靠強(qiáng)大的三維動(dòng)畫技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。3DSMAX作為三維動(dòng)畫制作領(lǐng)域內(nèi)最為出色的軟件之一，不僅具有強(qiáng)大的繪圖能力，同時(shí)具有出眾的建模功能，在應(yīng)用范圍方面，3DSMAX已經(jīng)廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域。擁有強(qiáng)大功能的3DSMAX已經(jīng)深入的扎根在如今很多3D游戲的宣傳動(dòng)畫、片頭動(dòng)畫，以及游戲場(chǎng)景中，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

本文從三維動(dòng)畫的基礎(chǔ)理論入手，在國(guó)內(nèi)外針對(duì)專家對(duì)三維動(dòng)畫技術(shù)研究分析的基礎(chǔ)上，對(duì)三維動(dòng)畫軟件在游戲中的應(yīng)用進(jìn)行分析；

首先對(duì)三維動(dòng)畫的相關(guān)理論作了詳細(xì)的闡述，指出三維動(dòng)畫的特點(diǎn)和主要應(yīng)用領(lǐng)域；

之后針對(duì)3DSMAX進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，明確了3DSMAX的主要特點(diǎn)；

在此基礎(chǔ)上，對(duì)3DSMAX的建模方法進(jìn)行了分析，從3DSMAX三維建模最基本組成的點(diǎn)、面開始，漸漸深入的描述，說明3DSMAX建模的特點(diǎn)及常用的建模方法，以及對(duì)這些建模方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了探討；

然后以游戲角色建模的視角出發(fā)，論述了游戲發(fā)展及角色的變化，指出3D游戲模型的基本規(guī)范，并具體分析了3D游戲角色模型建立的一般過程，再輔以實(shí)例進(jìn)一步闡明了使用3DSMAX進(jìn)行游戲角色建模應(yīng)該注意的問題；

最后針對(duì)游戲角色建模的后期處理，分別對(duì)標(biāo)準(zhǔn)渲染、燈光、攝影機(jī)等進(jìn)行了分析，分析了3DSMAX中四大渲染器的特點(diǎn)，探討了燈光設(shè)置的順序和要點(diǎn)，并詳解了攝影機(jī)的常用參數(shù)設(shè)置。

本文的研究，對(duì)于使用3DSMAX進(jìn)行建模的設(shè)計(jì)者明確建模的基本理論與方法，具有一定的實(shí)際參考價(jià)值；

尤其是針對(duì)在游戲角色建模過程中的一些細(xì)節(jié)，能夠?yàn)檫M(jìn)行游戲角色建模的設(shè)計(jì)者提供較大的幫助。

關(guān)鍵詞：游戲角色 三維動(dòng)畫 3DSMAX 建模 面 ABSTRACT With the three-dimensional imaging technology continues to evolve from computer, more and more three-dimensional graphics technology and applications be grasped by humans, because of three-dimensional animated graphics more intuitive than the plane, more realistic, and consequently more immersive to the viewer to feel , especially for those not yet ready to implement projects to achieve or so after the implementation of the viewer a taste of the exciting early results.In today＇s various areas, three-dimensional animations from simple geometry model to the general display of products and works of art, even to the complex character models, all of which can rely on a strong three-dimensional animation techniques.3DSMAX as a field of three-dimensional animation software is one of the most outstanding, not only has powerful graphics capabilities, but also has superior modeling capabilities in the application scope, 3DSMAX has been widely used in advertising, film, industrial design, architectural design, multimedia production, games, teaching and engineering visualization and other fields.3DSMAX already has a strong function of depth rooted in today＇s 3D games lot of publicity animation, title animation, and game scene, has a very broad application prospects.In this paper, from the basic theory of three-dimensional animation , based on many expert research and analysis about three-dimensional animation technology.Analysis of three-dimensional animation’s application in the game;First, the theory of three-dimensional animation made in detail, pointing out that three-dimensional animation features and the main application areas;for 3DSMAX after a brief introduction, the main features 3DSMAX clear;On this basis, for 3DSMAX modeling methods were analyzed to illustrate the characteristics and 3DSMAX modeling methods commonly used in modeling , as well as their advantages and disadvantages of these modeling approaches are discussed;then game character modeling perspective, discusses the game development and the changing role of the model that the basic norms of 3D games, 3D games and detailed analysis of the role model the establishment of the general process, supplemented by examples and further clarified the role of modeling the game using 3DSMAX should pay attention to the problem;last game character modeling for post-processing, respectively, the standard rendering, lighting, cameras, etc.were analyzed, analysis of the 3DSMAX the characteristics of the four renderer, the order of the light set and points, and a camera used Detailed parameter settings.From the study, modeling for designers to use 3DSMAX explicit modeling of the basic theories and methods, with some actual reference value;role in the game, especially for some of the details of the modeling process, role modeling can play games designers to provide more help.KEY WORDS: Game character;three-dimensional animation;3DSMAX;modeling;surface 目 錄 摘 要 2 ABSTRACT 3 第一章 緒論 6 1.1選題的背景和意義 6 1.2國(guó)內(nèi)外研究綜述 7 1.2.1 國(guó)外研究綜述 7 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究綜述 9 1.2.3 研究評(píng)述 10 1.3研究主要內(nèi)容和研究方法 11 1.3.1 研究主要內(nèi)容 11 1.3.2 研究方法 11 第二章 三維動(dòng)畫及其建模 12 2.1 動(dòng)畫及三維動(dòng)畫 12 2.1.1 動(dòng)畫的基本概念 12 2.1.2 三維動(dòng)畫的基本概念 13 2.2 三維動(dòng)畫特點(diǎn)及應(yīng)用 13 2.2.1 三維動(dòng)畫的特點(diǎn) 13 2.2.2 三維動(dòng)畫的應(yīng)用領(lǐng)域 14 2.3 三維動(dòng)畫制作的一般過程 15 2.4 3DSMAX軟件簡(jiǎn)介 16 2.5三維建模及其重要性 17 第三章 游戲角色建模的技術(shù)分析 19 3.1 3DSMAX建模方法分析 19 3.1.1 3DSMAX建模的主要特點(diǎn) 19 3.1.2 3DSMAX建模的主要方法 19 3.2 3DSMAX游戲角色建模技術(shù) 22 3.2.1游戲發(fā)展與游戲角色 22 3.2.2 3D游戲模型的基本規(guī)范 23 3.2.3 3D游戲模型中的四邊面與三角面取舍 24 3.2.4 3DSMAX游戲角色建模的一般過程 25 3.2.5 3DSMAX游戲角色建模實(shí)例分析 27 第四章 游戲角色建模的后期處理 33 4.1渲染器分析 33 4.1.1 Mental Ray渲染器 33 4.1.2 Brazil渲染器 33 4.1.3 FinalRender渲染器 34 4.1.4 VRay渲染器 34 4.2燈光處理 35 4.2.1 燈光與影像 35 4.2.2 經(jīng)典布光理論 36 4.2.3 布光順序及要點(diǎn) 36 4.3攝影機(jī)處理 37 4.3.1 攝影機(jī)的種類 37 4.3.2攝影機(jī)的特性 38 4.3.3 3DSMAX攝影機(jī)的常用參數(shù)設(shè)置 38 第五章 結(jié)論與展望 41 參考文獻(xiàn) 43 致 謝 45 第一章 緒論 1.1選題的背景和意義 隨著全球計(jì)算機(jī)圖像圖形技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)視覺效果需求的提高，在圖像圖形的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)方法發(fā)生了巨大的改變，以往依靠手工來完成的大多數(shù)設(shè)計(jì)工作，正逐步被計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)代替，特別是三維圖像及動(dòng)畫技術(shù)在近年來的發(fā)展尤其迅速，它們的應(yīng)用已經(jīng)涉及到建筑、影視、游戲等多個(gè)行業(yè)，發(fā)揮了越來越重要的作用，充分展示了三維動(dòng)畫在設(shè)計(jì)方面的強(qiáng)大能力。

在三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)領(lǐng)域，有關(guān)三維圖形的設(shè)計(jì)軟件有很多，主要包括Discreet的 3ds max、Maxon的 Cinema 4D、Alias的 Maya、Softimage/XSI以及NewTek的 Lightwave 3D，而與三維動(dòng)畫有關(guān)的建模方式也成為了三維圖像軟件發(fā)展的主要方向，這些軟件在進(jìn)行幾何模型建立時(shí)所采用的方式和工具并不相同。如3dsMax的建模工具使用了廣泛的多邊形建模工具組件；

Cinema 4D 中則包含了細(xì)分表面建模工具等多種工具；

Alias公司的Maya則以其非常強(qiáng)大的Nurbs工具聞名于世；

Lightware的建模方式是MetaNURBS?？梢钥闯?，各類軟件在建模方式上各有倚重。但是在實(shí)際的三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)過程中，由于行業(yè)或環(huán)境的不同，對(duì)所建立的幾何模型的細(xì)節(jié)要求也會(huì)不同，在三維建筑的有關(guān)動(dòng)畫模型中重點(diǎn)對(duì)動(dòng)畫精度限制較為嚴(yán)格，在影視廣告中是對(duì)動(dòng)畫模型的光滑度要求比較嚴(yán)格，而在游戲角色模型中則是要求動(dòng)畫模型能夠滿足游戲玩家的控制要求。因此，面對(duì)如此多的三維動(dòng)畫軟件和建模工具，如何針對(duì)不同的建模需求選擇合適的三維動(dòng)畫軟件和建模工具也成為了領(lǐng)域內(nèi)研究的重要課題之一。

基于上述情形，本課題研究了在游戲領(lǐng)域內(nèi)使用3dsmax三維動(dòng)畫制作軟件進(jìn)行角色建模的方法。3dsmax作為美國(guó)Autodes公司最為出色的三維動(dòng)畫制作軟件，近年來已經(jīng)成為全球中低端使用群體中最為流行的軟件，它不僅提供了豐富的動(dòng)畫設(shè)計(jì)功能，也提供了強(qiáng)大的建模技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于影視、游戲等領(lǐng)域。使用3dsmax進(jìn)行游戲角色模型的合理建造，并對(duì)其進(jìn)行后期處理正是本文研究的重點(diǎn)。通過對(duì)本課題的研究，能夠?qū)θS動(dòng)畫研究領(lǐng)域的理論，特別是3dsmax的建模方面起到一定的補(bǔ)充作用；

同時(shí)對(duì)于提升游戲行業(yè)角色建模的實(shí)際操作上具有一定的借鑒意義。

1.2國(guó)內(nèi)外研究綜述 1.2.1 國(guó)外研究綜述 1.2.1.1 國(guó)外三維動(dòng)畫發(fā)展綜述 三維動(dòng)畫作為電腦美術(shù)的一個(gè)分支，是建立在動(dòng)畫藝術(shù)和電腦軟硬件技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上而形成的一種相對(duì)的獨(dú)立新型的藝術(shù)形式。三維動(dòng)畫在國(guó)外的早期應(yīng)用出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。直到70年代后期，隨著PC機(jī)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的快速發(fā)展，三維動(dòng)畫才逐步拓展到諸如平面設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)、建筑裝潢等領(lǐng)域。從20世紀(jì)80年代開始就逐步使用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)制作三維動(dòng)畫，雖然當(dāng)時(shí)大部分的三維動(dòng)畫制作需要在一些大型的工作站上完成的，但卻成為后來三維動(dòng)畫的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1995年，皮克斯的影片《玩具總動(dòng)員》的上映成為進(jìn)入三維動(dòng)畫時(shí)代的標(biāo)志，隨著該片在全世界的風(fēng)靡，一些研究者開始針對(duì)在PC機(jī)上制作三維動(dòng)畫進(jìn)行了深入的研究。

1998年，學(xué)者戴爾森針對(duì)三維動(dòng)畫的應(yīng)用前景做了預(yù)測(cè)，他指出三維動(dòng)畫是隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的進(jìn)步而產(chǎn)生的一項(xiàng)新興技術(shù)，它通過借助專用的軟件在計(jì)算機(jī)建立起了一個(gè)虛擬的世界，設(shè)計(jì)師們只要在這個(gè)虛擬的世界中按照要表現(xiàn)的對(duì)象的形狀尺寸建立模型以及場(chǎng)景，再根據(jù)要求設(shè)定模型的運(yùn)動(dòng)軌跡及一些動(dòng)畫參數(shù)，就能生成美輪美奐的畫面。三維動(dòng)畫技術(shù)的這種模擬真實(shí)物體的方式使其迅速風(fēng)靡全球，并由于其精確性、真實(shí)性和無(wú)限可操作性的特點(diǎn)，必將在影視、軍事、娛樂、醫(yī)學(xué)等多個(gè)行業(yè)被廣泛應(yīng)用。

2002年，學(xué)者泰諾在研究了著名的Maya及3dsmax三維動(dòng)畫制作軟件之后，指出隨著上世紀(jì)90年代后期大型三維動(dòng)畫軟件的出現(xiàn)，不僅成為了3D發(fā)展史上的一個(gè)個(gè)里程碑，同時(shí)也推動(dòng)了三維動(dòng)畫應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，并且隨著這些軟件功能的不斷強(qiáng)化，三維動(dòng)畫的制作變得更加容易。

2009年，美國(guó)電影制片人喬里布爾針對(duì)2004年以來美國(guó)三維動(dòng)畫電影的發(fā)展情況做了如下評(píng)述：三維動(dòng)畫獨(dú)特的美學(xué)特征，以及三維動(dòng)畫與二維動(dòng)畫在藝術(shù)表現(xiàn)力上的區(qū)別，使得三維動(dòng)畫影片在2004年后的美國(guó)出現(xiàn)了新的潮流，美國(guó)動(dòng)畫業(yè)者們只花了幾年時(shí)間就把三維動(dòng)畫的潮流推向了全世界，他們輕松地把三維動(dòng)畫將是世界動(dòng)畫發(fā)展之趨勢(shì)這個(gè)概念普及到地球上每個(gè)能看到美國(guó)動(dòng)畫電影的角落。

1.2.1.2 國(guó)外3D軟件應(yīng)用研究 三維動(dòng)畫發(fā)展到如今，各種各樣的三維動(dòng)畫制作軟件在世界上已經(jīng)出現(xiàn)了很多，這些制作軟件針對(duì)不同的表現(xiàn)內(nèi)容，其側(cè)重點(diǎn)有所不同，換句話說，3D軟件的多樣性和專業(yè)性正是它們競(jìng)爭(zhēng)的主要優(yōu)勢(shì)。有著不同的專門軟件，多樣性、專業(yè)性是3d軟件的主要特點(diǎn)。眾多的3D軟件，包含著各自技術(shù)特點(diǎn)的建模工具，比較流行的有：Patch與Surface面片、NURBS技術(shù)、多邊形建模、變形球建模等。

在國(guó)外的眾多三維軟件的使用群體中，各類三維軟件的使用情況比較均衡，分布的標(biāo)準(zhǔn)一般都是根據(jù)三維動(dòng)畫制作者本身的設(shè)計(jì)需求來進(jìn)行的，總得說來，國(guó)外的三維動(dòng)畫軟件使用群體可分為高、中、低端三類，高端用戶對(duì)三維動(dòng)畫的需求一般包括建立影視人物特效、完成數(shù)字電影以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用方面，這類用戶所使用的3D軟件主要有l(wèi)ightwave、softimage以及maya三種；

中端用戶對(duì)三維動(dòng)畫的需求一般包括影視廣告制作、建筑群體表現(xiàn)、教學(xué)動(dòng)畫、游戲角色和畫面設(shè)計(jì)等方面，這類客戶所使用的3D軟件主要有rhino、3dsmax等；

低端用戶對(duì)三維動(dòng)畫的需求一般包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、小場(chǎng)景的展示、建筑物個(gè)體圖等方面，這類客戶所使用的3D軟件主要有cool 3d，speedtree等。

2004年，美國(guó)學(xué)者M(jìn)acocy在對(duì)Maya軟件在人物角色行走建模過程中的使用現(xiàn)狀進(jìn)行了研究之后指出，Maya三維動(dòng)畫軟件在復(fù)雜性和功能性上都比其它的三維動(dòng)畫制作軟件更加強(qiáng)大，它具有強(qiáng)大的3D建模工具、動(dòng)畫設(shè)計(jì)工作和燈光渲染處理，在各行業(yè)均有很廣泛的應(yīng)用。文中同時(shí)對(duì)在Maya三維動(dòng)畫軟件中制作人物角色行走的流程和一些相關(guān)的注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，并通過分析人物在行走過程的重要特征，詳細(xì)論述了人物角色行走動(dòng)畫的制作過程，并探討了Maya技術(shù)的一些具體應(yīng)用技巧。

2006年，學(xué)者Sennoca針對(duì)3dsmax三維動(dòng)畫軟件的燈光進(jìn)行了研究，指出3dsmax是當(dāng)前實(shí)際上較為領(lǐng)先的圖形圖像制作和處理軟件，它的應(yīng)用涉及到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，包括建筑、機(jī)械、動(dòng)畫、影視、游戲等方面。作者針對(duì)3dsmax中燈光的程序設(shè)置、顏色、特效，并結(jié)合自身在攝影中的布光經(jīng)驗(yàn)，就舞臺(tái)美術(shù)中利用3dsmax模擬舞臺(tái)燈光效果的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析。

2009年，學(xué)者wade就3dsmax軟件在美術(shù)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了研究，他在簡(jiǎn)述了3dsmax軟件及其在美術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用理論的基礎(chǔ)上，通過自身實(shí)際操作，結(jié)合本人的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)3dsmax軟件在美術(shù)教學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用方式和操作技法進(jìn)行了探討。

1.2.2 國(guó)內(nèi)研究綜述 與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)的三維動(dòng)畫技術(shù)發(fā)展要相對(duì)晚一點(diǎn)，盡管近年來國(guó)內(nèi)的三維動(dòng)畫水平直線上升，但在很多具體的使用技巧與藝術(shù)表現(xiàn)方式上同國(guó)外的水平依舊存在一定差距。在3D軟件的使用方面，國(guó)內(nèi)的主流用戶一般都是以AutoDesk公司的3dsMax及Alias公司的Maya為主，有少許群體也使用如lightwave、softimage等。具體來說，國(guó)內(nèi)的使用者使用maya主要完成影視動(dòng)畫的制作，使用3dsmax來完成影視廣告包裝、建筑動(dòng)畫設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)游戲角色、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，尤其是3dsmax已經(jīng)成為了當(dāng)今國(guó)內(nèi)用戶最多的三維動(dòng)面軟件，也是銷量最多的建模軟件。近年來，國(guó)內(nèi)不少學(xué)者針對(duì)3dsmax三維動(dòng)畫制作軟件都進(jìn)行了深入研究，比較有代表性的如下：

2000年，學(xué)者閻偉在《3dsmax與AutoCAD結(jié)合進(jìn)行三維技術(shù)建模及動(dòng)畫制作方法》一文中指出3dsmax是一個(gè)將三維建模與動(dòng)畫制完美融合為一體的功能十分強(qiáng)大的三維動(dòng)畫制作軟件,而autocad是當(dāng)今世界上使用最廣的圖形軟件包，而且也具有三維制作功能。在此基礎(chǔ)上，文中分析了3dsmax與 autocad結(jié)合進(jìn)行三維技術(shù)建模的方法，并對(duì)兩者的特點(diǎn)分別進(jìn)行闡述，以及各自在建模過程中的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)進(jìn)行了分析，最后針對(duì)如何把二者充分結(jié)合起來進(jìn)行三維建模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)做了研究。

2002年，學(xué)者楊東超，徐凱等人在《利用3dsmax實(shí)現(xiàn)擬人機(jī)器人動(dòng)畫仿真》一文中指出三維動(dòng)畫的良好效果能夠?yàn)閿M人機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析多個(gè)方面的研究工作提供形象逼真的可視化效果，在當(dāng)前多個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)畫仿真的制作軟件中，3dsmax具有模型逼真、操作方便、易于改變等許多優(yōu)勢(shì)，因此文章中重點(diǎn)分析了如何利用3DSMAX實(shí)現(xiàn)擬人機(jī)器人動(dòng)畫仿真以及使用這種方法的優(yōu)點(diǎn)。

2004年，學(xué)者翟旭峰、朱杰杰等在文章《3dsmax建模及其在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用》中指出3dsmax憑借其豐富的建模技術(shù)能夠達(dá)到對(duì)現(xiàn)實(shí)世界萬(wàn)物的真實(shí)表現(xiàn)，它具有優(yōu)秀的動(dòng)畫表現(xiàn)藝術(shù)，幾乎能夠把現(xiàn)實(shí)和理想中的任何動(dòng)畫都能完美體現(xiàn)，所以它在工業(yè)產(chǎn)品包裝、影視廣告設(shè)計(jì)、建筑圖繪制等多個(gè)方面都得到了廣泛應(yīng)用，文中在對(duì)3dsmax的各種不同建模方法進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的使用實(shí)例，分析了3dsmax在虛擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。

2006年，學(xué)者潘修強(qiáng)在《基于MultiGenCreator和3dsmax的虛擬漫游系統(tǒng)建模方法》一文中指出虛擬現(xiàn)實(shí)是近年來十分活躍的技術(shù)研究領(lǐng)域，該領(lǐng)域是以眾多地高新技術(shù)作為匯集，主要包括計(jì)算機(jī)圖像圖形技術(shù)、圖像處理與模式識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)、多傳感器技術(shù)以及高度并行的實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，文章針對(duì)古村落虛擬漫游系統(tǒng)中的建模問題,提出了將MultiGenCreator和3DSMAX兩種建模軟件相結(jié)合進(jìn)行建模的具體方法，并保證了模型的逼真度和漫游系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

2009年，學(xué)者李凌在《基于3DSMAX腳本語(yǔ)言及其實(shí)踐的研究》一文中就計(jì)算機(jī)繪圖的兩種方式，即手繪方式和編程方式進(jìn)行了研究。文中進(jìn)一步提出根據(jù)圖形的復(fù)雜程度，可自由選擇繪圖方式，并重點(diǎn)介紹了3dsmax三維動(dòng)畫制作軟件的結(jié)構(gòu)，討論鼠標(biāo)繪圖和MAXScript腳本語(yǔ)言編程繪圖的主要區(qū)別，之后深入探索了腳本語(yǔ)言編程的具體方法，之后給出實(shí)例驗(yàn)證了程序的正確性。

2010年，學(xué)者高文勝等人在《三維動(dòng)畫實(shí)用技術(shù)》一書中以Maya基礎(chǔ)建模和3ds Max動(dòng)畫設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用案例化的形式，循序漸進(jìn)地對(duì)Maya三維軟件進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，同時(shí)解釋了Maya使用者在實(shí)踐過程中遇到的問題；

同時(shí)，書中針對(duì)3dsmax三維動(dòng)畫的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了深入的闡述，并以動(dòng)物飛舞動(dòng)畫、文字特效動(dòng)畫、產(chǎn)品廣告動(dòng)畫和廣告片頭動(dòng)畫等方面的動(dòng)畫實(shí)例做了詳細(xì)講解。

2011年，學(xué)者金秀蘭等人在《如何建立游戲角色仿真人臉》一文中指出，在游戲角色的人物造型中，設(shè)計(jì)并建立仿真的人臉是每一個(gè)三維動(dòng)畫軟件使用者的主要目標(biāo)之一。文中指出要獲得真實(shí)和自然的仿真人臉作品，必須做好多步工作，主要包括有資料的收集、模型的規(guī)劃、紋理的繪制和最后的渲染等等，文中詳細(xì)講解并研究了建模的過程，重點(diǎn)針對(duì)如何使用Maya三維動(dòng)畫制作軟件進(jìn)行人臉模型的建立，對(duì)具體的工作流程、建模的不同方法、拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)和常見的錯(cuò)誤等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1.2.3 研究評(píng)述 自三維動(dòng)畫問世以來，伴隨著三維動(dòng)畫制作軟件的出現(xiàn)，三維動(dòng)畫的制作朝著越來越強(qiáng)大、越來越簡(jiǎn)單的方向發(fā)展?？梢钥闯?，近年來國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者針對(duì)三維動(dòng)畫制作方面的研究涉及到了各個(gè)方面，前人的研究為后人的進(jìn)一步應(yīng)用提供了巨大的參考價(jià)值和借鑒意義，尤其是國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)3dsmax軟件的研究更是豐富多彩，這與3dsmax軟件在我國(guó)擁有大量的使用群體有關(guān)，但是，3dsmax軟件作為游戲行業(yè)內(nèi)使用較多的建模軟件之一，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)該方面角色建模方法的研究卻較為有限，無(wú)法形成體系。本文正是從這一角度出發(fā)，對(duì)3dsmax在游戲角色建模中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以此來補(bǔ)充國(guó)內(nèi)研究者對(duì)3dsmax在游戲領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用理論和方法。

1.3研究主要內(nèi)容和研究方法 1.3.1 研究主要內(nèi)容 本課題的研究，主要從3dsmax在游戲角色建模中的應(yīng)用進(jìn)行研究，具體內(nèi)容分為以下幾部分：

第一部分 緒論。首先闡述了課題研究的背景和意義，在此基礎(chǔ)上對(duì)國(guó)內(nèi)外三維動(dòng)畫領(lǐng)域的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述，最后指出了本文研究的主要內(nèi)容和方法。

第二部分 相關(guān)理論。本部分首先從三維動(dòng)畫的基礎(chǔ)概念及基本原理出發(fā)，對(duì)三維動(dòng)畫在游戲中的應(yīng)用進(jìn)行分析；

之后對(duì)3dsmax三維動(dòng)畫制作軟件進(jìn)行了全面介紹，最后指出三維建模的基礎(chǔ)知識(shí)。

第三部分 3dsmax游戲角色建模的技術(shù)分析。首先對(duì)3dsmax的建模方式進(jìn)行闡述，之后對(duì)游戲中的角色模型規(guī)范進(jìn)行了分析，最后重點(diǎn)對(duì)3dsmax在游戲角色建模中的理論和方法進(jìn)行了研究。

第四部分 游戲角色建模的后期處理。主要針對(duì)在建模完成后的后期技術(shù)進(jìn)行具體分析，包括標(biāo)準(zhǔn)渲染、燈光、攝影機(jī)等，協(xié)助3dsmax角色建模的整體完成。

第五部分 結(jié)論與展望。首先對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，并指出課題研究可能存在的不足，最后對(duì)游戲領(lǐng)域的角色建模的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

1.3.2 研究方法 為完成本課題，采取了以下一些研究方法和方案：

一是文獻(xiàn)研究法。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外大量有關(guān)3dsmax三維動(dòng)畫技術(shù)文獻(xiàn)的研究，更加深入的了解了國(guó)內(nèi)外三維動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，為后文分析奠定了基礎(chǔ)。

二是實(shí)例研究法：全文在分析3dsmax游戲角色建模的過程中，使用了一些具體的實(shí)例進(jìn)行分析，有助于課題能夠直觀、形象地呈現(xiàn)給讀者。

三是歸納總結(jié)法：文中通過對(duì)3dsmax三維制作軟件多種建模方式的研究及分析，歸納總結(jié)出適合游戲角色建模的方式，并通過這種方式來完成具體的建模。

第二章 三維動(dòng)畫及其建模 2.1 動(dòng)畫及三維動(dòng)畫 2.1.1 動(dòng)畫的基本概念 顧名思義，動(dòng)畫是基于運(yùn)動(dòng)的影像。理論界給予動(dòng)畫的定義如下：動(dòng)畫是通過技術(shù)手段完成以一定速率對(duì)一系列畫面進(jìn)行連續(xù)播放的一種藝術(shù)，動(dòng)畫利用的是人們的視覺暫留特點(diǎn)，和電影的原理類似，從視覺上給人們?cè)斐闪鲿城也婚g斷的變化影像效果[1]。

實(shí)際上，動(dòng)畫屬于幻想藝術(shù)，它比靜態(tài)畫面更容易表達(dá)人們的某些情感，甚至把人們無(wú)法從現(xiàn)實(shí)看到的畫面轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛉庋壑苯佑^察到的影像，從而擴(kuò)展了人類的創(chuàng)造空間和想象空間[1]，這使得動(dòng)畫的應(yīng)用在當(dāng)今社會(huì)日趨廣泛。動(dòng)畫的制作必須具有創(chuàng)造性，而且是極具嚴(yán)謹(jǐn)性質(zhì)的，其制作的過程需要一整套非?？茖W(xué)、明確、完善的分工體系以及和創(chuàng)作流程，需要從設(shè)計(jì)者、技術(shù)人、管理者等眾多人員的角度，進(jìn)行有機(jī)、統(tǒng)一的管理，才能夠保證動(dòng)畫制作以高效、流暢的方式完成。

2.1.2 三維動(dòng)畫的基本概念 三維動(dòng)畫是動(dòng)畫的一個(gè)分支，常常被稱為3D動(dòng)畫[1]，具體是指在三維空間中進(jìn)行制作的動(dòng)畫，這個(gè)三維空間可以是真實(shí)的三維空間，也可是虛擬的三維空間，三維動(dòng)畫是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的一種動(dòng)畫技術(shù)，因此也使得通常人們所指的三維動(dòng)畫是利用計(jì)算機(jī)軟件制作的三維動(dòng)畫。實(shí)際上，無(wú)論是計(jì)算機(jī)的三維動(dòng)畫還是傳統(tǒng)的手工制作的動(dòng)畫，都是通過三維的世界，在其中按照想要表現(xiàn)的對(duì)象的形狀、尺寸進(jìn)行模型的建立，以及場(chǎng)景的建立，然后再根據(jù)要實(shí)現(xiàn)對(duì)象的動(dòng)畫特征，完成其運(yùn)動(dòng)軌跡、攝影機(jī)運(yùn)動(dòng)等[1]。只不過在基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的三維動(dòng)畫中，其制作過程中的場(chǎng)景、角色、燈光和攝像機(jī)等都是虛擬化的。

三維動(dòng)畫的制作同樣需要把技術(shù)和藝術(shù)進(jìn)行充分結(jié)合，一方面需要在技術(shù)上充分體現(xiàn)創(chuàng)意的特點(diǎn)，另一方面需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)在動(dòng)畫色調(diào)、構(gòu)圖、鏡頭組接、節(jié)奏等方面進(jìn)行藝術(shù)的創(chuàng)造，由于三維動(dòng)畫中增加了較強(qiáng)的時(shí)間和空間的概念，所以在其制作過程中需要更多的按照影視藝術(shù)的規(guī)律來進(jìn)行。

2.2 三維動(dòng)畫特點(diǎn)及應(yīng)用 2.2.1 三維動(dòng)畫的特點(diǎn) 三維動(dòng)畫的快速發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從計(jì)算機(jī)軟硬件結(jié)合的角度來看待三維動(dòng)畫，與傳統(tǒng)的平面動(dòng)畫相比，可以發(fā)現(xiàn)其明顯的一些特點(diǎn)，概括如下：

一是三維動(dòng)畫具有更強(qiáng)的感染力和表現(xiàn)力。三維動(dòng)畫依托計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠達(dá)到依據(jù)想象進(jìn)行創(chuàng)作的目的，非常適宜表現(xiàn)真實(shí)物體，而且具有比平面動(dòng)畫更強(qiáng)的感染力和整體表現(xiàn)力，同時(shí)，畫面表現(xiàn)力不會(huì)被傳統(tǒng)的攝影設(shè)備所限制，如在很多三維動(dòng)畫的廣告作品中，設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)一些沒有生命力的物體根據(jù)音樂可以翩翩起舞，能夠?qū)⒂^看者帶入到超越現(xiàn)實(shí)的境界中，起到強(qiáng)烈的表現(xiàn)作用，從而喚醒人們的聯(lián)想。

二是三維動(dòng)畫具有超越性。三維動(dòng)畫除了具有更加真實(shí)生動(dòng)的表現(xiàn)特點(diǎn)之外，還具有很強(qiáng)的超越性，它可以構(gòu)造在現(xiàn)實(shí)世界中根本無(wú)法創(chuàng)造一些場(chǎng)景及運(yùn)動(dòng)，甚至是相悖的形狀等，如在三維動(dòng)畫的光線中，可以任意地設(shè)計(jì)想象中的光源形狀，圖形光源、流水光源，而且根據(jù)光源還能夠建立任意的折射、反射等，從而能夠達(dá)到一些超越現(xiàn)實(shí)的效果。

三是三維動(dòng)畫具有更高的藝術(shù)效果。通過三維動(dòng)畫軟件，能夠達(dá)到對(duì)現(xiàn)有圖形及圖像的有效利用，所制作的很多視覺藝術(shù)效果是以往編輯機(jī)等無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，例如制作的很多分形圖像，都具有極高的藝術(shù)效果，而且還包含復(fù)雜漂亮的自相似結(jié)構(gòu)，這些只需要經(jīng)過三維動(dòng)畫軟件的精細(xì)加工，就可以出現(xiàn)更多的藝術(shù)效果，這不是普通的特技效果能夠比擬的[2]。

四是三維動(dòng)畫具有一定的復(fù)雜性。三維動(dòng)畫技術(shù)發(fā)展到當(dāng)今階段，是在不斷與各類學(xué)科充分融合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這樣才能為電腦、電視等視頻畫面提供更為豐富精彩的內(nèi)容，與三維動(dòng)畫能夠充分結(jié)合的技術(shù)和學(xué)科可以包括激光技術(shù)、CT掃描技術(shù)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)等。

2.2.2 三維動(dòng)畫的應(yīng)用領(lǐng)域 隨著三維動(dòng)畫技術(shù)的快速發(fā)展，三維動(dòng)畫憑借上述優(yōu)秀的特點(diǎn)已經(jīng)越來越被人們所依賴，它所應(yīng)用的領(lǐng)域已經(jīng)非常廣泛，無(wú)論是簡(jiǎn)單的幾何模型還是復(fù)雜的人物模型、藝術(shù)品模型等方面，三維動(dòng)畫都能夠依靠其強(qiáng)大的視覺效果和功能得以實(shí)現(xiàn)，歸納起來，三維動(dòng)畫技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有如下幾個(gè)方面：

一是在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用?，F(xiàn)階段，三維動(dòng)畫技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用比較普及，從早期的單一建筑動(dòng)畫到如今的多元化創(chuàng)意建筑動(dòng)畫，三維動(dòng)畫技術(shù)在建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了跨越式的突破應(yīng)用，不僅是制作技術(shù)上的提升，更是創(chuàng)新手段的提升，如今，建筑三維動(dòng)畫從腳本創(chuàng)作到完美的模型制作，再加上富有感染力的音樂，所制作出的三維動(dòng)畫水平節(jié)節(jié)攀升，如今很多的建筑多媒體工作室能夠制作建筑漫游動(dòng)畫、小區(qū)游覽動(dòng)畫、樓盤三維動(dòng)畫、建筑工程動(dòng)畫等。

二是在城市規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用。在很多的城市規(guī)劃中，包括道路規(guī)劃、公用設(shè)施規(guī)劃、市政規(guī)劃、形象規(guī)劃、數(shù)字化規(guī)劃等多個(gè)方面都應(yīng)用了三維動(dòng)畫技術(shù)，通過這種技術(shù)，能夠完美地展現(xiàn)各種規(guī)劃的實(shí)際效果，并給予觀看者較好的視覺享受，各種設(shè)施表現(xiàn)的淋漓盡致，從而增強(qiáng)規(guī)劃的感染力和藝術(shù)性。

三是在旅游領(lǐng)域的應(yīng)用。旅游領(lǐng)域應(yīng)用三維動(dòng)畫技術(shù)的主要用途是在旅游資源的開發(fā)、景點(diǎn)的宣傳、旅游點(diǎn)地貌展現(xiàn)、景區(qū)綠化等方面，使用三維動(dòng)畫技術(shù)對(duì)景區(qū)景點(diǎn)進(jìn)行表現(xiàn)，其效果具有形象、立體、生動(dòng)的特點(diǎn)，是普通的效果圖無(wú)法比擬的，此外，三維動(dòng)畫技術(shù)在旅游景區(qū)的植物模型技術(shù)上也有了較為成功的技術(shù)和手法，制作出的植物更加逼真，使得旅游景點(diǎn)的植被規(guī)劃更為直觀。

四是在產(chǎn)品展示領(lǐng)域的應(yīng)用。三維動(dòng)畫技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品方面應(yīng)用非常廣泛，如很多的汽車動(dòng)畫、輪船動(dòng)畫、艦艇動(dòng)畫、飛船動(dòng)畫、通訊設(shè)備動(dòng)畫、監(jiān)控設(shè)備動(dòng)畫等，此外在一些機(jī)械產(chǎn)品方面，包括機(jī)械部件動(dòng)畫、鉆井設(shè)備動(dòng)畫、發(fā)動(dòng)機(jī)模擬動(dòng)畫；

產(chǎn)品生產(chǎn)流程動(dòng)畫等方面[2]。

五是在影視廣告領(lǐng)域的應(yīng)用。三維動(dòng)畫廣告是目前廣告業(yè)普遍采取的一種表現(xiàn)方式，很多廣告中使用的一些動(dòng)態(tài)特效都是利用三維動(dòng)畫來完成的，將三維動(dòng)畫技術(shù)在廣告領(lǐng)域中更好的應(yīng)用，將有助于為各行各業(yè)的廣告創(chuàng)造更多地商業(yè)價(jià)值。在影視方面，當(dāng)前的三維動(dòng)畫技術(shù)已經(jīng)涉及到影視前期拍攝、特技效果、后期合成等多個(gè)方面，三維動(dòng)畫技術(shù)不僅大幅度擴(kuò)展了影視拍攝時(shí)候的物理局限性，而且獲得了更大的視覺效果，在一定程度上降低了由于影視實(shí)拍所帶來的成本。在一些專業(yè)地制作影視動(dòng)畫的計(jì)算機(jī)設(shè)備支持下，影視當(dāng)中的三維動(dòng)畫從簡(jiǎn)單特效到復(fù)雜場(chǎng)景都能表現(xiàn)地非常完美。

六是在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用。在經(jīng)歷了二維技術(shù)枯燥的游戲畫面之后，三維動(dòng)畫技術(shù)在游戲領(lǐng)域得到了快速的發(fā)展，基于三維動(dòng)畫的游戲已經(jīng)占據(jù)了大量的游戲市場(chǎng)，在游戲領(lǐng)域中，運(yùn)用三維技術(shù)進(jìn)行片頭動(dòng)畫的制作，包括游戲宣傳片片頭，游戲片頭等；

以及進(jìn)行游戲角色的制作等，如經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)游戲《魔獸世界》的片頭及其游戲角色中就大量使用了三維動(dòng)畫技術(shù)。

2.3 三維動(dòng)畫制作的一般過程 三維動(dòng)畫的制作有其固定的流程，可以將這些流程劃分為三個(gè)階段，分別為前期制作階段、動(dòng)畫制作階段、后期處理階段。

首先是前期制作階段。前期制作階段主要是指在使用三維動(dòng)畫軟件進(jìn)行制作之前，針對(duì)三維動(dòng)畫的整體進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)的一個(gè)過程，可以包括有背景創(chuàng)作、劇本創(chuàng)作、造型的設(shè)計(jì)以及場(chǎng)景的設(shè)計(jì)等。進(jìn)行前期制作的主要目的是要將一些文字的東西進(jìn)行視覺化，從而具備從視覺角度進(jìn)行創(chuàng)作的可能，達(dá)到體現(xiàn)三維動(dòng)畫創(chuàng)作的設(shè)想和藝術(shù)效果的目的。在前期制作階段主要采取的方式可以是圖片與文字結(jié)合的方式，所表達(dá)的內(nèi)容有運(yùn)動(dòng)方式、光影構(gòu)圖、時(shí)間控制、音效音樂等[2]，其中特別注意的是在造型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)對(duì)三維動(dòng)畫所涉及的人物造型、物件造型等按照顏色的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，如角色的外形與動(dòng)作、可通過轉(zhuǎn)面圖、分解圖、比例圖來實(shí)現(xiàn)。旨在 要突出造型的明顯特征，并使其運(yùn)動(dòng)符合一般規(guī)律。

其次是動(dòng)畫制作階段。動(dòng)畫制作階段是三維動(dòng)畫技術(shù)中最為重要的階段，也是其核心階段，主要是根據(jù)前期的制作和設(shè)計(jì)，使用計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫軟件中相應(yīng)的工具和技術(shù)，進(jìn)行動(dòng)畫片段的制作，其關(guān)鍵的流程包含有：建模、材質(zhì)、燈光、動(dòng)畫、攝影機(jī)、渲染等，這幾乎是所有三維動(dòng)畫制作所必須的。建模的概念是三維動(dòng)畫的設(shè)計(jì)者根據(jù)先前的造型設(shè)計(jì)，利用專業(yè)的建模軟件在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行角色模型的具體繪制的過程，這是大部分三維動(dòng)畫中最重要的工作，也是最復(fù)雜的工作之一，所有在三維動(dòng)畫中出現(xiàn)在場(chǎng)景中的物體都需要進(jìn)行建模，建模的關(guān)鍵點(diǎn)在于其創(chuàng)意，而核心點(diǎn)則是構(gòu)思，完美的三維建模并不在于其精確性，而更多地在于其藝術(shù)性[3]。材質(zhì)即材料的質(zhì)地，是在建模的基礎(chǔ)上，對(duì)模型進(jìn)行表面特性的賦予，從而表現(xiàn)出物體的特點(diǎn)，如顏色、粗糙程度等。燈光的概念是在三維動(dòng)畫中盡可能地模擬自然界的基本光線類型，燈光一般包括有泛光燈和方向燈，主要作用是對(duì)場(chǎng)景照明和增加效果的作用。動(dòng)畫，是指的根據(jù)一些動(dòng)作設(shè)計(jì)，結(jié)合已經(jīng)設(shè)計(jì)的造型，在三維動(dòng)畫軟件中制作出多個(gè)動(dòng)畫片段，從而實(shí)現(xiàn)造型動(dòng)作的變化，這主要通過關(guān)鍵幀來實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵幀之間的過渡則是計(jì)算機(jī)來處理，如根據(jù)動(dòng)畫中人物講話的方式，來進(jìn)行人物口型的變化等。攝影機(jī)重點(diǎn)完成對(duì)其控制的過程，主要根據(jù)三維動(dòng)畫軟件中攝影機(jī)工具，實(shí)現(xiàn)分鏡頭動(dòng)畫設(shè)計(jì)的效果，要求其畫面穩(wěn)定、效果流暢。渲染主要是指依據(jù)三維動(dòng)畫場(chǎng)景的設(shè)置、以及角色的材質(zhì)、燈光等，由三維動(dòng)畫軟件整合為一幅完整畫面的過程，三維動(dòng)畫必須經(jīng)過渲染才能完成輸出[3]。

最后是后期處理。后期處理主要是根據(jù)前面所完成的設(shè)計(jì)和制作，使用非線性的編輯軟件對(duì)動(dòng)畫進(jìn)行編輯，從而生成最終的動(dòng)畫文件。

2.4 3DSMAX軟件簡(jiǎn)介 3DSMAX全稱為3D STUDIO MAX，它是全球第四大計(jì)算機(jī)軟件公司Autodesk公司的著名產(chǎn)品，也是是全球銷量最好的三維動(dòng)畫及建模軟件，全球有大量的基于個(gè)人計(jì)算機(jī)平臺(tái)的專業(yè)藝術(shù)家、動(dòng)畫師、廣播電視及電影特技制作者都選擇并使用了3DSMAX，該軟件被廣泛用于角色動(dòng)畫、室內(nèi)效果圖、游戲開發(fā)、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域，獲獎(jiǎng)無(wú)數(shù)，深受廣大使用者的歡迎。由于它不但是基于微軟windows系列操作系統(tǒng)的，而且其相對(duì)低廉的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，所以成為目前個(gè)人PC上最為流行的三維建模軟件[3]。目前，3DSMAX的最新版本為3DSMAX 2012，與前面的版本相比，該版本具有以下明顯的特性：

一是該版本的工作流模式更加高效，在以往版本工作流模式的基礎(chǔ)上，Autodesk更新了工作流模式，這使得各組之間的工作協(xié)調(diào)更加完善，效率更高，該版本在具體的實(shí)現(xiàn)上主要從外部體系、視圖以及現(xiàn)在其它程度對(duì)軟件的外部控制方面進(jìn)行了改進(jìn)。

二是該版本對(duì)軟件易用性方面進(jìn)行了改進(jìn)。新版本對(duì)原有的軟件操作界面進(jìn)行了部分改進(jìn)，除了基本的外觀變化之外，還增強(qiáng)了用戶的自定義功能、插件代碼編輯功能，同時(shí)使得主界面更加具有藝術(shù)性和交互性，達(dá)到了充分滿足用戶個(gè)性化需求的目標(biāo)。

三是對(duì)軟件渲染功能的改進(jìn)。實(shí)際上，對(duì)渲染功能的改進(jìn)是在Autodesk公司收購(gòu)了logic公司之后就一直在致力改進(jìn)的方面，logic公司曾以渲染技術(shù)著稱，收購(gòu)該公司后，Autodesk充分吸收了logic的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)軟件的渲染器做了重新設(shè)計(jì)，不斷連接并集成高級(jí)渲染器，產(chǎn)生了更好的渲染效果。

四是對(duì)動(dòng)畫功能進(jìn)行了改善，在前面幾個(gè)版本內(nèi)置了制作角色動(dòng)畫的功能的基礎(chǔ)上，3DSMAX 2012又增加了大量的第三方內(nèi)置程序，如Discreet公司開發(fā)的Studio程序，為軟件提供了一些角色動(dòng)畫及群組動(dòng)畫的拓展方案，大幅度地促進(jìn)了動(dòng)畫視覺效果。

總之，3DSMAX作為全球最為出色的三維動(dòng)畫制作軟件之一，不僅為使用者提供了基于微軟Windows平臺(tái)的動(dòng)畫制作、三維建模等功能，而且為圖像處理技術(shù)的簡(jiǎn)化作出了巨大的貢獻(xiàn)。

2.5三維建模及其重要性 如今的時(shí)代，我們生活的任何環(huán)境，幾乎都離不開數(shù)字化的概念，數(shù)字化帶動(dòng)了三維動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展，日常生活中的影視廣告、網(wǎng)絡(luò)游戲、海報(bào)雜志等都在很大程度上受到了三維動(dòng)畫的影響，并或多或少對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)用。盡管三維動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展時(shí)間很短，但其影響卻越來越重要。在三維動(dòng)畫制作中，建模過程是最為重要的階段，因?yàn)榻Ｋ傻哪Ｐ筒坏遣馁|(zhì)的載體，而且也是后期處理的主要對(duì)象，三維模型是整個(gè)三維動(dòng)畫的主人。一個(gè)三維動(dòng)畫的完美與否，效果優(yōu)劣，都與三維建模有著必然的聯(lián)系，如在一些電影特技中，很多特效是建立在對(duì)人物進(jìn)行三維建模的基礎(chǔ)上的，幾乎所有的三維動(dòng)畫應(yīng)用，都離不開三維動(dòng)畫中的模型，模型通過三維建模來完成，三維建模已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁粩嘟佑|的事物之一，無(wú)論是影視領(lǐng)域還是游戲領(lǐng)域，都充斥著依靠三維建模得到的三維模型。目前比較流行的單機(jī)游戲反恐精英、極品飛車等都大量應(yīng)用了三維建模，這些游戲?qū)θS動(dòng)畫建模技術(shù)的應(yīng)用，不僅受到了廣大游戲愛好者的追捧，也造就了很多巨大的游戲產(chǎn)業(yè)，如暴雪公司、盛大游戲公司等。下圖2-1為游戲反恐精英的截圖：

圖2-1 游戲《反恐精英》截圖 可以看出，三維建模不僅是三維動(dòng)畫制作者的藝術(shù)創(chuàng)作基礎(chǔ)，同時(shí)也是影響三維動(dòng)畫最終效果的因素。目前，在大量的領(lǐng)域都使用了三維動(dòng)畫制作軟件，三維建模的方法已經(jīng)越來越接近普通大眾的生活，那么，如何使用合適的建模軟件，并按照成熟的建模方法，把握三維動(dòng)畫中需要表現(xiàn)的模型的特征與要求而進(jìn)行合理快速地建模就顯得異常重要了。

第三章 游戲角色建模的技術(shù)分析 3DSMAX軟件之所以風(fēng)靡全球，除了與其能夠運(yùn)用于微軟的windows操作系統(tǒng)之外，還得益于軟件具有強(qiáng)大的三維建模功能。三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)師使用3DSMAX，可以很輕松地進(jìn)行產(chǎn)品模型、人物模型的設(shè)計(jì)，無(wú)論從電影特技、建筑裝潢，還是游戲開發(fā)、教學(xué)演示等方面，3DSMAX的三維建模技術(shù)都另使用者癡迷。

3.1 3DSMAX建模方法分析 3.1.1 3DSMAX建模的主要特點(diǎn) 3dsmax軟件的建模具有以下幾大特點(diǎn)：

一是3dsmax擁有靈活多樣的建模方法，針對(duì)一個(gè)動(dòng)畫中的物件，軟件可以使用不同的建模方法進(jìn)行建模，沒有多余的限制，非常靈活且自由。

二是使用3dsmax進(jìn)行建模后，模型主要分為兩種形態(tài)，即參數(shù)類形態(tài)和自由修改類形態(tài)，參數(shù)類形態(tài)能夠向自由修改類形態(tài)塌陷，但自由修改類形態(tài)無(wú)法轉(zhuǎn)換為參數(shù)類形態(tài)。

三是3dsmax的建模具有堆棧式的修改模式，在3dsmax中，任何自行建立的或者由其它方式導(dǎo)入的對(duì)象都能夠?yàn)槠浼由暇庉嬈鳎揖庉嫇?jù)是堆棧式的，可以隨意進(jìn)行疊加和位置更換。

四是3dsmax能夠進(jìn)行子對(duì)象的修改，主要是指在軟件中可以把一個(gè)多邊形物體作為父對(duì)象，而把這個(gè)父對(duì)象的點(diǎn)、邊、界、面與元素作為子對(duì)象，能夠通過修改父對(duì)象，甚至是子對(duì)象來達(dá)到期望的效果。

3.1.2 3DSMAX建模的主要方法 前文說過，在3dsmax中，擁有多種建模方法，主要有多邊形建模、面片建模和非均勻有理B樣條建模[4]，現(xiàn)將這三種方法進(jìn)行具體分析。

3.1.2.1 多邊形建模 多邊形建模是3dsmax最基本的建模方法之一，也是歷史最為悠久的，應(yīng)用最廣泛的建模方法。眾所周知，日常生活中在屏幕上看到的幾何圖形都是由被稱為“面”的許多相互連接的小三角形組成，每個(gè)“面”有不同的尺寸和方向，通過排列這些面，可以用非常簡(jiǎn)單的三維模型建立起非常復(fù)雜的三維模型。多邊形建模就是基于這樣一個(gè)原理，通過改變面的尺寸和方向，便可以制成彎曲，扭轉(zhuǎn)等簡(jiǎn)單的動(dòng)畫或更復(fù)雜的動(dòng)畫，并且通過增加更多的細(xì)節(jié)，會(huì)使模型更加具體化。

多邊形建模的主要步驟是先進(jìn)行幾何體的初步創(chuàng)建，然后根據(jù)具體需求運(yùn)用編輯器進(jìn)行幾何體的形狀調(diào)整，也可以通過使用布爾運(yùn)算，曲面片造型組合的方式來進(jìn)行對(duì)象的構(gòu)建。多邊形模型的構(gòu)造實(shí)質(zhì)是一系列節(jié)點(diǎn)的連接，如果模型中的每一個(gè)面都與至少其他三個(gè)面共享一條邊，那末，該模型就是“閉合”的。如果模型中包括不與其他面共享邊的面，則該模型被認(rèn)為是 “開放”的，日常處理的大多數(shù)都是“閉合”的，只有當(dāng)你打算用另一個(gè)對(duì)象去填充開放區(qū)域時(shí)，才需要一個(gè)開放的模型。

使用多邊形可以為任何事物建模，事實(shí)上，沒有多少事物不能使用多邊形建模，通過使用足夠的細(xì)節(jié)，你可以創(chuàng)建任何表面，其中有些模型，更適合于用多邊形方法建立，例如趨于正方形的模型使用多邊形建模是最有效的。建筑模型是最常見的多邊形建模。由于許多物體都有角，如窗，墻，門等，因而用多邊形建模最合適，也就是說，多邊形建模一般適應(yīng)于創(chuàng)建一些形狀較為規(guī)則、沒有曲面的模型，其主要特點(diǎn)是建模方法簡(jiǎn)單，且非?？焖?；

但是，多邊形建模方法也有它的不足，當(dāng)表現(xiàn)細(xì)節(jié)過多時(shí)，會(huì)隨著面數(shù)的增加，軟件的性能也會(huì)顯著下降。

如下圖3-1所示為使用多邊形建模方式建立的模型。

圖3-1 使用多邊形建模方式建立的模型 3.1.2.2 面片建模 面片是Bezier（貝塞爾）面片的簡(jiǎn)稱，是3dsmax軟件提供的又一種表面建模的方法。軟件中的面片并非通過面來進(jìn)行構(gòu)造，而是利用邊界進(jìn)行的，也就是說邊界的位置和方向?qū)嶋H上決定了面片的具體形式，在3dsmax軟件中，能夠創(chuàng)建兩種類型的面片，分別為四邊形面片與三角形面片，這兩種面片類型都是基于Bezier曲線，在編輯對(duì)象時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的效果，三角形面片只影響共享邊界的頂點(diǎn)，不影響對(duì)角頂點(diǎn)的表面，因此當(dāng)彎曲對(duì)象時(shí)其邊界較銳利，能夠形成明顯的褶皺；

而四邊形面片在編輯時(shí)，對(duì)角的節(jié)點(diǎn)也相互影響，能夠產(chǎn)生較為平滑的表面。如下圖3-2為兩種不同的面片：

圖3-2 四邊形面片與三角形面片 典型的Bezier曲線使用四個(gè)頂點(diǎn)來控制和生成曲線，曲線經(jīng)過第一個(gè)點(diǎn)和最后一個(gè)點(diǎn)，以及中間的兩個(gè)控制點(diǎn)決定了曲線的彎曲方式，面片模型中的頂點(diǎn)是Bezier曲線通過的端點(diǎn)，頂點(diǎn)是對(duì)象表面的一部分，格子上的矢量手柄定義樣條曲線的其他兩個(gè)控制點(diǎn)，面片實(shí)際上就是由使用Bezier曲線控制的樣條曲線所組成的面，可以通過移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和矢量手柄來編輯這個(gè)面。Bezier曲線的頂點(diǎn)有兩種編輯狀態(tài)，分別為“共面”和“角點(diǎn)”。選擇一個(gè)頂點(diǎn)，在該頂點(diǎn)上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“共面”命令。這時(shí)移動(dòng)所選節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)矢量手柄，其它矢量手柄也跟著移動(dòng)。如果在快捷菜單中選擇“角點(diǎn)”命令，則移動(dòng)一個(gè)矢量手柄時(shí)其它矢量手柄將不受影響。

面片建模方式的最大優(yōu)點(diǎn)是用較少的細(xì)節(jié)表示出很光滑，更與輪廓相符的形狀，它的不足是應(yīng)用面片編輯器可以將多邊形對(duì)象轉(zhuǎn)換成面片表面，這樣一來可以將多邊形網(wǎng)格變成一個(gè)具有許多節(jié)蹼的大的面片。除了最簡(jiǎn)單的多邊形網(wǎng)格，這種方法在大多數(shù)情況下都是不適用的。

3.1.2.3 非均勻有理B樣條曲線建模 非均勻有理B樣條曲線建模又被稱為NURBS建模，它是基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)概念，NURBS建模是近年來三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)者們使用最多的建模方法之一，作為最流行的建模技術(shù)，NURBS方法不僅擅長(zhǎng)于光滑表面，也適合于尖銳的邊，在很多領(lǐng)域都可以使用NURBS建模方法創(chuàng)建它們的三維模型，從電影角色到工業(yè)汽車模型都能夠進(jìn)行使用，NURBS建模方法允許創(chuàng)建可以被渲染但并不一定必須在視口現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜細(xì)節(jié)，這意味著NURBS表面的構(gòu)造和編輯都是非常簡(jiǎn)單的。NURBS表面是由一系列曲線和控制點(diǎn)確定的，編輯能力根據(jù)使用的表面或曲線的類型而有所不同，NURBS曲線可以由定位點(diǎn)或CV確定，定位點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)類似，它位于曲線上，并直接控制著曲線的形狀。曲面能充當(dāng)NURBS表面的構(gòu)件，但也能夠象面片那樣更直接的建立NURBS表面，可以建立定位點(diǎn)表面或CV表面，具體使用哪一種方法取決于設(shè)計(jì)者喜歡怎樣去建模。

毫無(wú)疑問，凡是能夠想象出來的東西都可以使用NURBS方法為其進(jìn)行建模，NURBS方法最主要的優(yōu)點(diǎn)是它具有多邊形方法的建模及編輯的靈活性，而且具有很強(qiáng)的逼真效果，這是其余建模方法無(wú)法比擬的，它不依賴于復(fù)雜的網(wǎng)格來細(xì)化表面，基于這個(gè)特點(diǎn)，在建模時(shí)可以使用曲線來定義表面，這些表面在視口中看起來細(xì)節(jié)較少，但在渲染時(shí)卻有更高層次的復(fù)雜度，許多動(dòng)畫設(shè)計(jì)者使用NURBS來建立人物角色，這主要是因?yàn)镹URBS方法可以提供光滑的更接近輪廓的表面，并使網(wǎng)格保持相對(duì)較低的細(xì)節(jié)。但是，NURBS方法也具有明顯的缺點(diǎn)：由于NURBS建模需要使用曲面片作為最基本的建模單元，這使得此種建模方法幾乎無(wú)法制作一些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的模型，這是因?yàn)镹URBS曲面僅有幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)造成的；

此外，如果所建立的模型較為復(fù)雜，使用NURBS建模會(huì)使得模型控制點(diǎn)增加很大，非常難于控制。

3.2 3DSMAX游戲角色建模技術(shù) 3.2.1游戲發(fā)展與游戲角色 就游戲本身而言，是現(xiàn)實(shí)社會(huì)中人的精神需求的一種產(chǎn)物，但是，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和游戲的持續(xù)改變，游戲已經(jīng)讓人們產(chǎn)生了一種共鳴的意識(shí)，人們開始發(fā)現(xiàn)，游戲不僅僅是一門娛樂的藝術(shù)，它已經(jīng)成為很多人為之拼搏，以求生存的一種手段和途徑。時(shí)到如今，游戲作為一種產(chǎn)業(yè)，在很多國(guó)家都獲得了巨大的發(fā)展，如在日本和韓國(guó)，巨大的游戲產(chǎn)業(yè)鏈帶動(dòng)了國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至是一些韓國(guó)的游戲玩家通過游戲一夜之間成為人人皆知的明星。游戲的快速發(fā)展，創(chuàng)造了藝術(shù)，同時(shí)也締造了文明，它使用一些人類生活片段的再現(xiàn)方式，對(duì)生活進(jìn)行了模擬，通過創(chuàng)造一種虛擬的世界，讓游戲者置身其中，進(jìn)行自主生活、發(fā)展和決策，并通過反復(fù)的練習(xí)與操作獲得某種在虛擬世界中生存的能力。在這種虛擬生活中，游戲賦予了游戲者更多的創(chuàng)造機(jī)會(huì)和想象力，甚至是非常理想的未來。

鑒于游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，很多專業(yè)人士開始進(jìn)入到游戲開發(fā)領(lǐng)域，然而，模仿者、跟進(jìn)者甚多，使得國(guó)內(nèi)外很多游戲的風(fēng)格、畫面非常雷同，這使得大量游戲再給游戲者帶來視覺疲勞的同時(shí)，也無(wú)法獲得有效的游戲市場(chǎng)，想要改變這種局面，游戲就必須進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)際上，自游戲出現(xiàn)以來，就一直在經(jīng)歷著發(fā)展與創(chuàng)新，特別是在游戲角色的改變方面。

世界上第一款游戲產(chǎn)生于1958年，由幾個(gè)研究員借助實(shí)驗(yàn)室中的器材進(jìn)行拼湊，其主要玩法是在示波器中顯示一個(gè)小白點(diǎn)在上面來回移動(dòng)，可以由人進(jìn)行操作控制，可以這么說，第一款游戲中的角色主要就是那一個(gè)小白點(diǎn)。

上世紀(jì)80年代，游戲開始進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)作，很多小游戲產(chǎn)生并風(fēng)靡全球，但是，這些小游戲僅僅依靠程序開發(fā)者的上百行代碼就能夠完成，游戲角色也僅存于代碼之中，而沒有考慮游戲者的感官視覺，對(duì)于游戲角色的美化更是無(wú)從談起。漸漸地，游戲者開始對(duì)這些簡(jiǎn)單的游戲產(chǎn)生了厭倦，并開始追求那些更富有美感的游戲畫面，于是開始促使游戲開發(fā)者逐步對(duì)游戲的內(nèi)容和畫面進(jìn)行了極大的豐富，此時(shí)，由日本率先推出的紅白機(jī)游戲《超級(jí)瑪麗》等出現(xiàn)，成為永恒的經(jīng)典。隨后2D技術(shù)逐步發(fā)展，2D游戲開始占據(jù)主流市場(chǎng)，這類游戲除了在游戲內(nèi)容上有了巨大的進(jìn)步之外，在游戲角色的設(shè)置上也更加豐富，不再只局限于單一的游戲角色，并在角色造型上開始朝著優(yōu)美、逼真的方向發(fā)展。

實(shí)際上，從上世紀(jì)80年代開始，隨著圖形技術(shù)逐漸發(fā)展，圖形顏色和分辨率不斷提高，3D技術(shù)也開始發(fā)展，但還無(wú)法在游戲中廣泛應(yīng)用，于是許多游戲開發(fā)者開始使用2D技術(shù)來模擬3D視覺，如在一些游戲中，通過技術(shù)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景中樹木和山體的移動(dòng)速度不同，來給游戲者造成遠(yuǎn)近層次的感覺，從而產(chǎn)生3D的感覺。到上世紀(jì)90年代后期，3D技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，而且隨著電腦硬件性能的提高，3D游戲開始出現(xiàn)，如基于render技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)游戲《天堂》，在該游戲中，開發(fā)者使用三維軟件進(jìn)行游戲模型的構(gòu)建，然后使用render對(duì)圖像進(jìn)行著色，能夠達(dá)到視覺效果非常地良好。

此后，3D技術(shù)不斷發(fā)展，游戲市場(chǎng)中全3D游戲，以及2D與3D技術(shù)相結(jié)合的游戲成為主流，這些借助3D技術(shù)的游戲具有更多的可玩性，如可以實(shí)現(xiàn)角色在游戲中的自由移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)，游戲場(chǎng)景之中的各種角色都可以有自己特有的動(dòng)作，從視覺上達(dá)到了讓游戲者身臨其境的感覺，并能夠讓自身更好地融入到游戲當(dāng)中的虛擬環(huán)境中，享受這個(gè)虛擬世界帶來的樂趣，達(dá)到了游戲的目的 3.2.2 3D游戲模型的基本規(guī)范 在3D游戲模型中，最基礎(chǔ)的東西叫做面，一般來說，游戲模型的面數(shù)都是基于三角面的，而通常在一些三維軟件中所使用的計(jì)算的面數(shù)都是四邊面的，從理論將，每個(gè)四邊面都等于兩個(gè)三角面，但這并非說每個(gè)游戲中的模型的面數(shù)都是由在三維軟件中看到的面數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到的，因?yàn)樵诤芏嘤螒蚰Ｐ椭?，一些三角面的結(jié)構(gòu)比四邊面的邊還要大，這導(dǎo)致直接的計(jì)算會(huì)產(chǎn)生誤差，當(dāng)然，我們可以利用3DSMAX，進(jìn)行簡(jiǎn)單的塌陷為就可以了。

游戲角色模型的面數(shù)并不是固定的，對(duì)于不同的游戲角色，面數(shù)不同，對(duì)于不同的游戲引擎，游戲角色的面數(shù)也不同，如在一些格斗類游戲中通常比動(dòng)作游戲的面數(shù)要多，原因是格斗游戲一般以兩個(gè)角色的畫面出現(xiàn)，而在動(dòng)作游戲中的人物角色就很多了，尤其是現(xiàn)在的一些網(wǎng)絡(luò)游戲中，同一個(gè)畫面中出現(xiàn)的角色數(shù)量少則十幾個(gè)，多則上百個(gè)，這使得游戲模型在建立時(shí)必須考慮到玩家的游戲效果和硬件承受能力，因此，在角色很多的游戲畫面中，角色的面數(shù)通常都較少，同時(shí)存在有比例分配，如在網(wǎng)絡(luò)游戲里的主角的面數(shù)會(huì)比配角要多，而對(duì)于一些較為特殊的NPC，如BOSS，則其面數(shù)一般比主角還要多，因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)游戲中，一個(gè)游戲角色的面數(shù)并不是根據(jù)角色的重要性來決定的，而是根據(jù)同一畫面中所出現(xiàn)的角色個(gè)數(shù)來決定的，在有BOSS出場(chǎng)的畫面中，通常只有主角和BOSS兩個(gè)角色，這就是 boss有很多面的原因。此外，很多游戲會(huì)為主角設(shè)計(jì)很多套不同的模型，這些模型可以應(yīng)用在不同的場(chǎng)合，模型的面數(shù)由多到少各不相同，在一些特寫放大的鏡頭中，一般會(huì)使用面數(shù)較多的主角模型。

總之，對(duì)3D游戲模型而言，面數(shù)非常重要，但并不是說面數(shù)越少越好，因?yàn)槊總€(gè)角色需要多少面都是由游戲策劃和程序員通過計(jì)算得出來的，必須在游戲模型建立時(shí)有效利用當(dāng)前的資源，按照游戲設(shè)計(jì)和規(guī)劃所要求的角色面數(shù)進(jìn)行游戲建模，在處理面數(shù)的問題上，為角色建模經(jīng)常會(huì)使用到SMOOTH方法，即讓表面光滑組的意思，也就是對(duì)多邊形建模的顯示方式進(jìn)行平滑處理，達(dá)到不增加角色面數(shù)的目的。

根據(jù)上述面數(shù)的一些要求，以下總結(jié)出游戲模型應(yīng)滿足的一些基本規(guī)范，因?qū)τ诓煌挠螒蛞嫠枰獫M足的一些規(guī)范不全相同，故下面提及的為一些通用的規(guī)范。

一是避免空點(diǎn)，具體而言就是指在游戲建模時(shí)應(yīng)避免所建立的模型中只有點(diǎn)卻不存在面，造成這種情況的原因通常是由于在軟件中的誤操作或復(fù)制多余的操作。

二是模型需要閉合，模型由各種幾何體構(gòu)成，在建立完成時(shí)不應(yīng)該有開放的幾何體，而應(yīng)該都進(jìn)行閉合。

三是避免模型中存在多余的面，前文說到，模型面數(shù)的多少影響游戲的性能，因此在建模是要避免多余或者重復(fù)的面。

四是避免過分尖銳的點(diǎn)，尖銳的點(diǎn)是指在游戲模型中的一些尖端位置，盡量不要使用單獨(dú)的點(diǎn)，而使用較小的面來表示。

五是盡量減少模型部件之間的穿插，在游戲模型建立過程中，要盡量把各個(gè)部件做成單獨(dú)的一個(gè)物件，避免部件之間的穿插，從而達(dá)到加快運(yùn)算速度和加載速度的目的。

3.2.3 3D游戲模型中的四邊面與三角面取舍 在任何的3D游戲模型中，無(wú)論是采取四邊面還是三角面，其最終的目的是為了提升游戲性能，讓游戲模型在各種游戲畫面中能夠快速、穩(wěn)定地運(yùn)行，達(dá)到畫面流暢、圓潤(rùn)自如的效果，這實(shí)際上是游戲者對(duì)游戲運(yùn)行的可行性的一種潛在需求。很多游戲模型的制作過程中，由于游戲引擎和所運(yùn)行的計(jì)算機(jī)設(shè)備的限制，導(dǎo)致游戲的畫面效果不具備能夠達(dá)到影視欣賞的畫面逼真度，如何能夠在當(dāng)前的條件下，盡可能讓游戲畫面和模型達(dá)到相對(duì)真實(shí)的效果，是每個(gè)游戲設(shè)計(jì)者都在潛心研究的問題，這個(gè)問題就涉及到游戲中的四邊面和三角面的應(yīng)用 在3dsmax進(jìn)行游戲模型的創(chuàng)建過程中，不管是采取什么樣的建模方式，對(duì)游戲模型的面的具體要求都與游戲的種類和所顯示的場(chǎng)景有一定的關(guān)系。實(shí)際上，對(duì)于計(jì)算機(jī)程序的具體運(yùn)算過程而言，不管四邊面還是三角面，都是只對(duì)三角面進(jìn)行計(jì)算，也就是說，在畫面中以四邊面顯示的地方，在3dsmax中計(jì)算依然按照三角面進(jìn)行，也就是把一個(gè)四邊面分成2個(gè)三角面進(jìn)行計(jì)算。

從游戲模型制作的角度來講，制作一個(gè)四邊面要比畫兩個(gè)三角面更快。同時(shí)在建模過程中，模型還涉及到是用實(shí)線的方式顯示還是虛線方式顯示，在實(shí)線與虛線方式選擇時(shí)，應(yīng)該明確所有的虛線顯示的方式能夠根據(jù)需求隨時(shí)改變?yōu)閷?shí)線顯示的方式。此外，在游戲模型的運(yùn)算速度方面，四邊面中的線條顯示方向?qū)λ俣扔兄苯佑绊?，同向一致的運(yùn)算速度要比異向不一致的速度快許多。

從游戲表現(xiàn)性方面來講，通常來說使用四邊面來制作的模型結(jié)構(gòu)更加趨于完美，特別是在大型的3D網(wǎng)絡(luò)游戲中，游戲者所看到的不僅僅是設(shè)計(jì)師使用3dsmax渲染的最終效果，而看到的往往是3dsmax操作界面中的那種效果，正因?yàn)槿绱?，在一定程度上，模型中的邊越多，?duì)模型顯示效果的表達(dá)影響越大，同時(shí)，從一些人物角色的角度來看，使用四邊面制作的方式能夠更加符合人體肌肉的表達(dá)，而使用三角面則更容易讓人物動(dòng)作產(chǎn)生不協(xié)調(diào)的反向效果。當(dāng)然不排除在一些條件下，有些模型為了較多地節(jié)儉面數(shù)，在一些網(wǎng)絡(luò)游戲中要求使用800面以內(nèi)的游戲模型，對(duì)于這些特別要求的，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建模時(shí)可以利用三角面來進(jìn)行制作，而且比使用四邊面更加便于精確，對(duì)于那些要求800面以上的游戲模型則建議采取四邊面，它能夠讓表現(xiàn)更為完美，不過在具體的建模過程中，還應(yīng)該結(jié)合游戲?qū)嶋H情況，從程序開發(fā)的角度和思維出發(fā)，進(jìn)行思考，在解決好游戲模型美感問題的同時(shí)，也要處理好游戲模型在游戲中的可操作性，而不能只為了片面減少面數(shù)，采取不合適的方式。

3.2.4 3DSMAX游戲角色建模的一般過程 建模是任何三維動(dòng)畫制作的關(guān)鍵，也是整個(gè)三維游戲開發(fā)流程中所涉及的一切場(chǎng)景和動(dòng)畫的基礎(chǔ)，如果在三維游戲中沒有模型，就如同在拍影視劇過程中沒有演員與相關(guān)的道具一樣，由此可見建模在整個(gè)三維游戲制作中的重要作用。3ds max因其具有強(qiáng)大的游戲建模功能,而且還兼具了多種方式的建模工具，使得在不同的游戲場(chǎng)合可以采取不同的建模方法，所以使用3dsmax進(jìn)行游戲角色建模應(yīng)用非常廣泛。一般來說，3dsmax進(jìn)行游戲角色建?？傮w的思路為：首先進(jìn)行物體的結(jié)構(gòu)和行為分析，之后根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的建模方法，最后是對(duì)每個(gè)部分的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。由此可以得出3dsmax游戲角色建模的流程圖如下3-3所示：

游戲角色設(shè)計(jì) 分析結(jié)構(gòu)特征 選擇建模方法 進(jìn)行模型制作 規(guī)則物體 不規(guī)則物體 多邊形建模 NURBS建模 圖3-3 游戲角色建模流程 由上圖可知，進(jìn)行游戲角色建模的第一步為游戲角色設(shè)計(jì)，建模之前，游戲設(shè)計(jì)師需要為被建模的游戲角色設(shè)計(jì)一個(gè)模型，總體勾勒出模型的具體特征，為了設(shè)計(jì)一個(gè)好的游戲角色，設(shè)計(jì)師往往需要經(jīng)過大量草案的設(shè)計(jì)，才能完成這一步，這是關(guān)鍵的一步。換句話說，游戲角色的建模開始于設(shè)計(jì)師的多次設(shè)計(jì)草圖，設(shè)計(jì)時(shí)通常根據(jù)設(shè)計(jì)多次的草案在他們的思維中逐漸塑造出游戲角色的整體形象，然后進(jìn)一步將這種形象思維進(jìn)行轉(zhuǎn)化，把二維的草案轉(zhuǎn)化為三維立體圖，為后續(xù)的使用計(jì)算機(jī)三維軟件建模奠定基礎(chǔ)。在這個(gè)過程中，游戲設(shè)計(jì)師進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后，還需要繼續(xù)進(jìn)行大量圖紙的繪制，主要包括不同視角的圖紙，如前視圖、左視圖、右視圖、后視圖等，將其作為建模的參考。

游戲角色建模第二步為進(jìn)行角色結(jié)構(gòu)特征的分析。在完成前面的游戲角色設(shè)計(jì)之后，游戲設(shè)計(jì)者面前就已經(jīng)有了一個(gè)非常清晰的角色造型，接下來就是為該角色模型進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)特征分析，目的是為其尋找一種合適的建模方法。在三維游戲中，物件或角色可以分為兩種，一種為規(guī)則物件，另一種為不規(guī)則物件。在一些三維軟件中，物件的形態(tài)能夠使用某些形態(tài)規(guī)則進(jìn)行描述，對(duì)規(guī)則物件的描述是在物件外部有較為明顯的特點(diǎn)并且能夠完整準(zhǔn)確進(jìn)行再現(xiàn)的物件，這些物體如汽車、建筑物、普通電器等，都在自身特征方面具有比較明確的規(guī)格，可以用于批量進(jìn)行生產(chǎn)和復(fù)制；

對(duì)不規(guī)則物件的描述為那些在具體細(xì)節(jié)上或形體上具有很大的不同，每個(gè)物件都有任意性，這些特點(diǎn)不可重復(fù)復(fù)制，如山巒、植物、人物等。只所以將物件進(jìn)行以上兩種分類，是因?yàn)閮深愇锛诮巧Ｐ偷木唧w制作上有很大差別，基于上述的分類方式，在進(jìn)行三維角色模型制作時(shí)，想通過設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)達(dá)到對(duì)物件的自然天成是幾乎完不成的，對(duì)于規(guī)則物件，基本上可以在三維軟件中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制作，不同的人可以使用軟件作出同樣的物件模型，對(duì)這些規(guī)則物件來說，不同設(shè)計(jì)師不會(huì)因制作水平的差異而作出不同的物件，只會(huì)因?yàn)樗讲町愃谱鞯臅r(shí)間長(zhǎng)短不同；

而不規(guī)則物件的制作卻沒有唯一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于如何通過軟件制作需要設(shè)計(jì)者自身對(duì)這個(gè)不規(guī)則三維物件的理解，以及設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，如在游戲建模中最為典型的人物建模，一個(gè)最基本的要求是要求設(shè)計(jì)者必須具有人體解剖的知識(shí)，在建模過程中絕對(duì)不能在肌肉與骨骼方面發(fā)生基本的原則性問題，同時(shí)還要具備有美學(xué)的功底，才能使得人物的整體結(jié)構(gòu)與比例達(dá)到合適的地步，人物模型看起來才會(huì)有真實(shí)感，具有逼真性。

游戲角色建模第三步為選擇建模方法。從前文的分析中可以得出，3dsmax軟件的建模方法常用的有三種，分別為多邊形建模、NURBS建模和面片建模法，在進(jìn)行游戲角色建模的過程中，應(yīng)根據(jù)角色的特性選擇合適的建模方式。如多邊形建模方法是基于可編輯網(wǎng)格的基礎(chǔ)上發(fā)展的，其建模流程是用基本的幾何體先完成物件的輪廓的建立，然后通過對(duì)多邊形進(jìn)行編輯，進(jìn)一步對(duì)模型進(jìn)行細(xì)分，多邊形建模非常適合建立結(jié)構(gòu)穿插關(guān)系比較復(fù)雜的一些模型，如門、窗等；

NURBS建模則是專門做曲面物件的一種建模方法，由于NURBS建模是由曲面和曲線進(jìn)行定義的，所以無(wú)法使用NURBS生成有棱角的規(guī)則的邊，這也使得NURBS非常適合于對(duì)各類復(fù)雜的曲面造型和一些特殊表現(xiàn)效果的模型的建立，如人的面貌、皮膚等的建模,NURBS建模法無(wú)論是在對(duì)建模工具的使用技巧還是在對(duì)曲面模型的理解方面都要求設(shè)計(jì)者具有更高的技術(shù)水準(zhǔn)，其中的主要工具包括變形、擠出、車削、倒角等。

游戲建模的第四步為制作模型，在分析游戲角色的結(jié)構(gòu)和特征基礎(chǔ)上，并完成了對(duì)建模方法的選擇之后，就可以開始游戲角色模型的建立過程了，在這個(gè)過程中，應(yīng)該按照已經(jīng)選擇的不同的建模方法，逐一對(duì)每個(gè)游戲角色的不同組成部分進(jìn)行建模，可以充分利用3dsmax提供的豐富工具來完成。

3.2.5 3DSMAX游戲角色建模實(shí)例分析 3DSMAX軟件之所以風(fēng)靡全球，除了與其能夠運(yùn)用于微軟的windows操作系統(tǒng)之外，還得益于軟件具有強(qiáng)大的三維建模功能。三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)師使用3DSMAX，可以很輕松地進(jìn)行產(chǎn)品模型、人物模型的設(shè)計(jì)，無(wú)論從電影特技、建筑裝潢，還是游戲開發(fā)、教學(xué)演示等方面，3DSMAX的三維建模技術(shù)都另使用者癡迷。

使用3dsmax進(jìn)行三維游戲角色建模，需要經(jīng)歷前期準(zhǔn)備、建模階段與后期處理等一系列的過程，每一個(gè)過程都具有非常重要的意義，這里選擇與人物模型最為接近的黑猩猩作為建模的對(duì)象，通過3dsmax來完成游戲角色的建模應(yīng)用。

（1）項(xiàng)目展示 教師要事先做好項(xiàng)目模型，通過展示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。讓學(xué)生全面了解項(xiàng)目的實(shí)施目標(biāo)、過程和考核評(píng)價(jià)方法，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

（2）項(xiàng)目分析 根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)和技能，指出完成該項(xiàng)目需要解決的哪些問題，教會(huì)學(xué)生獲取這些知識(shí)和技能的方法和途徑，為最終完成該項(xiàng)目做好先期準(zhǔn)備。

序號(hào) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 方法或目的 備注 1 人物頭部結(jié)構(gòu)和比例 繪出人物頭部正面、側(cè)面、半側(cè)面的參考圖 寫生或用照片 2 Polygon建模相關(guān)工其命令的掌握 老師示范傳授、學(xué)生模擬練習(xí) 3 布線 老師示范傳授、學(xué)生模擬練習(xí) 4 制作流程 老師示范傳授、學(xué)生模擬練習(xí)（3）項(xiàng)目實(shí)施 1 ．要在項(xiàng)目分析的基礎(chǔ)上制定項(xiàng)目計(jì)劃和解決相關(guān)問題，教師通過投影示范步驟和流程，學(xué)生模擬練習(xí)，老師巡回指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生解決練習(xí)中遇到的問題。（步驟很重要）流程名稱 制作人員 工作內(nèi)容 開始日期 計(jì)劃完成日期 實(shí)際結(jié)束日期 日完成情況 模型 初模 精模 2 ．要填好項(xiàng)目進(jìn)度及任務(wù)分配狀況表和各組問題討論記錄，以便于總結(jié)評(píng)估。

（五）項(xiàng)目評(píng)估 使用切片工具，可以在切片平面位置處執(zhí)行切片操作，生成新的子對(duì)象。

（1）運(yùn)行3ds max 2011，打開素材“機(jī)器人源文件.max”文件，該文件為一個(gè)機(jī)器人的頭部模型，頭部模型是以一個(gè)“油罐”擴(kuò)展幾何體為基礎(chǔ)，使用多邊型建模方法創(chuàng)建的，由于最初的分段數(shù)太少，導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行編輯。

（2）選擇“頭部”對(duì)象，進(jìn)入“頂點(diǎn)”子對(duì)象層，在“編輯幾何體”卷展欄內(nèi)激活“切片平面”按鈕，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)切片平面。

（3）在“前”視圖中移動(dòng)切片平面，然后單擊“切片”按鈕，生成新的子對(duì)象。注意：在“多邊形”或“元素”子對(duì)象層級(jí)，“切片平面”只會(huì)影響選定的多邊形。

（4）關(guān)閉“切片平面”按鈕，進(jìn)入“多邊型”子對(duì)象層，選擇子對(duì)象。

（5）在“編輯多邊形”卷展欄內(nèi)單擊“擠出”按鈕右側(cè)的“設(shè)置”按鈕，在打開“擠出多邊形”助手界面中進(jìn)行設(shè)置。

（6）在“編輯多邊形”卷展欄內(nèi)單擊“倒角”按鈕右側(cè)的“設(shè)置”按鈕，在打開“倒角”助手界面，進(jìn)行設(shè)置。

（7）為擠出面分配平滑組，使其產(chǎn)生平滑效果。

（8）激活“角度捕捉切換”按鈕，并在該按鈕上右擊，打開“柵格和捕捉設(shè)置”對(duì)話框，在“角度”參數(shù)欄中設(shè)置角度捕捉參數(shù)，然后退出該對(duì)話畫框，并激活“角度捕捉切換”按鈕。

技巧：設(shè)置捕捉角度后，能夠保證水平的平面旋轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài)，各位網(wǎng)友也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置沿任意角度斜面生成子對(duì)象。

（9）進(jìn)入“頂點(diǎn)”子對(duì)象層，激活“切片平面”按鈕，并對(duì)頂點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，然后單擊“切片”按鈕，生成新的子對(duì)象。

（10）關(guān)閉“角度捕捉切換”按鈕，并移動(dòng)切片平面，然后單擊“切片”按鈕，生成新的子對(duì)象。

（11）進(jìn)入“多邊形”子對(duì)象層，選擇子對(duì)象。

（12）在“編輯多邊形”卷展欄內(nèi)單擊“擠出”按鈕右側(cè)的“設(shè)置”按鈕，打開“擠出多邊形”助手界面，并進(jìn)行設(shè)置。

（13）最后需要使用圖形合并復(fù)合對(duì)象修剪嘴部圖形，退出“頭部”對(duì)象的子對(duì)象層，進(jìn)入“創(chuàng)建”面板下的“幾何體”次面板，在該面板內(nèi)的下拉式選項(xiàng)欄內(nèi)選擇“復(fù)合對(duì)象”選項(xiàng)。

提示：使用“圖形合并”可以創(chuàng)建包含網(wǎng)格對(duì)象和一個(gè)或多個(gè)圖形的復(fù)合對(duì)象。這些圖形將嵌入在網(wǎng)格中（會(huì)更改邊與面的模式），或從網(wǎng)格中消失。

（14）單擊“圖形合并”按鈕，在視圖中拾取“嘴部圖形”對(duì)象。

（15）在“操作”選項(xiàng)組內(nèi)選擇“餅切”單選按鈕，將圖形部分剪切。

提示：使用“餅切”命令可以切去網(wǎng)格對(duì)象曲面外部的圖形。

技巧：如果需要對(duì)圖形部分的子對(duì)象繼續(xù)進(jìn)行“擠出”、“倒角”等編輯，可以將對(duì)象轉(zhuǎn)化為多邊形對(duì)象（塌陷為多邊形對(duì)象或者添加“編輯多邊形”修改器），然后進(jìn)入到“編輯多邊形”子對(duì)象層，這時(shí)圖形部分子對(duì)象直接處于被選擇狀態(tài)。

（16）現(xiàn)在本實(shí)例就全部完成了。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1.項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是項(xiàng)目教學(xué)法成功的關(guān)鍵 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要以教學(xué)的內(nèi)容為依據(jù)，要按照實(shí)際工作的流程和要求，啟發(fā)學(xué)生通過舉一反三的練習(xí)，從而提高創(chuàng)造能力。項(xiàng)目的難易程度要針對(duì)學(xué)生的實(shí)際水平來確定，要有層次感，要讓不同層次的學(xué)生通過不同層次的努力，都能完成相應(yīng)的項(xiàng)目任務(wù)。

2.項(xiàng)目實(shí)施過程是項(xiàng)目教學(xué)法的核心環(huán)節(jié) 項(xiàng)目確定后，要激發(fā)學(xué)生的積極性，了解完成項(xiàng)目所需的技術(shù)與學(xué)習(xí)方法、實(shí)施流程及考核辦法等。要充分設(shè)計(jì)好各個(gè)環(huán)節(jié)的活動(dòng)，提前做好準(zhǔn)備，并在實(shí)施項(xiàng)目活動(dòng)中根據(jù)學(xué)生的情況靈活調(diào)整。教師要巡回指導(dǎo)學(xué)生，幫助學(xué)生解決問題，保障其順利完成項(xiàng)目。

3.總結(jié)評(píng)估是項(xiàng)目教學(xué)法的重要環(huán)節(jié) 項(xiàng)目完成后的總結(jié)評(píng)估是必不可少的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生自己總結(jié)完成項(xiàng)目過程中的得失，教師要在評(píng)估中指出普遍存在的問題及解決的方法，引導(dǎo)學(xué)生相互學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的綜合評(píng)價(jià)會(huì)使學(xué)生的綜合能力得到提高。

第四章 游戲角色建模的后期處理 前文所述，后期處理是三維動(dòng)畫制作的重要環(huán)節(jié)之一，在針對(duì)三維游戲角色的建模過程中，后期處理主要包含有渲染、燈光、攝影機(jī)等，本章將從這幾個(gè)方面以3DSMAX軟件為例重點(diǎn)進(jìn)行剖析。

4.1渲染器分析 4.1.1 Mental Ray渲染器 Mental Ray是早期出現(xiàn)的重量級(jí)的渲染器之一，為德國(guó)Mental Images公司的產(chǎn)品。在剛推出的時(shí)候，集成在著名的3D動(dòng)畫軟件Softima-ge 3D中，作為其內(nèi)置的渲染引擎。正是憑借著Mental Ray高效的速度和質(zhì)量，Softima-ge 3D一直在好萊鎢電影制作中作為首選的軟件。

Mental ray是一個(gè)專業(yè)的3D渲染引擎，它可以生成令人難以置信的高質(zhì)量真實(shí)感圖象?，F(xiàn)在可以在3D Studio的高性能網(wǎng)絡(luò)渲染中直接控制Mental ray。它在電影領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可，被認(rèn)為是市場(chǎng)上最高級(jí)的三維渲染解決方案之一。它是一個(gè)將光線追蹤算法推向極致的產(chǎn)品，利用這一渲染器，設(shè)計(jì)者可以實(shí)現(xiàn)反射，折射，焦散，全局光照明等其他渲染器很難實(shí)現(xiàn)的效果。Mental ray的光線追蹤算法無(wú)與倫比，優(yōu)化的非常好，在渲染大量反射，折射物體的場(chǎng)景，速度要比默認(rèn)渲染器快30％。他在置換貼圖和運(yùn)動(dòng)模糊的運(yùn)算速度上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于默認(rèn)渲染器。Mental ray從3dsmax6.0版本以后也被內(nèi)置在了3ds max里,而從3dsmax9.0開始，Autodesk更新和優(yōu)化了mental ray很多方面，一直到現(xiàn)在的3dsmax 2012版，可以看到很多方面的更新都是跟Mental ray有關(guān)系的，這使得mental ray在建筑制圖方面得到了很大的提升。

4.1.2 Brazil渲染器 2001年，一個(gè)名不見經(jīng)傳的小公司SplutterFish在其網(wǎng)站發(fā)布了3dsmax的渲染插件Brazil，在公開測(cè)試版的時(shí)候，該渲染器是完全免費(fèi)的，作外一個(gè)免費(fèi)的渲染插件來，其渲染效果是非常驚人的，但目前的渲染速度相對(duì)來說非常慢。Brazil渲染器擁有強(qiáng)大的光線跟蹤的折射和反射、全局光照、散焦等功能，渲染效果極其強(qiáng)大。SplutterFish公司推出的Brazil渲染器雖然名氣不大，其前身卻是大名鼎鼎的Ghost渲染器，經(jīng)過了很多年的開發(fā)，已經(jīng)是非常成熟了。

Brazil渲染器驚人的質(zhì)量卻是以非常慢的速度為代價(jià)的，用Brazil渲染圖片可以說是非常慢的過程，以目前計(jì)算機(jī)來說，用于渲染動(dòng)畫還是不太現(xiàn)實(shí)。在第32屆國(guó)際計(jì)算機(jī)圖形圖像交流大會(huì)上，高端3D渲染軟件供應(yīng)商展示他們最新版本的Brazil渲染器2.0。這個(gè)最新發(fā)行的渲染軟件展現(xiàn)給用戶的全新特征包括：3D motion blur、渲染時(shí)間置換、3dsmax肌理渲染支持、加強(qiáng)的GI特征如渲染隱蔽處（發(fā)光處、區(qū)域高光、表層下的散射等）、加強(qiáng)的核心性能（存儲(chǔ)器、CPU等）及許多其他內(nèi)容。Brazil渲染器2.0的目標(biāo)是成為最易操縱的高性能渲染器，保持高質(zhì)量高產(chǎn)量，以及成為以藝術(shù)為中心的頂級(jí)CG專業(yè)人士之選。

4.1.3 FinalRender渲染器 2001年渲染器市場(chǎng)的另一個(gè)亮點(diǎn)是德國(guó)Cebas公司出品的FinalRender渲染器（簡(jiǎn)稱為FR）。這個(gè)渲染器可謂是當(dāng)前最為火紅的渲染器。其渲染效果雖然略遜色于Brazil，但由于其速度非常快，效果也很高，對(duì)于商業(yè)市場(chǎng)來說是非常合適的。Cebas公司一直是3dsmax的一個(gè)非常著名插件開發(fā)商，很早就以Luma(光能傳遞)、Opic（光斑效果）、Bov（體積效果）幾個(gè)插件而聞名。

Cebas公司在FR中又融合了著名的三維軟件Cinema 4D內(nèi)部的快速光影渲染器的效果，把其Luma、Bov插件加入到FR中，使得FR渲染器達(dá)到前所未有的功能。相對(duì)別的渲染器來說，F(xiàn)R還提供了3S(次表面散射)的功能和用于卡通渲染仿真的功能，可以說是全能的渲染器。FR相對(duì)其他渲染器來說，設(shè)置比較多些，在開始入門的時(shí)候可能覺得比較難理解。但一但熟悉后，就知道它的設(shè)置很好，可以調(diào)節(jié)很多不同的細(xì)節(jié)，其實(shí)速度比BR快很多，比VR慢。

4.1.4 VRay渲染器 VRay渲染器是由chaosgroup和asgvis公司出品，簡(jiǎn)稱為VR，在我國(guó)是由曼恒公司負(fù)責(zé)推廣的一款高質(zhì)量渲染軟件。VR是目前業(yè)界最受歡迎的渲染引擎?；赩R 內(nèi)核開發(fā)的有VRay for 3dsmax、Maya、Sketchup、Rhino等諸多版本，為不同領(lǐng)域的優(yōu)秀3D建模軟件提供了高質(zhì)量的圖片和動(dòng)畫渲染。除此之外，VRay也可以提供單獨(dú)的渲染程序，方便使用者渲染各種圖片。

VR渲染器提供了一種特殊的材質(zhì)——VrayMtl。在場(chǎng)景中使用該材質(zhì)能夠獲得更加準(zhǔn)確的物理照明（光能分布），更快的渲染，反射和折射參數(shù)調(diào)節(jié)更方便。使用VrayMtl，你可以應(yīng)用不同的紋理貼圖，控制其反射和折射，增加凹凸貼圖和置換貼圖，強(qiáng)制直接全局照明計(jì)算，選擇用于材質(zhì)的BRDF。

VR在3dsmax中屬于超級(jí)渲染器,擁有Raytracing（光線跟蹤）和Global Illumination(全局照明)功能，代替了3dsmax原有的Scanline render（線性掃描渲染器），VR還包括了其他增強(qiáng)性能的特性，包括真實(shí)的3d Motion Blur(三維運(yùn)動(dòng)模糊)、Micro Triangle Displacement(級(jí)細(xì)三角面置換)、Caustic(焦散)、通過VRay材質(zhì)的調(diào)節(jié)完成Sub-suface scattering(次表面散射)的sss效果、和Network Distributed Rendering(網(wǎng)絡(luò)分布式渲染)等等。VR的特點(diǎn)是渲染速度快，目前很多制作公司使用它來制作游戲角色和建筑效果圖，就是看中了它速度快的優(yōu)點(diǎn)。目前市場(chǎng)上有很多針對(duì)3dsmax的第三方渲染器插件，VR相對(duì)更為出色，它主要用于渲染一些特殊的效果，如次表面散射、光跡追蹤、焦散、全局照明等。

4.2燈光處理 4.2.1 燈光與影像 燈光在三維游戲角色建模中非常重要，它是控制氣氛、環(huán)境、情節(jié)推進(jìn)等重要因素的關(guān)鍵。在實(shí)際生活中，大量的電影都在后期制作中使用了燈光，從而完善了三維動(dòng)畫和實(shí)景融合，產(chǎn)生非常美麗真實(shí)的畫面。如果在游戲角色建模時(shí)只擁有一個(gè)很好的模型，但沒有使用漂亮的燈光表現(xiàn)，那么也是枉有好的建模技術(shù)，甚至即使沒有優(yōu)秀的建模技術(shù)，但憑著強(qiáng)大的燈光效果也可以用很簡(jiǎn)單的物體做出驚人的畫面。這就是為什么國(guó)外很多學(xué)者認(rèn)為燈光與材質(zhì)、貼圖等同等重要的原因，他們認(rèn)為在某些制作中燈光更是放在最重要的位置上。

眾所周知，在現(xiàn)實(shí)中有光就必定有影，在十分特殊的情況下才會(huì)出現(xiàn)無(wú)影（比如：手術(shù)燈、十分大型的很多燈的宴會(huì)上）。在三維游戲角色建模中，由燈光產(chǎn)生的影子也十分重要，它可以表現(xiàn)深度、氣氛、環(huán)境等多種效果，但影子不可以濫用，很多光照大師都討論過影子雜亂對(duì)畫面的破壞的嚴(yán)重問題。影子的計(jì)算有兩種，包括Raytrace和ShadowMap。可以肯定地說，Raytrace是當(dāng)前最好最快捷的算法，但在畫面的控制上，ShadowMap卻更好使用，如果用燈光來模擬光能傳遞，那么就沒有必要精神模擬的燈光的影子，只要使用衰減限制它的作用范圍就可以了。這樣可以減少不少的計(jì)算時(shí)間，增加效率。但如果使用ShadowMap會(huì)出現(xiàn)一個(gè)很嚴(yán)重的問題——不能模擬半透明物體的影子，當(dāng)然可以采取一些方法來解決，如先使用燈光作為鏡頭渲染一次，然后把渲染好的畫面作為影子的貼圖。

如果要使用ShadowMap，要注意調(diào)好ShadowBias。

在3dsmax中，燈光可以用來模擬真實(shí)環(huán)境中的燈光，并可以計(jì)算出陰影。3dsmax中的燈光類型有聚光燈(Target spot)、散光燈(Omni)、平行光(Frce Dircct)等，參數(shù)設(shè)置包括光源的顏色、強(qiáng)度、照射角、光線的衰減以及陰影設(shè)置等。在3dsmax中有兩種渲染算法：局部照明(Local illumination)和全局照明(Globalillumination)。局部照明算法是計(jì)算每個(gè)表面如何反射和傳送光能并給定到達(dá)一平面的光線描述，這種算法可以計(jì)算出離開這個(gè)表面的光線強(qiáng)度、光線性質(zhì)（顏色）和發(fā)散方式，簡(jiǎn)單的渲染系統(tǒng)只考慮從光源發(fā)出的光能，忽略了環(huán)境中所有表面和光源的相互作用。全局照明算法（整體照明算法）是考慮了光線在物體之間光線傳遞的照明算法，3dsmax中有光影跟蹤(Ray Trac ing)和光能傳遞(Radiosity)兩種算法。光影跟蹤是一種繁復(fù)的算法，因?yàn)橐?jì)算的光照效果太多，它可以精確的模擬直接光照、陰影、鏡面反射和透明材料等全局光照特性，缺點(diǎn)是沒有考慮表面之間的光交換和交又漫反射所形成的間接照明．光能傳遞，又叫輻射通量度。與光線追蹤不同，光能傳遞不用確定每一焦的顏色，而是計(jì)算三維模型中各個(gè)離散點(diǎn)的光照強(qiáng)度。先把原始表面劃分成面積較小的網(wǎng)格，在光能輻射過程中，計(jì)算從各個(gè)網(wǎng)格元的分配到其他各個(gè)網(wǎng)格元的光線量，并保存每個(gè)網(wǎng)格單元的光能傳遞值。其優(yōu)點(diǎn)是考慮了表面之問的光線交互和漫反射，缺點(diǎn)是需要很多的內(nèi)存。要達(dá)到照片級(jí)的渲染效果，一方面可以在3dsmax中使用全局照明，另一方面可以考慮導(dǎo)出到其它專業(yè)的渲染軟件中。

此外，再好的游戲角色模型，如果沒有可以清晰表現(xiàn)其輪廓的光照則會(huì)顯的平平無(wú)奇；

簡(jiǎn)單的模型，但如果有精彩的光照將會(huì)變得十分生動(dòng)。光可以表現(xiàn)物體的輪廓，如果你看的那幅作品的物體前一個(gè)面和后一個(gè)面的光照一樣，那么這幅作品的光照就毀了作者辛苦的建模和材質(zhì)了。要用燈光表現(xiàn)輪廓，就要提一下三點(diǎn)照明法，這是經(jīng)典的光照法。

4.2.2 經(jīng)典布光理論 在三維游戲角色或動(dòng)畫的制作過程中，燈光的設(shè)置過程被稱作布光，雖然說一個(gè)復(fù)雜的場(chǎng)景由不同的設(shè)計(jì)者分別來布光會(huì)有多種不同的方案與效果，但是布光的幾個(gè)原則是所有人都會(huì)遵守的。對(duì)于三維游戲角色的建模來說，其布光過程可以參考著名而經(jīng)典的布光理論----三點(diǎn)照明。三點(diǎn)照明，又稱為區(qū)域照明，一般用于較小范圍的場(chǎng)景照明。如果場(chǎng)景很大，可以把它拆分成若干個(gè)較小的區(qū)域進(jìn)行布光。一般有三盞燈即可，分別為主體光、輔助光與背景光。

主體光通常用來照亮場(chǎng)景中的主要對(duì)象與其周圍區(qū)域，并且擔(dān)任給主體對(duì)象投影的功能，主要的明暗關(guān)系由主體光決定，包括投影的方向。主體光的任務(wù)根據(jù)需要也可以用幾盞燈光來共同完成。如主光燈在15度到30度的位置上，稱順光；

在45度到90度的位置上，稱為側(cè)光；

在90度到120度的位置上成為側(cè)逆光，主體光常用聚光燈來完成。輔助光又稱為補(bǔ)光，用一個(gè)聚光燈照射扇形反射面，以形成一種均勻的、非直射性的柔和光源，用它來填充陰影區(qū)以及被主體光遺漏的場(chǎng)景區(qū)域、調(diào)和明暗區(qū)域之間的反差，同時(shí)能形成景深與層次，而且這種廣泛均勻布光的特性使它為場(chǎng)景打一層底色，定義了場(chǎng)景的基調(diào)。由于要達(dá)到柔和照明的效果，通常輔助光的亮度只有主體光的50%-80%。背景光的作用是增加背景的亮度，從而襯托主體，并使主體對(duì)象與背景相分離。一般使用泛光燈，亮度宜暗不可太亮。

4.2.3 布光順序及要點(diǎn) 在三維游戲角色的建模過程匯總，布光一般按照如下順序進(jìn)行：先定主體光的位置與強(qiáng)度；

之后決定輔助光的強(qiáng)度與角度；

最后再分配背景光與裝飾光，這樣產(chǎn)生的布光效果應(yīng)該能達(dá)到主次分明，互相補(bǔ)充。在布光過程中，還應(yīng)該把握以下幾個(gè)要點(diǎn)。

一是燈光宜精不宜多。過多的燈光會(huì)使得游戲角色建模過程變得雜亂無(wú)章，難以處理，顯示與渲染速度也會(huì)受到嚴(yán)重影響。所以，只有必要的燈光才能保留。另外要注意燈光投影與陰影貼圖及材質(zhì)貼圖的用處，能用貼圖替代燈光的地方最好用貼圖去做。例如要表現(xiàn)晚上從室外觀看到的窗戶內(nèi)燈火通明的效果，用自發(fā)光貼圖去做會(huì)方便得多，效果也很好，而不不要用燈光去模擬。切忌隨手布光，否則成功率將非常低。對(duì)于可有可無(wú)的燈光，要堅(jiān)決不予保留。

二是燈光要體現(xiàn)場(chǎng)景的明暗分布，要有層次性，切不可把所有燈光一概處理。根據(jù)需要選用不同種類的燈光，如選用聚光燈還是泛光燈；

根據(jù)需要決定燈光是否投影，以及陰影的濃度；

根據(jù)需要決定燈光的亮度與對(duì)比度。如果要達(dá)到更真實(shí)的效果，一定要在燈光衰減方面下一番功夫?？梢岳脮簳r(shí)關(guān)閉某些燈光的方法排除干擾對(duì)其他的燈光進(jìn)行更好地設(shè)置。

三是充分利用燈光的超現(xiàn)實(shí)性。要知道在3dsmax中的燈光是可以超現(xiàn)實(shí)的。要學(xué)會(huì)利用燈光的“排除”與“包括”功能，決定燈光對(duì)某個(gè)物體是否起到照明或投影作用，例如要模擬燭光的照明與投影效果，我們通常在蠟燭燈芯位置放置一盞泛光燈。如果這盞燈不對(duì)蠟燭主體進(jìn)行投影排除，那么蠟燭主體產(chǎn)生在桌面上的很大一片陰影可能要讓我們頭痛半天。在建筑效果圖中，也往往會(huì)通過“排除”的方法使燈光不對(duì)某些物體產(chǎn)生照明或投影效果。

四是布光時(shí)應(yīng)該遵循由主題到局部、由簡(jiǎn)到繁的過程。對(duì)于燈光效果的形成，應(yīng)該先調(diào)角度定下主格調(diào)，再調(diào)節(jié)燈光的衰減等特性來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感，最后再調(diào)整燈光的顏色做細(xì)致修改。如果要逼真地模擬自然光的效果，還必須對(duì)自然光源有足夠深刻的理解。多看些攝影用光的書，多做試驗(yàn)會(huì)很有幫助的。不同場(chǎng)合下的布光用燈也是不一樣的。在室內(nèi)效果圖的制作中，為了表現(xiàn)出一種金碧輝煌的效果，往往會(huì)把一些主燈光的顏色設(shè)置為淡淡的橘黃色，可以達(dá)到材質(zhì)不容易做到的效果。

4.3攝影機(jī)處理 3dsmax中的攝影機(jī)擁有超現(xiàn)實(shí)攝影機(jī)的能力，更換鏡頭動(dòng)作可以瞬間完成，無(wú)級(jí)變焦更是真實(shí)攝影機(jī)無(wú)法比擬的，對(duì)于景深的設(shè)置，直觀地用范圍表示，用不著通過光圈計(jì)算，對(duì)于攝影機(jī)的動(dòng)畫，除了位置變動(dòng)外，還可以表現(xiàn)焦距、視角、景深等動(dòng)畫效果。

4.3.1 攝影機(jī)的種類 在3dsMax中有兩種攝影機(jī)對(duì)象，分別為目標(biāo)攝影機(jī)和自由攝影機(jī)。目標(biāo)攝影機(jī)用于觀察目標(biāo)點(diǎn)附近的場(chǎng)景內(nèi)容，它包含攝影機(jī)和目標(biāo)點(diǎn)兩部分，這兩部分可以同時(shí)調(diào)整也可以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整。攝影機(jī)和攝影機(jī)目標(biāo)點(diǎn)可以分別設(shè)置動(dòng)畫，從而產(chǎn)生各種有趣的效果。

自由攝影機(jī)用于觀察所指方向內(nèi)的場(chǎng)景內(nèi)容，它沒有目標(biāo)點(diǎn)，所以只能通過旋轉(zhuǎn)操作來對(duì)齊目標(biāo)對(duì)象。該攝影機(jī)類型多應(yīng)用于軌跡動(dòng)畫的制作，例如建筑物中的巡游，車輛移動(dòng)中的跟蹤拍攝效果等。自由攝影機(jī)圖標(biāo)與目標(biāo)攝影機(jī)圖標(biāo)看起來相同，但是不存在要設(shè)置單獨(dú)目標(biāo)點(diǎn)的動(dòng)畫。當(dāng)要沿一個(gè)路徑設(shè)置攝影機(jī)動(dòng)畫時(shí)，使用自由攝影機(jī)要更方便一些。如圖11-56所示自由攝影機(jī)可以不受限制地移動(dòng)和定向。

4.3.2攝影機(jī)的特性 真實(shí)世界中攝影機(jī)所使用鏡頭將場(chǎng)景反射的燈光聚焦到具有燈光敏感性曲面的焦點(diǎn)平面，如圖4-1所示，A為焦距，B為視野（FOV）。

圖4-1 真實(shí)世界攝影機(jī)測(cè)量 焦距鏡頭與感光表面間的距離稱為焦距。不管是電影還是視頻電子系統(tǒng)都被稱為鏡頭的焦距。焦距影響對(duì)象出現(xiàn)在圖片上的清晰度。焦距越短，圖片中包含的場(chǎng)景就越多；

焦距越長(zhǎng)，包含的場(chǎng)景將越少，但卻能夠更清晰地表現(xiàn)遠(yuǎn)處場(chǎng)景的細(xì)節(jié)。焦距總是以毫米（mm）為單位的，通常將50mm的鏡頭定為攝影機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，低于50mm的鏡頭稱為廣角鏡頭，高于50mm的鏡頭稱為長(zhǎng)焦鏡頭。

視野（FOV）是用來控制可見場(chǎng)景范圍的大小，F(xiàn)OV以水平線度數(shù)進(jìn)行測(cè)量，它與鏡頭的焦距直接相關(guān)，例如50mm的視角范圍為46度。鏡頭越長(zhǎng)，視角越窄，鏡頭越短，視角越寬。

視角和透視的關(guān)系，短焦距（寬視角）會(huì)加劇場(chǎng)景的透視失真，使對(duì)象朝向觀察者看起來更深、更模糊。長(zhǎng)焦距（窄視角）能夠降低透視失真。如圖11-59所示，左上圖為長(zhǎng)焦距（窄視角）；

右下圖為短焦距（寬視角）。50mm的鏡頭最為接近人眼所看到的場(chǎng)景，所以產(chǎn)生的圖像效果比較正常，該鏡頭多用于快照、新聞圖片、電影制作中。

4.3.3 3DSMAX攝影機(jī)的常用參數(shù)設(shè)置 在三維游戲角色建模過程中，攝影機(jī)常用的參數(shù)設(shè)置包含有鏡頭設(shè)置和視野、攝影機(jī)類型、環(huán)境范圍、剪切平面和多過程效果等。3dsmax攝影機(jī)設(shè)置的界面如下圖4-2所示：

圖4-2 3dsmax攝影機(jī)設(shè)置的界面 一是鏡頭設(shè)置和視野，在3dsmax“參數(shù)”卷展欄中的第一個(gè)參數(shù)可以設(shè)置“鏡頭”值，或者簡(jiǎn)單地說，可以設(shè)置以毫米為單位的攝影機(jī)的焦距。第二個(gè)參數(shù)“視野”可以設(shè)置攝影機(jī)顯示的區(qū)域的寬度，該值以度為單位指定，使用它左邊的彈出按鈕可將其設(shè)置成代表“水平”、“垂直”或“對(duì)角”距離，二是“正交投影”參數(shù)設(shè)置，啟用該復(fù)選框，攝影機(jī)視圖看起來就像“用戶”視圖；

禁用該復(fù)選框，攝影機(jī)視圖好像標(biāo)準(zhǔn)的“透視”視圖。

三是“備用鏡頭”，在該選項(xiàng)組中為設(shè)計(jì)者提供了常用的9種鏡頭尺寸，分別為15毫米、20毫米、24毫米、28毫米、35米、50毫米、85毫米、135毫米、200毫米。

四是“類型”：該下拉列表欄可以將目標(biāo)攝影機(jī)更改為自由攝影機(jī)，把自由攝影機(jī)更改為目標(biāo)攝影機(jī)。當(dāng)從目標(biāo)攝影機(jī)切換為自由攝影機(jī)時(shí)，由于目標(biāo)對(duì)象已消失，所以將丟失應(yīng)用于攝影機(jī)目標(biāo)的任何動(dòng)畫。

五是“顯示圓錐體”：?jiǎn)⒂迷搹?fù)選框，可以顯示攝影機(jī)視野定義的錐形光線。錐形光線出現(xiàn)在其他視口但是不出現(xiàn)在攝影機(jī)視口中。當(dāng)選中攝影機(jī)對(duì)象時(shí)，攝影機(jī)的錐形光線始終可見，而不考慮“顯示錐形光線”設(shè)置。

六是 “環(huán)境范圍”：該選項(xiàng)組可以設(shè)置環(huán)境大氣的影響范圍?！敖喾秶焙汀斑h(yuǎn)距范圍”參數(shù)確定在“環(huán)境和效果”對(duì)話框中設(shè)置大氣效果的近距范圍和遠(yuǎn)距范圍限制?！帮@示”啟用該復(fù)選框后，顯示在攝影機(jī)錐形光線內(nèi)的矩形顯示“近距范圍”和“遠(yuǎn)距范圍”的設(shè)置。

七是“剪切平面”：使用剪切平面可以排除場(chǎng)景的一些幾何體，以只查看或渲染場(chǎng)景的某些部分。每部攝影機(jī)都具有近端和遠(yuǎn)端剪切平面。對(duì)于攝影機(jī)，比近距剪切平面近或比遠(yuǎn)距剪切平面遠(yuǎn)的對(duì)象是不可視的。選擇 “手動(dòng)剪切”復(fù)選框，下面的兩個(gè)參數(shù)欄處于可調(diào)節(jié)狀態(tài)?！敖嗉羟小焙汀斑h(yuǎn)距剪切”參數(shù)分別用來設(shè)置近距和遠(yuǎn)距剪切平面的距離。

八是“多過程效果”：該選項(xiàng)組可以指定攝影機(jī)的景深模糊或者運(yùn)動(dòng)模糊。當(dāng)由攝影機(jī)生成時(shí)，通過使用偏移以多個(gè)通道渲染場(chǎng)景，這些效果將生成模糊。選擇“啟用”復(fù)選框，使用效果預(yù)覽或渲染。單擊“預(yù)覽”按鈕，可以在攝影機(jī)視口中預(yù)覽效果。

第五章 結(jié)論與展望 5.1結(jié)論 3dsmax作為當(dāng)前國(guó)內(nèi)最流行的三維動(dòng)畫制作軟件，它出色的建模功能也成為了眾多游戲設(shè)計(jì)者的首要選擇。本文以游戲角色建模為研究對(duì)象，從國(guó)內(nèi)外三維動(dòng)畫軟件研究的現(xiàn)狀入手，在三維動(dòng)畫基本理論的基礎(chǔ)上，分析了3dsmax建模的主要方法及存在的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)3dsmax的游戲角色建模技術(shù)進(jìn)行了實(shí)例分析。通過研究，主要得出以下結(jié)論：

一是三維建模不僅是三維動(dòng)畫制作者的藝術(shù)創(chuàng)作基礎(chǔ)，同時(shí)也是影響三維動(dòng)畫最終效果的因素。目前，在大量的領(lǐng)域都使用了三維動(dòng)畫制作軟件，三維建模的方法已經(jīng)越來越接近普通大眾的生活，選擇合適的建模方法已經(jīng)成為非常重要的問題。

二是3dsmax軟件的建模方法靈活多樣，可以使用不同的建模方法為角色進(jìn)行建模，沒有多余的限制；

3dsmax建立的模型主要分為兩種形態(tài)，即參數(shù)類形態(tài)和自由修改類形態(tài)，參數(shù)類形態(tài)能夠向自由修改類形態(tài)塌陷，但自由修改類形態(tài)無(wú)法轉(zhuǎn)換為參數(shù)類形態(tài)。

三是在3dsmax中擁有多種建模方法，主要有多邊形建模、面片建模和非均勻有理B樣條建模，多邊形建模一般適應(yīng)于創(chuàng)建一些形狀較為規(guī)則、沒有曲面的模型，其主要特點(diǎn)是建模方法簡(jiǎn)單，且非?？焖?；

面片建模方式的最大優(yōu)點(diǎn)是用較少的細(xì)節(jié)表示出很光滑，更與輪廓相符的形狀非均勻有理B樣條最主要的優(yōu)點(diǎn)是它具有多邊形方法的建模及編輯的靈活性，而且具有很強(qiáng)的逼真效果，這是其余建模方法無(wú)法比擬的。

四是3D游戲模型的建立應(yīng)滿足的一些基本規(guī)范，主要包括有避免空點(diǎn)，模型需要閉合，避免模型中存在多余的面，避免過分尖銳的點(diǎn)，盡量減少模型部件之間的穿插等。

五是在3D游戲模型建立時(shí)，從游戲表現(xiàn)性方面來講，通常使用四邊面來制作的模型結(jié)構(gòu)更加趨于完美，特別是在大型的3D網(wǎng)絡(luò)游戲中，在一定程度上，模型中的邊越多，對(duì)模型顯示效果的表達(dá)影響越大，同時(shí)，從一些人物角色的角度來看，使用四邊面制作的方式能夠更加符合人體肌肉的表達(dá)。

六是3D游戲角色模型建立的一般過程為：首先進(jìn)行物體的結(jié)構(gòu)和行為分析，之后根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的建模方法，最后是對(duì)每個(gè)部分的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。在游戲角色建模的后期處理中，渲染、燈光和攝影機(jī)是最為重要的，在游戲角色建模過程中進(jìn)行燈光的設(shè)置時(shí)可參照經(jīng)典的三點(diǎn)照明法，同時(shí)要把握布光的順序和要點(diǎn)。

5.2展望 盡管本文對(duì)3dsmax在游戲角色建模的技術(shù)進(jìn)行了較為深入的理論研究和分析，但限于本人水平和時(shí)間有限，在很多方面研究顯得比較粗略，這需要在下一步的研究過程中繼續(xù)，主要針對(duì)三維游戲角色建模的材質(zhì)、燈光及渲染的合成技術(shù)做更為深入的理論研究和設(shè)計(jì)。如今，三維技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)有了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，而建模作為三維技術(shù)的基礎(chǔ)，其研究前景非常廣闊。

參考文獻(xiàn) [1]朱文娟.三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2007 [2]高文勝.三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [3]袁永美，黃繼新.三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)實(shí)例教程——基于3DS MAX8[M].北京：北航出版社.2007 [4]張琳.淺談3DSMAX三維設(shè)計(jì)教學(xué)[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008(31)[5]杜振光.造型藝術(shù)家3ds max[M]．北京：兵器工業(yè)出版社，2004 [6]陳明.CG電影生產(chǎn)流程與管理[M]．北京：海洋出版社，2006 [7]曹靖.活用max5的新功能例解：夜行蝙蝠[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)，2003(7)[8]張慧臨.動(dòng)畫藝術(shù)史[M]．陜西人民美術(shù)出版社，2002 [9]董文.帶不失真紋理映射的三維Morphing動(dòng)畫研究及實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程，2004(16)[10]陳啟祥.動(dòng)漫制作軟件中線條矢量化技術(shù)的研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2008(4)[11]宋廣波.3ds max入門與進(jìn)階[M].北京：人民郵電出版社，2002 [12]黃心淵.3ds max7標(biāo)準(zhǔn)教程[M].北京：人民郵電出版社，2005 [13]李樣勝.3dsmax4 nurbs曲面造型精彩實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社，2001: [14]陳利群.電腦工業(yè)造型創(chuàng)意制作[M]．北京：人民郵電出版社，2000 [15]丹濃工作室，設(shè)計(jì)三維極品模型[M]．北京：北京希望電子出版社，2001 [16]張宏衛(wèi).3ds max6廣告設(shè)計(jì)創(chuàng)意精粹[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004 [17]李樂山.工業(yè)設(shè)計(jì)心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004 [18]殷光字.透視[M].北京：中國(guó)美術(shù)學(xué)院出版社，2004 [19]閆威.VRAY培訓(xùn)講座[M].北京：海洋出版社，2006 [20]王琦.3ds max5白金手冊(cè)[M].北京：北京科海電子出版社，1996 [21]肖冰.3dsmax7游戲角色制作完全攻略[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005 [22]黃良斌.淺議建筑效果圖的制作[J].南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)報(bào)，2004(2)[23]韓斌.展示設(shè)計(jì)學(xué)[M].黑龍江：黑龍江美術(shù)出版社，2001 [24]龍季.3ds max6建筑動(dòng)畫風(fēng)暴[M].北京：科學(xué)出版社，2004 [25]王琦.3ds max插件鳳暴[M].北京：大恒電子出版社，2001 [26]周斌.詳解3ds max角色的骨骼建立[J].CG雜志，2004(3)[27]王祖強(qiáng).3ds max游戲人間[M].北京：科學(xué)出版社，2004 [28]陳大鋼.神工鬼斧[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [29]張靜賢.植物也瘋狂[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)，2003(12)[30]王新成.高級(jí)圖形處理技術(shù)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2001 [31]孫家廣.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1998 [32]劉書亮.電影藝術(shù)與技術(shù)[MJ.北京：廣播學(xué)院出版社，2000 [33]劉喜洋.3ds max材質(zhì)與貼圖藝術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004 [34]姚勇.3dsmax建筑表現(xiàn)實(shí)例教程[M].北京：中國(guó)青年出版社，2006 [35]蔡彥.3D游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)與底層技術(shù)研究[D].上海交通大學(xué)，2008 [36]茆麗娟.虛擬服裝動(dòng)態(tài)展示中模擬模特走秀動(dòng)作的研究[D].江南大學(xué)，2009 [37]周杰.基于EON Studio的《電視攝像》虛擬實(shí)驗(yàn)研究[D].江南大學(xué)，2009 [38]阮頔.三維制作軟件在科普教育中的應(yīng)用[D].北京郵電大學(xué)，2009 [39]朱煒.虛擬手術(shù)中醫(yī)療器械的三維建模與可視化控制[D].國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2007 [40]梁波.基于Creator的三維場(chǎng)景模型優(yōu)化技術(shù)研究[D].華中師范大學(xué)，2009 致 謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向在學(xué)習(xí)期間給予指導(dǎo)、支持、關(guān)心、幫助我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)、親人、朋友以及同事致以衷心的感謝！首先感謝我的導(dǎo)師——楊弘教授！感謝他對(duì)我論文撰寫給予的大力幫助與精心指導(dǎo)。從論文的開題到撰寫，楊弘教授都一直給予我認(rèn)真細(xì)致的指導(dǎo)。沒有他熱情、耐心的幫助和督促，我將很難順利完成我的論文課題。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、嚴(yán)格的學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)的工作學(xué)術(shù)作風(fēng)以及大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神不斷激勵(lì)著我、鞭策著我。他淵博的知識(shí)、開闊的視野、敏銳的思維都給我深深的啟迪，使我不斷開拓思路。他對(duì)我的無(wú)私幫助和熱忱鼓勵(lì)也必將促進(jìn)我今后在學(xué)習(xí)工作上的熱情和信心。

其次感謝所有教育過我的老師。你們傳授給我的專業(yè)知識(shí)是我不斷成長(zhǎng)的源泉，也是完成本論文的基礎(chǔ)。感謝同學(xué)、朋友和同事，正是大家對(duì)我的關(guān)懷和幫助，使我克服了在職工作時(shí)學(xué)習(xí)的種種困難，你們給我的學(xué)業(yè)上的、工作上的幫助和建設(shè)性建議意見，都使我受益匪淺。

也感謝我的父母和家人！是他們給予我生活上、學(xué)習(xí)上的支持和精神上的鼓勵(lì)，是他們真誠(chéng)的愛給我了前進(jìn)的動(dòng)力，使我更加堅(jiān)定了自己信心和前進(jìn)的步伐。

最后再次對(duì)所有關(guān)心、幫助我的人，以及百忙之中撥冗對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)閱和參加本人論文答辯的各位師長(zhǎng)表示衷心的感謝。