第一篇：3dsmax在游戲角色建模中研究與應用[大全]

3dsmax在游戲角色 建模中的研究與應用 摘 要 隨著計算機三維影像技術的不斷發(fā)展，三維圖形技術越來越被人類所掌握和應用，由于三維動畫比平面圖形更直觀，更逼真的特點，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現(xiàn)或準備實施的項目和虛擬的游戲，使觀者提前領略實施后的精彩結果。在如今的各個領域內，三維動畫從簡單的幾何體模型到一般的產品展示和藝術品展示，甚至到復雜的人物模型，所有這些都能依靠強大的三維動畫技術來實現(xiàn)。3DSMAX作為三維動畫制作領域內最為出色的軟件之一，不僅具有強大的繪圖能力，同時具有出眾的建模功能，在應用范圍方面，3DSMAX已經廣泛應用于廣告、影視、工業(yè)設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域。擁有強大功能的3DSMAX已經深入的扎根在如今很多3D游戲的宣傳動畫、片頭動畫，以及游戲場景中，具有非常廣闊的應用前景。

本文從三維動畫的基礎理論入手，在國內外針對專家對三維動畫技術研究分析的基礎上，對三維動畫軟件在游戲中的應用進行分析；

首先對三維動畫的相關理論作了詳細的闡述，指出三維動畫的特點和主要應用領域；

之后針對3DSMAX進行了簡要介紹，明確了3DSMAX的主要特點；

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

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，再輔以實例進一步闡明了使用3DSMAX進行游戲角色建模應該注意的問題；

最后針對游戲角色建模的后期處理，分別對標準渲染、燈光、攝影機等進行了分析，分析了3DSMAX中四大渲染器的特點，探討了燈光設置的順序和要點，并詳解了攝影機的常用參數(shù)設置。

本文的研究，對于使用3DSMAX進行建模的設計者明確建模的基本理論與方法，具有一定的實際參考價值；

尤其是針對在游戲角色建模過程中的一些細節(jié)，能夠為進行游戲角色建模的設計者提供較大的幫助。

關鍵詞：游戲角色 三維動畫 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國內外研究綜述 7 1.2.1 國外研究綜述 7 1.2.2 國內研究綜述 9 1.2.3 研究評述 10 1.3研究主要內容和研究方法 11 1.3.1 研究主要內容 11 1.3.2 研究方法 11 第二章 三維動畫及其建模 12 2.1 動畫及三維動畫 12 2.1.1 動畫的基本概念 12 2.1.2 三維動畫的基本概念 13 2.2 三維動畫特點及應用 13 2.2.1 三維動畫的特點 13 2.2.2 三維動畫的應用領域 14 2.3 三維動畫制作的一般過程 15 2.4 3DSMAX軟件簡介 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分析 19 3.1 3DSMAX建模方法分析 19 3.1.1 3DSMAX建模的主要特點 19 3.1.2 3DSMAX建模的主要方法 19 3.2 3DSMAX游戲角色建模技術 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 經典布光理論 36 4.2.3 布光順序及要點 36 4.3攝影機處理 37 4.3.1 攝影機的種類 37 4.3.2攝影機的特性 38 4.3.3 3DSMAX攝影機的常用參數(shù)設置 38 第五章 結論與展望 41 參考文獻 43 致 謝 45 第一章 緒論 1.1選題的背景和意義 隨著全球計算機圖像圖形技術的不斷發(fā)展以及人們對視覺效果需求的提高，在圖像圖形的設計領域，其設計方法發(fā)生了巨大的改變，以往依靠手工來完成的大多數(shù)設計工作，正逐步被計算機圖形圖像技術代替，特別是三維圖像及動畫技術在近年來的發(fā)展尤其迅速，它們的應用已經涉及到建筑、影視、游戲等多個行業(yè)，發(fā)揮了越來越重要的作用，充分展示了三維動畫在設計方面的強大能力。

在三維動畫設計領域，有關三維圖形的設計軟件有很多，主要包括Discreet的 3ds max、Maxon的 Cinema 4D、Alias的 Maya、Softimage/XSI以及NewTek的 Lightwave 3D，而與三維動畫有關的建模方式也成為了三維圖像軟件發(fā)展的主要方向，這些軟件在進行幾何模型建立時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 中則包含了細分表面建模工具等多種工具；

Alias公司的Maya則以其非常強大的Nurbs工具聞名于世；

Lightware的建模方式是MetaNURBS。可以看出，各類軟件在建模方式上各有倚重。但是在實際的三維動畫設計過程中，由于行業(yè)或環(huán)境的不同，對所建立的幾何模型的細節(jié)要求也會不同，在三維建筑的有關動畫模型中重點對動畫精度限制較為嚴格，在影視廣告中是對動畫模型的光滑度要求比較嚴格，而在游戲角色模型中則是要求動畫模型能夠滿足游戲玩家的控制要求。因此，面對如此多的三維動畫軟件和建模工具，如何針對不同的建模需求選擇合適的三維動畫軟件和建模工具也成為了領域內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域內使用3dsmax三維動畫制作軟件進行角色建模的方法。3dsmax作為美國Autodes公司最為出色的三維動畫制作軟件，近年來已經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畫設計功能，也提供了強大的建模技術，被廣泛應用于影視、游戲等領域。使用3dsmax進行游戲角色模型的合理建造，并對其進行后期處理正是本文研究的重點。通過對本課題的研究，能夠對三維動畫研究領域的理論，特別是3dsmax的建模方面起到一定的補充作用；

同時對于提升游戲行業(yè)角色建模的實際操作上具有一定的借鑒意義。

1.2國內外研究綜述 1.2.1 國外研究綜述 1.2.1.1 國外三維動畫發(fā)展綜述 三維動畫作為電腦美術的一個分支，是建立在動畫藝術和電腦軟硬件技術發(fā)展基礎上而形成的一種相對的獨立新型的藝術形式。三維動畫在國外的早期應用出現(xiàn)在20世紀70年代，主要應用于軍事領域。直到70年代后期，隨著PC機的出現(xiàn)，計算機圖形學的快速發(fā)展，三維動畫才逐步拓展到諸如平面設計、服裝設計、建筑裝潢等領域。從20世紀80年代開始就逐步使用計算機圖形技術制作三維動畫，雖然當時大部分的三維動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畫的發(fā)展奠定了基礎。

1995年，皮克斯的影片《玩具總動員》的上映成為進入三維動畫時代的標志，隨著該片在全世界的風靡，一些研究者開始針對在PC機上制作三維動畫進行了深入的研究。

1998年，學者戴爾森針對三維動畫的應用前景做了預測，他指出三維動畫是隨著計算機軟硬件技術的進步而產生的一項新興技術，它通過借助專用的軟件在計算機建立起了一個虛擬的世界，設計師們只要在這個虛擬的世界中按照要表現(xiàn)的對象的形狀尺寸建立模型以及場景，再根據(jù)要求設定模型的運動軌跡及一些動畫參數(shù)，就能生成美輪美奐的畫面。三維動畫技術的這種模擬真實物體的方式使其迅速風靡全球，并由于其精確性、真實性和無限可操作性的特點，必將在影視、軍事、娛樂、醫(yī)學等多個行業(yè)被廣泛應用。

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

2009年，美國電影制片人喬里布爾針對2004年以來美國三維動畫電影的發(fā)展情況做了如下評述：三維動畫獨特的美學特征，以及三維動畫與二維動畫在藝術表現(xiàn)力上的區(qū)別，使得三維動畫影片在2004年后的美國出現(xiàn)了新的潮流，美國動畫業(yè)者們只花了幾年時間就把三維動畫的潮流推向了全世界，他們輕松地把三維動畫將是世界動畫發(fā)展之趨勢這個概念普及到地球上每個能看到美國動畫電影的角落。

1.2.1.2 國外3D軟件應用研究 三維動畫發(fā)展到如今，各種各樣的三維動畫制作軟件在世界上已經出現(xiàn)了很多，這些制作軟件針對不同的表現(xiàn)內容，其側重點有所不同，換句話說，3D軟件的多樣性和專業(yè)性正是它們競爭的主要優(yōu)勢。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。眾多的3D軟件，包含著各自技術特點的建模工具，比較流行的有：Patch與Surface面片、NURBS技術、多邊形建模、變形球建模等。

在國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，分布的標準一般都是根據(jù)三維動畫制作者本身的設計需求來進行的，總得說來，國外的三維動畫軟件使用群體可分為高、中、低端三類，高端用戶對三維動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)實技術的應用方面，這類用戶所使用的3D軟件主要有l(wèi)ightwave、softimage以及maya三種；

中端用戶對三維動畫的需求一般包括影視廣告制作、建筑群體表現(xiàn)、教學動畫、游戲角色和畫面設計等方面，這類客戶所使用的3D軟件主要有rhino、3dsmax等；

低端用戶對三維動畫的需求一般包括產品的設計、小場景的展示、建筑物個體圖等方面，這類客戶所使用的3D軟件主要有cool 3d，speedtree等。

2004年，美國學者Macocy在對Maya軟件在人物角色行走建模過程中的使用現(xiàn)狀進行了研究之后指出，Maya三維動畫軟件在復雜性和功能性上都比其它的三維動畫制作軟件更加強大，它具有強大的3D建模工具、動畫設計工作和燈光渲染處理，在各行業(yè)均有很廣泛的應用。文中同時對在Maya三維動畫軟件中制作人物角色行走的流程和一些相關的注意事項進行了闡述，并通過分析人物在行走過程的重要特征，詳細論述了人物角色行走動畫的制作過程，并探討了Maya技術的一些具體應用技巧。

2006年，學者Sennoca針對3dsmax三維動畫軟件的燈光進行了研究，指出3dsmax是當前實際上較為領先的圖形圖像制作和處理軟件，它的應用涉及到社會的各個領域，包括建筑、機械、動畫、影視、游戲等方面。作者針對3dsmax中燈光的程序設置、顏色、特效，并結合自身在攝影中的布光經驗，就舞臺美術中利用3dsmax模擬舞臺燈光效果的實踐應用進行了深入的分析。

2009年，學者wade就3dsmax軟件在美術教學領域的應用進行了研究，他在簡述了3dsmax軟件及其在美術設計中的應用理論的基礎上，通過自身實際操作，結合本人的教學實踐，對3dsmax軟件在美術教學領域的主要應用方式和操作技法進行了探討。

1.2.2 國內研究綜述 與國外相比，國內的三維動畫技術發(fā)展要相對晚一點，盡管近年來國內的三維動畫水平直線上升，但在很多具體的使用技巧與藝術表現(xiàn)方式上同國外的水平依舊存在一定差距。在3D軟件的使用方面，國內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，國內的使用者使用maya主要完成影視動畫的制作，使用3dsmax來完成影視廣告包裝、建筑動畫設計、網(wǎng)絡游戲角色、虛擬現(xiàn)實技術等，尤其是3dsmax已經成為了當今國內用戶最多的三維動面軟件，也是銷量最多的建模軟件。近年來，國內不少學者針對3dsmax三維動畫制作軟件都進行了深入研究，比較有代表性的如下：

2000年，學者閻偉在《3dsmax與AutoCAD結合進行三維技術建模及動畫制作方法》一文中指出3dsmax是一個將三維建模與動畫制完美融合為一體的功能十分強大的三維動畫制作軟件,而autocad是當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。在此基礎上，文中分析了3dsmax與 autocad結合進行三維技術建模的方法，并對兩者的特點分別進行闡述，以及各自在建模過程中的優(yōu)勢與劣勢進行了分析，最后針對如何把二者充分結合起來進行三維建模的設計要點做了研究。

2002年，學者楊東超，徐凱等人在《利用3dsmax實現(xiàn)擬人機器人動畫仿真》一文中指出三維動畫的良好效果能夠為擬人機器人的步態(tài)規(guī)劃和運動學分析多個方面的研究工作提供形象逼真的可視化效果，在當前多個能夠實現(xiàn)動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，因此文章中重點分析了如何利用3DSMAX實現(xiàn)擬人機器人動畫仿真以及使用這種方法的優(yōu)點。

2004年，學者翟旭峰、朱杰杰等在文章《3dsmax建模及其在虛擬現(xiàn)實中的應用》中指出3dsmax憑借其豐富的建模技術能夠達到對現(xiàn)實世界萬物的真實表現(xiàn)，它具有優(yōu)秀的動畫表現(xiàn)藝術，幾乎能夠把現(xiàn)實和理想中的任何動畫都能完美體現(xiàn)，所以它在工業(yè)產品包裝、影視廣告設計、建筑圖繪制等多個方面都得到了廣泛應用，文中在對3dsmax的各種不同建模方法進行介紹的基礎上，結合具體的使用實例，分析了3dsmax在虛擬現(xiàn)實中的應用。

2006年，學者潘修強在《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)實是近年來十分活躍的技術研究領域，該領域是以眾多地高新技術作為匯集，主要包括計算機圖像圖形技術、圖像處理與模式識別技術、人工智能技術、多傳感器技術以及高度并行的實時計算技術。在此基礎上，文章針對古村落虛擬漫游系統(tǒng)中的建模問題,提出了將MultiGenCreator和3DSMAX兩種建模軟件相結合進行建模的具體方法，并保證了模型的逼真度和漫游系統(tǒng)的整體運行效率。

2009年，學者李凌在《基于3DSMAX腳本語言及其實踐的研究》一文中就計算機繪圖的兩種方式，即手繪方式和編程方式進行了研究。文中進一步提出根據(jù)圖形的復雜程度，可自由選擇繪圖方式，并重點介紹了3dsmax三維動畫制作軟件的結構，討論鼠標繪圖和MAXScript腳本語言編程繪圖的主要區(qū)別，之后深入探索了腳本語言編程的具體方法，之后給出實例驗證了程序的正確性。

2010年，學者高文勝等人在《三維動畫實用技術》一書中以Maya基礎建模和3ds Max動畫設計為基礎，采用案例化的形式，循序漸進地對Maya三維軟件進行了詳細的介紹，同時解釋了Maya使用者在實踐過程中遇到的問題；

同時，書中針對3dsmax三維動畫的相關知識進行了深入的闡述，并以動物飛舞動畫、文字特效動畫、產品廣告動畫和廣告片頭動畫等方面的動畫實例做了詳細講解。

2011年，學者金秀蘭等人在《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，設計并建立仿真的人臉是每一個三維動畫軟件使用者的主要目標之一。文中指出要獲得真實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，文中詳細講解并研究了建模的過程，重點針對如何使用Maya三維動畫制作軟件進行人臉模型的建立，對具體的工作流程、建模的不同方法、拓補結構和常見的錯誤等方面進行了詳細分析。

1.2.3 研究評述 自三維動畫問世以來，伴隨著三維動畫制作軟件的出現(xiàn)，三維動畫的制作朝著越來越強大、越來越簡單的方向發(fā)展?？梢钥闯?，近年來國內外眾多學者針對三維動畫制作方面的研究涉及到了各個方面，前人的研究為后人的進一步應用提供了巨大的參考價值和借鑒意義，尤其是國內學者針對3dsmax軟件的研究更是豐富多彩，這與3dsmax軟件在我國擁有大量的使用群體有關，但是，3dsmax軟件作為游戲行業(yè)內使用較多的建模軟件之一，國內學者針對該方面角色建模方法的研究卻較為有限，無法形成體系。本文正是從這一角度出發(fā)，對3dsmax在游戲角色建模中的應用進行研究，以此來補充國內研究者對3dsmax在游戲領域內的應用理論和方法。

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

第一部分 緒論。首先闡述了課題研究的背景和意義，在此基礎上對國內外三維動畫領域的相關研究進行了綜述，最后指出了本文研究的主要內容和方法。

第二部分 相關理論。本部分首先從三維動畫的基礎概念及基本原理出發(fā)，對三維動畫在游戲中的應用進行分析；

之后對3dsmax三維動畫制作軟件進行了全面介紹，最后指出三維建模的基礎知識。

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

第四部分 游戲角色建模的后期處理。主要針對在建模完成后的后期技術進行具體分析，包括標準渲染、燈光、攝影機等，協(xié)助3dsmax角色建模的整體完成。

第五部分 結論與展望。首先對全文進行總結，并指出課題研究可能存在的不足，最后對游戲領域的角色建模的發(fā)展趨勢進行了展望。

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：

一是文獻研究法。通過對國內外大量有關3dsmax三維動畫技術文獻的研究，更加深入的了解了國內外三維動畫技術的發(fā)展和現(xiàn)狀，為后文分析奠定了基礎。

二是實例研究法：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例進行分析，有助于課題能夠直觀、形象地呈現(xiàn)給讀者。

三是歸納總結法：文中通過對3dsmax三維制作軟件多種建模方式的研究及分析，歸納總結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 三維動畫及其建模 2.1 動畫及三維動畫 2.1.1 動畫的基本概念 顧名思義，動畫是基于運動的影像。理論界給予動畫的定義如下：動畫是通過技術手段完成以一定速率對一系列畫面進行連續(xù)播放的一種藝術，動畫利用的是人們的視覺暫留特點，和電影的原理類似，從視覺上給人們造成流暢且不間斷的變化影像效果[1]。

實際上，動畫屬于幻想藝術，它比靜態(tài)畫面更容易表達人們的某些情感，甚至把人們無法從現(xiàn)實看到的畫面轉變?yōu)槟軌蛉庋壑苯佑^察到的影像，從而擴展了人類的創(chuàng)造空間和想象空間[1]，這使得動畫的應用在當今社會日趨廣泛。動畫的制作必須具有創(chuàng)造性，而且是極具嚴謹性質的，其制作的過程需要一整套非?？茖W、明確、完善的分工體系以及和創(chuàng)作流程，需要從設計者、技術人、管理者等眾多人員的角度，進行有機、統(tǒng)一的管理，才能夠保證動畫制作以高效、流暢的方式完成。

2.1.2 三維動畫的基本概念 三維動畫是動畫的一個分支，常常被稱為3D動畫[1]，具體是指在三維空間中進行制作的動畫，這個三維空間可以是真實的三維空間，也可是虛擬的三維空間，三維動畫是隨著計算機技術的不斷發(fā)展而產生的一種動畫技術，因此也使得通常人們所指的三維動畫是利用計算機軟件制作的三維動畫。實際上，無論是計算機的三維動畫還是傳統(tǒng)的手工制作的動畫，都是通過三維的世界，在其中按照想要表現(xiàn)的對象的形狀、尺寸進行模型的建立，以及場景的建立，然后再根據(jù)要實現(xiàn)對象的動畫特征，完成其運動軌跡、攝影機運動等[1]。只不過在基于計算機技術的三維動畫中，其制作過程中的場景、角色、燈光和攝像機等都是虛擬化的。

三維動畫的制作同樣需要把技術和藝術進行充分結合，一方面需要在技術上充分體現(xiàn)創(chuàng)意的特點，另一方面需要利用計算機技術在動畫色調、構圖、鏡頭組接、節(jié)奏等方面進行藝術的創(chuàng)造，由于三維動畫中增加了較強的時間和空間的概念，所以在其制作過程中需要更多的按照影視藝術的規(guī)律來進行。

2.2 三維動畫特點及應用 2.2.1 三維動畫的特點 三維動畫的快速發(fā)展離不開計算機技術的發(fā)展，從計算機軟硬件結合的角度來看待三維動畫，與傳統(tǒng)的平面動畫相比，可以發(fā)現(xiàn)其明顯的一些特點，概括如下：

一是三維動畫具有更強的感染力和表現(xiàn)力。三維動畫依托計算機技術，能夠達到依據(jù)想象進行創(chuàng)作的目的，非常適宜表現(xiàn)真實物體，而且具有比平面動畫更強的感染力和整體表現(xiàn)力，同時，畫面表現(xiàn)力不會被傳統(tǒng)的攝影設備所限制，如在很多三維動畫的廣告作品中，設計者設計一些沒有生命力的物體根據(jù)音樂可以翩翩起舞，能夠將觀看者帶入到超越現(xiàn)實的境界中，起到強烈的表現(xiàn)作用，從而喚醒人們的聯(lián)想。

二是三維動畫具有超越性。三維動畫除了具有更加真實生動的表現(xiàn)特點之外，還具有很強的超越性，它可以構造在現(xiàn)實世界中根本無法創(chuàng)造一些場景及運動，甚至是相悖的形狀等，如在三維動畫的光線中，可以任意地設計想象中的光源形狀，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，從而能夠達到一些超越現(xiàn)實的效果。

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

四是三維動畫具有一定的復雜性。三維動畫技術發(fā)展到當今階段，是在不斷與各類學科充分融合的基礎上進行的，這樣才能為電腦、電視等視頻畫面提供更為豐富精彩的內容，與三維動畫能夠充分結合的技術和學科可以包括激光技術、CT掃描技術、數(shù)學、物理學等。

2.2.2 三維動畫的應用領域 隨著三維動畫技術的快速發(fā)展，三維動畫憑借上述優(yōu)秀的特點已經越來越被人們所依賴，它所應用的領域已經非常廣泛，無論是簡單的幾何模型還是復雜的人物模型、藝術品模型等方面，三維動畫都能夠依靠其強大的視覺效果和功能得以實現(xiàn)，歸納起來，三維動畫技術的應用領域主要有如下幾個方面：

一是在建筑領域的應用?，F(xiàn)階段，三維動畫技術在建筑領域應用比較普及，從早期的單一建筑動畫到如今的多元化創(chuàng)意建筑動畫，三維動畫技術在建筑領域實現(xiàn)了跨越式的突破應用，不僅是制作技術上的提升，更是創(chuàng)新手段的提升，如今，建筑三維動畫從腳本創(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畫、小區(qū)游覽動畫、樓盤三維動畫、建筑工程動畫等。

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

三是在旅游領域的應用。旅游領域應用三維動畫技術的主要用途是在旅游資源的開發(fā)、景點的宣傳、旅游點地貌展現(xiàn)、景區(qū)綠化等方面，使用三維動畫技術對景區(qū)景點進行表現(xiàn)，其效果具有形象、立體、生動的特點，是普通的效果圖無法比擬的，此外，三維動畫技術在旅游景區(qū)的植物模型技術上也有了較為成功的技術和手法，制作出的植物更加逼真，使得旅游景點的植被規(guī)劃更為直觀。

四是在產品展示領域的應用。三維動畫技術在工業(yè)產品方面應用非常廣泛，如很多的汽車動畫、輪船動畫、艦艇動畫、飛船動畫、通訊設備動畫、監(jiān)控設備動畫等，此外在一些機械產品方面，包括機械部件動畫、鉆井設備動畫、發(fā)動機模擬動畫；

產品生產流程動畫等方面[2]。

五是在影視廣告領域的應用。三維動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態(tài)特效都是利用三維動畫來完成的，將三維動畫技術在廣告領域中更好的應用，將有助于為各行各業(yè)的廣告創(chuàng)造更多地商業(yè)價值。在影視方面，當前的三維動畫技術已經涉及到影視前期拍攝、特技效果、后期合成等多個方面，三維動畫技術不僅大幅度擴展了影視拍攝時候的物理局限性，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拍所帶來的成本。在一些專業(yè)地制作影視動畫的計算機設備支持下，影視當中的三維動畫從簡單特效到復雜場景都能表現(xiàn)地非常完美。

六是在游戲領域的應用。在經歷了二維技術枯燥的游戲畫面之后，三維動畫技術在游戲領域得到了快速的發(fā)展，基于三維動畫的游戲已經占據(jù)了大量的游戲市場，在游戲領域中，運用三維技術進行片頭動畫的制作，包括游戲宣傳片片頭，游戲片頭等；

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

2.3 三維動畫制作的一般過程 三維動畫的制作有其固定的流程，可以將這些流程劃分為三個階段，分別為前期制作階段、動畫制作階段、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畫軟件進行制作之前，針對三維動畫的整體進行規(guī)劃與設計的一個過程，可以包括有背景創(chuàng)作、劇本創(chuàng)作、造型的設計以及場景的設計等。進行前期制作的主要目的是要將一些文字的東西進行視覺化，從而具備從視覺角度進行創(chuàng)作的可能，達到體現(xiàn)三維動畫創(chuàng)作的設想和藝術效果的目的。在前期制作階段主要采取的方式可以是圖片與文字結合的方式，所表達的內容有運動方式、光影構圖、時間控制、音效音樂等[2]，其中特別注意的是在造型設計環(huán)節(jié)，應對三維動畫所涉及的人物造型、物件造型等按照顏色的設計要求進行，如角色的外形與動作、可通過轉面圖、分解圖、比例圖來實現(xiàn)。旨在 要突出造型的明顯特征，并使其運動符合一般規(guī)律。

其次是動畫制作階段。動畫制作階段是三維動畫技術中最為重要的階段，也是其核心階段，主要是根據(jù)前期的制作和設計，使用計算機三維動畫軟件中相應的工具和技術，進行動畫片段的制作，其關鍵的流程包含有：建模、材質、燈光、動畫、攝影機、渲染等，這幾乎是所有三維動畫制作所必須的。建模的概念是三維動畫的設計者根據(jù)先前的造型設計，利用專業(yè)的建模軟件在計算機中進行角色模型的具體繪制的過程，這是大部分三維動畫中最重要的工作，也是最復雜的工作之一，所有在三維動畫中出現(xiàn)在場景中的物體都需要進行建模，建模的關鍵點在于其創(chuàng)意，而核心點則是構思，完美的三維建模并不在于其精確性，而更多地在于其藝術性[3]。材質即材料的質地，是在建模的基礎上，對模型進行表面特性的賦予，從而表現(xiàn)出物體的特點，如顏色、粗糙程度等。燈光的概念是在三維動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，主要作用是對場景照明和增加效果的作用。動畫，是指的根據(jù)一些動作設計，結合已經設計的造型，在三維動畫軟件中制作出多個動畫片段，從而實現(xiàn)造型動作的變化，這主要通過關鍵幀來實現(xiàn)，關鍵幀之間的過渡則是計算機來處理，如根據(jù)動畫中人物講話的方式，來進行人物口型的變化等。攝影機重點完成對其控制的過程，主要根據(jù)三維動畫軟件中攝影機工具，實現(xiàn)分鏡頭動畫設計的效果，要求其畫面穩(wěn)定、效果流暢。渲染主要是指依據(jù)三維動畫場景的設置、以及角色的材質、燈光等，由三維動畫軟件整合為一幅完整畫面的過程，三維動畫必須經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)前面所完成的設計和制作，使用非線性的編輯軟件對動畫進行編輯，從而生成最終的動畫文件。

2.4 3DSMAX軟件簡介 3DSMAX全稱為3D STUDIO MAX，它是全球第四大計算機軟件公司Autodesk公司的著名產品，也是是全球銷量最好的三維動畫及建模軟件，全球有大量的基于個人計算機平臺的專業(yè)藝術家、動畫師、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畫、室內效果圖、游戲開發(fā)、虛擬現(xiàn)實等領域，獲獎無數(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，而且其相對低廉的價格優(yōu)勢，所以成為目前個人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上，Autodesk更新了工作流模式，這使得各組之間的工作協(xié)調更加完善，效率更高，該版本在具體的實現(xiàn)上主要從外部體系、視圖以及現(xiàn)在其它程度對軟件的外部控制方面進行了改進。

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

三是對軟件渲染功能的改進。實際上，對渲染功能的改進是在Autodesk公司收購了logic公司之后就一直在致力改進的方面，logic公司曾以渲染技術著稱，收購該公司后，Autodesk充分吸收了logic的先進技術，對軟件的渲染器做了重新設計，不斷連接并集成高級渲染器，產生了更好的渲染效果。

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

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

2.5三維建模及其重要性 如今的時代，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)字化帶動了三維動畫技術的發(fā)展，日常生活中的影視廣告、網(wǎng)絡游戲、海報雜志等都在很大程度上受到了三維動畫的影響，并或多或少對其進行了應用。盡管三維動畫技術的發(fā)展時間很短，但其影響卻越來越重要。在三維動畫制作中，建模過程是最為重要的階段，因為建模所生成的模型不但是材質的載體，而且也是后期處理的主要對象，三維模型是整個三維動畫的主人。一個三維動畫的完美與否，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人物進行三維建模的基礎上的，幾乎所有的三維動畫應用，都離不開三維動畫中的模型，模型通過三維建模來完成，三維建模已經成為了人們日常生活中不斷接觸的事物之一，無論是影視領域還是游戲領域，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游戲反恐精英、極品飛車等都大量應用了三維建模，這些游戲對三維動畫建模技術的應用，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畫制作者的藝術創(chuàng)作基礎，同時也是影響三維動畫最終效果的因素。目前，在大量的領域都使用了三維動畫制作軟件，三維建模的方法已經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，把握三維動畫中需要表現(xiàn)的模型的特征與要求而進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分析 3DSMAX軟件之所以風靡全球，除了與其能夠運用于微軟的windows操作系統(tǒng)之外，還得益于軟件具有強大的三維建模功能。三維動畫設計師使用3DSMAX，可以很輕松地進行產品模型、人物模型的設計，無論從電影特技、建筑裝潢，還是游戲開發(fā)、教學演示等方面，3DSMAX的三維建模技術都另使用者癡迷。

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

一是3dsmax擁有靈活多樣的建模方法，針對一個動畫中的物件，軟件可以使用不同的建模方法進行建模，沒有多余的限制，非常靈活且自由。

二是使用3dsmax進行建模后，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)無法轉換為參數(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入的對象都能夠為其加上編輯器，而且編輯據(jù)是堆棧式的，可以隨意進行疊加和位置更換。

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

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“面”有不同的尺寸和方向，通過排列這些面，可以用非常簡單的三維模型建立起非常復雜的三維模型。多邊形建模就是基于這樣一個原理，通過改變面的尺寸和方向，便可以制成彎曲，扭轉等簡單的動畫或更復雜的動畫，并且通過增加更多的細節(jié)，會使模型更加具體化。

多邊形建模的主要步驟是先進行幾何體的初步創(chuàng)建，然后根據(jù)具體需求運用編輯器進行幾何體的形狀調整，也可以通過使用布爾運算，曲面片造型組合的方式來進行對象的構建。多邊形模型的構造實質是一系列節(jié)點的連接，如果模型中的每一個面都與至少其他三個面共享一條邊，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，則該模型被認為是 “開放”的，日常處理的大多數(shù)都是“閉合”的，只有當你打算用另一個對象去填充開放區(qū)域時，才需要一個開放的模型。

使用多邊形可以為任何事物建模，事實上，沒有多少事物不能使用多邊形建模，通過使用足夠的細節(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，其主要特點是建模方法簡單，且非?？焖伲?/p>

但是，多邊形建模方法也有它的不足，當表現(xiàn)細節(jié)過多時，會隨著面數(shù)的增加，軟件的性能也會顯著下降。

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行構造，而是利用邊界進行的，也就是說邊界的位置和方向實際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，在編輯對象時會產生不同的效果，三角形面片只影響共享邊界的頂點，不影響對角頂點的表面，因此當彎曲對象時其邊界較銳利，能夠形成明顯的褶皺；

而四邊形面片在編輯時，對角的節(jié)點也相互影響，能夠產生較為平滑的表面。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曲線使用四個頂點來控制和生成曲線，曲線經過第一個點和最后一個點，以及中間的兩個控制點決定了曲線的彎曲方式，面片模型中的頂點是Bezier曲線通過的端點，頂點是對象表面的一部分，格子上的矢量手柄定義樣條曲線的其他兩個控制點，面片實際上就是由使用Bezier曲線控制的樣條曲線所組成的面，可以通過移動節(jié)點和矢量手柄來編輯這個面。Bezier曲線的頂點有兩種編輯狀態(tài)，分別為“共面”和“角點”。選擇一個頂點，在該頂點上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“共面”命令。這時移動所選節(jié)點上的一個矢量手柄，其它矢量手柄也跟著移動。如果在快捷菜單中選擇“角點”命令，則移動一個矢量手柄時其它矢量手柄將不受影響。

面片建模方式的最大優(yōu)點是用較少的細節(jié)表示出很光滑，更與輪廓相符的形狀，它的不足是應用面片編輯器可以將多邊形對象轉換成面片表面，這樣一來可以將多邊形網(wǎng)格變成一個具有許多節(jié)蹼的大的面片。除了最簡單的多邊形網(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，它是基于計算機圖形學的一個概念，NURBS建模是近年來三維動畫設計者們使用最多的建模方法之一，作為最流行的建模技術，NURBS方法不僅擅長于光滑表面，也適合于尖銳的邊，在很多領域都可以使用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)實的復雜細節(jié)，這意味著NURBS表面的構造和編輯都是非常簡單的。NURBS表面是由一系列曲線和控制點確定的，編輯能力根據(jù)使用的表面或曲線的類型而有所不同，NURBS曲線可以由定位點或CV確定，定位點和節(jié)點類似，它位于曲線上，并直接控制著曲線的形狀。曲面能充當NURBS表面的構件，但也能夠象面片那樣更直接的建立NURBS表面，可以建立定位點表面或CV表面，具體使用哪一種方法取決于設計者喜歡怎樣去建模。

毫無疑問，凡是能夠想象出來的東西都可以使用NURBS方法為其進行建模，NURBS方法最主要的優(yōu)點是它具有多邊形方法的建模及編輯的靈活性，而且具有很強的逼真效果，這是其余建模方法無法比擬的，它不依賴于復雜的網(wǎng)格來細化表面，基于這個特點，在建模時可以使用曲線來定義表面，這些表面在視口中看起來細節(jié)較少，但在渲染時卻有更高層次的復雜度，許多動畫設計者使用NURBS來建立人物角色，這主要是因為NURBS方法可以提供光滑的更接近輪廓的表面，并使網(wǎng)格保持相對較低的細節(jié)。但是，NURBS方法也具有明顯的缺點：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法制作一些拓撲結構比較復雜的模型，這是因為NURBS曲面僅有幾種拓撲結構造成的；

此外，如果所建立的模型較為復雜，使用NURBS建模會使得模型控制點增加很大，非常難于控制。

3.2 3DSMAX游戲角色建模技術 3.2.1游戲發(fā)展與游戲角色 就游戲本身而言，是現(xiàn)實社會中人的精神需求的一種產物，但是，隨著社會的不斷發(fā)展和游戲的持續(xù)改變，游戲已經讓人們產生了一種共鳴的意識，人們開始發(fā)現(xiàn)，游戲不僅僅是一門娛樂的藝術，它已經成為很多人為之拼搏，以求生存的一種手段和途徑。時到如今，游戲作為一種產業(yè)，在很多國家都獲得了巨大的發(fā)展，如在日本和韓國，巨大的游戲產業(yè)鏈帶動了國家經濟的發(fā)展，甚至是一些韓國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，同時也締造了文明，它使用一些人類生活片段的再現(xiàn)方式，對生活進行了模擬，通過創(chuàng)造一種虛擬的世界，讓游戲者置身其中，進行自主生活、發(fā)展和決策，并通過反復的練習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)造機會和想象力，甚至是非常理想的未來。

鑒于游戲產業(yè)的發(fā)展，很多專業(yè)人士開始進入到游戲開發(fā)領域，然而，模仿者、跟進者甚多，使得國內外很多游戲的風格、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，也無法獲得有效的游戲市場，想要改變這種局面，游戲就必須進行創(chuàng)新，實際上，自游戲出現(xiàn)以來，就一直在經歷著發(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生于1958年，由幾個研究員借助實驗室中的器材進行拼湊，其主要玩法是在示波器中顯示一個小白點在上面來回移動，可以由人進行操作控制，可以這么說，第一款游戲中的角色主要就是那一個小白點。

上世紀80年代，游戲開始進行商業(yè)化運作，很多小游戲產生并風靡全球，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，對于游戲角色的美化更是無從談起。漸漸地，游戲者開始對這些簡單的游戲產生了厭倦，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)者逐步對游戲的內容和畫面進行了極大的豐富，此時，由日本率先推出的紅白機游戲《超級瑪麗》等出現(xiàn)，成為永恒的經典。隨后2D技術逐步發(fā)展，2D游戲開始占據(jù)主流市場，這類游戲除了在游戲內容上有了巨大的進步之外，在游戲角色的設置上也更加豐富，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。

實際上，從上世紀80年代開始，隨著圖形技術逐漸發(fā)展，圖形顏色和分辨率不斷提高，3D技術也開始發(fā)展，但還無法在游戲中廣泛應用，于是許多游戲開發(fā)者開始使用2D技術來模擬3D視覺，如在一些游戲中，通過技術實現(xiàn)場景中樹木和山體的移動速度不同，來給游戲者造成遠近層次的感覺，從而產生3D的感覺。到上世紀90年代后期，3D技術逐漸發(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技術的網(wǎng)絡游戲《天堂》，在該游戲中，開發(fā)者使用三維軟件進行游戲模型的構建，然后使用render對圖像進行著色，能夠達到視覺效果非常地良好。

此后，3D技術不斷發(fā)展，游戲市場中全3D游戲，以及2D與3D技術相結合的游戲成為主流，這些借助3D技術的游戲具有更多的可玩性，如可以實現(xiàn)角色在游戲中的自由移動與旋轉，游戲場景之中的各種角色都可以有自己特有的動作，從視覺上達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中的虛擬環(huán)境中，享受這個虛擬世界帶來的樂趣，達到了游戲的目的 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算的面數(shù)都是四邊面的，從理論將，每個四邊面都等于兩個三角面，但這并非說每個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)進行計算得到的，因為在很多游戲模型中，一些三角面的結構比四邊面的邊還要大，這導致直接的計算會產生誤差，當然，我們可以利用3DSMAX，進行簡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，對于不同的游戲角色，面數(shù)不同，對于不同的游戲引擎，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作游戲的面數(shù)要多，原因是格斗游戲一般以兩個角色的畫面出現(xiàn)，而在動作游戲中的人物角色就很多了，尤其是現(xiàn)在的一些網(wǎng)絡游戲中，同一個畫面中出現(xiàn)的角色數(shù)量少則十幾個，多則上百個，這使得游戲模型在建立時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，同時存在有比例分配，如在網(wǎng)絡游戲里的主角的面數(shù)會比配角要多，而對于一些較為特殊的NPC，如BOSS，則其面數(shù)一般比主角還要多，因為在網(wǎng)絡游戲中，一個游戲角色的面數(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)的角色個數(shù)來決定的，在有BOSS出場的畫面中，通常只有主角和BOSS兩個角色，這就是 boss有很多面的原因。此外，很多游戲會為主角設計很多套不同的模型，這些模型可以應用在不同的場合，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，一般會使用面數(shù)較多的主角模型。

總之，對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，因為每個角色需要多少面都是由游戲策劃和程序員通過計算得出來的，必須在游戲模型建立時有效利用當前的資源，按照游戲設計和規(guī)劃所要求的角色面數(shù)進行游戲建模，在處理面數(shù)的問題上，為角色建模經常會使用到SMOOTH方法，即讓表面光滑組的意思，也就是對多邊形建模的顯示方式進行平滑處理，達到不增加角色面數(shù)的目的。

根據(jù)上述面數(shù)的一些要求，以下總結出游戲模型應滿足的一些基本規(guī)范，因對于不同的游戲引擎所需要滿足的一些規(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，具體而言就是指在游戲建模時應避免所建立的模型中只有點卻不存在面，造成這種情況的原因通常是由于在軟件中的誤操作或復制多余的操作。

二是模型需要閉合，模型由各種幾何體構成，在建立完成時不應該有開放的幾何體，而應該都進行閉合。

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的面。

四是避免過分尖銳的點，尖銳的點是指在游戲模型中的一些尖端位置，盡量不要使用單獨的點，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，要盡量把各個部件做成單獨的一個物件，避免部件之間的穿插，從而達到加快運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)定地運行，達到畫面流暢、圓潤自如的效果，這實際上是游戲者對游戲運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行的計算機設備的限制，導致游戲的畫面效果不具備能夠達到影視欣賞的畫面逼真度，如何能夠在當前的條件下，盡可能讓游戲畫面和模型達到相對真實的效果，是每個游戲設計者都在潛心研究的問題，這個問題就涉及到游戲中的四邊面和三角面的應用 在3dsmax進行游戲模型的創(chuàng)建過程中，不管是采取什么樣的建模方式，對游戲模型的面的具體要求都與游戲的種類和所顯示的場景有一定的關系。實際上，對于計算機程序的具體運算過程而言，不管四邊面還是三角面，都是只對三角面進行計算，也就是說，在畫面中以四邊面顯示的地方，在3dsmax中計算依然按照三角面進行，也就是把一個四邊面分成2個三角面進行計算。

從游戲模型制作的角度來講，制作一個四邊面要比畫兩個三角面更快。同時在建模過程中，模型還涉及到是用實線的方式顯示還是虛線方式顯示，在實線與虛線方式選擇時，應該明確所有的虛線顯示的方式能夠根據(jù)需求隨時改變?yōu)閷嵕€顯示的方式。此外，在游戲模型的運算速度方面，四邊面中的線條顯示方向對速度有直接影響，同向一致的運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構更加趨于完美，特別是在大型的3D網(wǎng)絡游戲中，游戲者所看到的不僅僅是設計師使用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，正因為如此，在一定程度上，模型中的邊越多，對模型顯示效果的表達影響越大，同時，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，而使用三角面則更容易讓人物動作產生不協(xié)調的反向效果。當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)絡游戲中要求使用800面以內的游戲模型，對于這些特別要求的，設計師在進行建模時可以利用三角面來進行制作，而且比使用四邊面更加便于精確，對于那些要求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，還應該結合游戲實際情況，從程序開發(fā)的角度和思維出發(fā)，進行思考，在解決好游戲模型美感問題的同時，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 建模是任何三維動畫制作的關鍵，也是整個三維游戲開發(fā)流程中所涉及的一切場景和動畫的基礎，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的道具一樣，由此可見建模在整個三維游戲制作中的重要作用。3ds max因其具有強大的游戲建模功能,而且還兼具了多種方式的建模工具，使得在不同的游戲場合可以采取不同的建模方法，所以使用3dsmax進行游戲角色建模應用非常廣泛。一般來說，3dsmax進行游戲角色建?？傮w的思路為：首先進行物體的結構和行為分析，之后根據(jù)實際情況選擇合適的建模方法，最后是對每個部分的網(wǎng)格拓撲結構進行確定。由此可以得出3dsmax游戲角色建模的流程圖如下3-3所示：

游戲角色設計 分析結構特征 選擇建模方法 進行模型制作 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，進行游戲角色建模的第一步為游戲角色設計，建模之前，游戲設計師需要為被建模的游戲角色設計一個模型，總體勾勒出模型的具體特征，為了設計一個好的游戲角色，設計師往往需要經過大量草案的設計，才能完成這一步，這是關鍵的一步。換句話說，游戲角色的建模開始于設計師的多次設計草圖，設計時通常根據(jù)設計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，然后進一步將這種形象思維進行轉化，把二維的草案轉化為三維立體圖，為后續(xù)的使用計算機三維軟件建模奠定基礎。在這個過程中，游戲設計師進行轉換之后，還需要繼續(xù)進行大量圖紙的繪制，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行角色結構特征的分析。在完成前面的游戲角色設計之后，游戲設計者面前就已經有了一個非常清晰的角色造型，接下來就是為該角色模型進行必要的結構特征分析，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)則進行描述，對規(guī)則物件的描述是在物件外部有較為明顯的特點并且能夠完整準確進行再現(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，可以用于批量進行生產和復制；

對不規(guī)則物件的描述為那些在具體細節(jié)上或形體上具有很大的不同，每個物件都有任意性，這些特點不可重復復制，如山巒、植物、人物等。只所以將物件進行以上兩種分類，是因為兩類物件在角色模型的具體制作上有很大差別，基于上述的分類方式，在進行三維角色模型制作時，想通過設計師的設計達到對物件的自然天成是幾乎完不成的，對于規(guī)則物件，基本上可以在三維軟件中進行標準制作，不同的人可以使用軟件作出同樣的物件模型，對這些規(guī)則物件來說，不同設計師不會因制作水平的差異而作出不同的物件，只會因為水平差異所制作的時間長短不同；

而不規(guī)則物件的制作卻沒有唯一的標準，對于如何通過軟件制作需要設計者自身對這個不規(guī)則三維物件的理解，以及設計者的設計經驗，如在游戲建模中最為典型的人物建模，一個最基本的要求是要求設計者必須具有人體解剖的知識，在建模過程中絕對不能在肌肉與骨骼方面發(fā)生基本的原則性問題，同時還要具備有美學的功底，才能使得人物的整體結構與比例達到合適的地步，人物模型看起來才會有真實感，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，在進行游戲角色建模的過程中，應根據(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，然后通過對多邊形進行編輯，進一步對模型進行細分，多邊形建模非常適合建立結構穿插關系比較復雜的一些模型，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行定義的，所以無法使用NURBS生成有棱角的規(guī)則的邊，這也使得NURBS非常適合于對各類復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建模法無論是在對建模工具的使用技巧還是在對曲面模型的理解方面都要求設計者具有更高的技術水準，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構和特征基礎上，并完成了對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，在這個過程中，應該按照已經選擇的不同的建模方法，逐一對每個游戲角色的不同組成部分進行建模，可以充分利用3dsmax提供的豐富工具來完成。

3.2.5 3DSMAX游戲角色建模實例分析 3DSMAX軟件之所以風靡全球，除了與其能夠運用于微軟的windows操作系統(tǒng)之外，還得益于軟件具有強大的三維建模功能。三維動畫設計師使用3DSMAX，可以很輕松地進行產品模型、人物模型的設計，無論從電影特技、建筑裝潢，還是游戲開發(fā)、教學演示等方面，3DSMAX的三維建模技術都另使用者癡迷。

使用3dsmax進行三維游戲角色建模，需要經歷前期準備、建模階段與后期處理等一系列的過程，每一個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象，通過3dsmax來完成游戲角色的建模應用。

（1）項目展示 教師要事先做好項目模型，通過展示，激發(fā)學生的學習欲望。讓學生全面了解項目的實施目標、過程和考核評價方法，從而增強學生的學習興趣和熱情。

（2）項目分析 根據(jù)學生已有的知識和技能，指出完成該項目需要解決的哪些問題，教會學生獲取這些知識和技能的方法和途徑，為最終完成該項目做好先期準備。

序號 設計內容 方法或目的 備注 1 人物頭部結構和比例 繪出人物頭部正面、側面、半側面的參考圖 寫生或用照片 2 Polygon建模相關工其命令的掌握 老師示范傳授、學生模擬練習 3 布線 老師示范傳授、學生模擬練習 4 制作流程 老師示范傳授、學生模擬練習（3）項目實施 1 ．要在項目分析的基礎上制定項目計劃和解決相關問題，教師通過投影示范步驟和流程，學生模擬練習，老師巡回指導，引導學生解決練習中遇到的問題。（步驟很重要）流程名稱 制作人員 工作內容 開始日期 計劃完成日期 實際結束日期 日完成情況 模型 初模 精模 2 ．要填好項目進度及任務分配狀況表和各組問題討論記錄，以便于總結評估。

（五）項目評估 使用切片工具，可以在切片平面位置處執(zhí)行切片操作，生成新的子對象。

（1）運行3ds max 2011，打開素材“機器人源文件.max”文件，該文件為一個機器人的頭部模型，頭部模型是以一個“油罐”擴展幾何體為基礎，使用多邊型建模方法創(chuàng)建的，由于最初的分段數(shù)太少，導致無法繼續(xù)進行編輯。

（2）選擇“頭部”對象，進入“頂點”子對象層，在“編輯幾何體”卷展欄內激活“切片平面”按鈕，這時會出現(xiàn)切片平面。

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

（4）關閉“切片平面”按鈕，進入“多邊型”子對象層，選擇子對象。

（5）在“編輯多邊形”卷展欄內單擊“擠出”按鈕右側的“設置”按鈕，在打開“擠出多邊形”助手界面中進行設置。

（6）在“編輯多邊形”卷展欄內單擊“倒角”按鈕右側的“設置”按鈕，在打開“倒角”助手界面，進行設置。

（7）為擠出面分配平滑組，使其產生平滑效果。

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

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

（9）進入“頂點”子對象層，激活“切片平面”按鈕，并對頂點進行調整，然后單擊“切片”按鈕，生成新的子對象。

（10）關閉“角度捕捉切換”按鈕，并移動切片平面，然后單擊“切片”按鈕，生成新的子對象。

（11）進入“多邊形”子對象層，選擇子對象。

（12）在“編輯多邊形”卷展欄內單擊“擠出”按鈕右側的“設置”按鈕，打開“擠出多邊形”助手界面，并進行設置。

（13）最后需要使用圖形合并復合對象修剪嘴部圖形，退出“頭部”對象的子對象層，進入“創(chuàng)建”面板下的“幾何體”次面板，在該面板內的下拉式選項欄內選擇“復合對象”選項。

提示：使用“圖形合并”可以創(chuàng)建包含網(wǎng)格對象和一個或多個圖形的復合對象。這些圖形將嵌入在網(wǎng)格中（會更改邊與面的模式），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”對象。

（15）在“操作”選項組內選擇“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)格對象曲面外部的圖形。

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

（16）現(xiàn)在本實例就全部完成了。

（4）實驗結果 1.項目的設計是項目教學法成功的關鍵 項目的設計要以教學的內容為依據(jù)，要按照實際工作的流程和要求，啟發(fā)學生通過舉一反三的練習，從而提高創(chuàng)造能力。項目的難易程度要針對學生的實際水平來確定，要有層次感，要讓不同層次的學生通過不同層次的努力，都能完成相應的項目任務。

2.項目實施過程是項目教學法的核心環(huán)節(jié) 項目確定后，要激發(fā)學生的積極性，了解完成項目所需的技術與學習方法、實施流程及考核辦法等。要充分設計好各個環(huán)節(jié)的活動，提前做好準備，并在實施項目活動中根據(jù)學生的情況靈活調整。教師要巡回指導學生，幫助學生解決問題，保障其順利完成項目。

3.總結評估是項目教學法的重要環(huán)節(jié) 項目完成后的總結評估是必不可少的重要環(huán)節(jié)。學生自己總結完成項目過程中的得失，教師要在評估中指出普遍存在的問題及解決的方法，引導學生相互學習，對學生的綜合評價會使學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，后期處理是三維動畫制作的重要環(huán)節(jié)之一，在針對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、攝影機等，本章將從這幾個方面以3DSMAX軟件為例重點進行剖析。

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

Mental ray是一個專業(yè)的3D渲染引擎，它可以生成令人難以置信的高質量真實感圖象?，F(xiàn)在可以在3D Studio的高性能網(wǎng)絡渲染中直接控制Mental ray。它在電影領域得到了廣泛的應用和認可，被認為是市場上最高級的三維渲染解決方案之一。它是一個將光線追蹤算法推向極致的產品，利用這一渲染器，設計者可以實現(xiàn)反射，折射，焦散，全局光照明等其他渲染器很難實現(xiàn)的效果。Mental ray的光線追蹤算法無與倫比，優(yōu)化的非常好，在渲染大量反射，折射物體的場景，速度要比默認渲染器快30％。他在置換貼圖和運動模糊的運算速度上也遠遠快于默認渲染器。Mental ray從3dsmax6.0版本以后也被內置在了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，一個名不見經傳的小公司SplutterFish在其網(wǎng)站發(fā)布了3dsmax的渲染插件Brazil，在公開測試版的時候，該渲染器是完全免費的，作外一個免費的渲染插件來，其渲染效果是非常驚人的，但目前的渲染速度相對來說非常慢。Brazil渲染器擁有強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，經過了很多年的開發(fā)，已經是非常成熟了。

Brazil渲染器驚人的質量卻是以非常慢的速度為代價的，用Brazil渲染圖片可以說是非常慢的過程，以目前計算機來說，用于渲染動畫還是不太現(xiàn)實。在第32屆國際計算機圖形圖像交流大會上，高端3D渲染軟件供應商展示他們最新版本的Brazil渲染器2.0。這個最新發(fā)行的渲染軟件展現(xiàn)給用戶的全新特征包括：3D motion blur、渲染時間置換、3dsmax肌理渲染支持、加強的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）、加強的核心性能（存儲器、CPU等）及許多其他內容。Brazil渲染器2.0的目標是成為最易操縱的高性能渲染器，保持高質量高產量，以及成為以藝術為中心的頂級CG專業(yè)人士之選。

4.1.3 FinalRender渲染器 2001年渲染器市場的另一個亮點是德國Cebas公司出品的FinalRender渲染器（簡稱為FR）。這個渲染器可謂是當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，對于商業(yè)市場來說是非常合適的。Cebas公司一直是3dsmax的一個非常著名插件開發(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渲染器達到前所未有的功能。相對別的渲染器來說，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相對其他渲染器來說，設置比較多些，在開始入門的時候可能覺得比較難理解。但一但熟悉后，就知道它的設置很好，可以調節(jié)很多不同的細節(jié)，其實速度比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，簡稱為VR，在我國是由曼恒公司負責推廣的一款高質量渲染軟件。VR是目前業(yè)界最受歡迎的渲染引擎?；赩R 內核開發(fā)的有VRay for 3dsmax、Maya、Sketchup、Rhino等諸多版本，為不同領域的優(yōu)秀3D建模軟件提供了高質量的圖片和動畫渲染。除此之外，VRay也可以提供單獨的渲染程序，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——VrayMtl。在場景中使用該材質能夠獲得更加準確的物理照明（光能分布），更快的渲染，反射和折射參數(shù)調節(jié)更方便。使用VrayMtl，你可以應用不同的紋理貼圖，控制其反射和折射，增加凹凸貼圖和置換貼圖，強制直接全局照明計算，選擇用于材質的BRDF。

VR在3dsmax中屬于超級渲染器,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還包括了其他增強性能的特性，包括真實的3d Motion Blur(三維運動模糊)、Micro Triangle Displacement(級細三角面置換)、Caustic(焦散)、通過VRay材質的調節(jié)完成Sub-suface scattering(次表面散射)的sss效果、和Network Distributed Rendering(網(wǎng)絡分布式渲染)等等。VR的特點是渲染速度快，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。目前市場上有很多針對3dsmax的第三方渲染器插件，VR相對更為出色，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)推進等重要因素的關鍵。在實際生活中，大量的電影都在后期制作中使用了燈光，從而完善了三維動畫和實景融合，產生非常美麗真實的畫面。如果在游戲角色建模時只擁有一個很好的模型，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，甚至即使沒有優(yōu)秀的建模技術，但憑著強大的燈光效果也可以用很簡單的物體做出驚人的畫面。這就是為什么國外很多學者認為燈光與材質、貼圖等同等重要的原因，他們認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)實中有光就必定有影，在十分特殊的情況下才會出現(xiàn)無影（比如：手術燈、十分大型的很多燈的宴會上）。在三維游戲角色建模中，由燈光產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畫面的破壞的嚴重問題。影子的計算有兩種，包括Raytrace和ShadowMap?？梢钥隙ǖ卣f，Raytrace是當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算時間，增加效率。但如果使用ShadowMap會出現(xiàn)一個很嚴重的問題——不能模擬半透明物體的影子，當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，要注意調好ShadowBias。

在3dsmax中，燈光可以用來模擬真實環(huán)境中的燈光，并可以計算出陰影。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)設置包括光源的顏色、強度、照射角、光線的衰減以及陰影設置等。在3dsmax中有兩種渲染算法：局部照明(Local illumination)和全局照明(Globalillumination)。局部照明算法是計算每個表面如何反射和傳送光能并給定到達一平面的光線描述，這種算法可以計算出離開這個表面的光線強度、光線性質（顏色）和發(fā)散方式，簡單的渲染系統(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的算法，因為要計算的光照效果太多，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，而是計算三維模型中各個離散點的光照強度。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，計算從各個網(wǎng)格元的分配到其他各個網(wǎng)格元的光線量，并保存每個網(wǎng)格單元的光能傳遞值。其優(yōu)點是考慮了表面之問的光線交互和漫反射，缺點是需要很多的內存。要達到照片級的渲染效果，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)其輪廓的光照則會顯的平平無奇；

簡單的模型，但如果有精彩的光照將會變得十分生動。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面和后一個面的光照一樣，那么這幅作品的光照就毀了作者辛苦的建模和材質了。要用燈光表現(xiàn)輪廓，就要提一下三點照明法，這是經典的光照法。

4.2.2 經典布光理論 在三維游戲角色或動畫的制作過程中，燈光的設置過程被稱作布光，雖然說一個復雜的場景由不同的設計者分別來布光會有多種不同的方案與效果，但是布光的幾個原則是所有人都會遵守的。對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典的布光理論----三點照明。三點照明，又稱為區(qū)域照明，一般用于較小范圍的場景照明。如果場景很大，可以把它拆分成若干個較小的區(qū)域進行布光。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景中的主要對象與其周圍區(qū)域，并且擔任給主體對象投影的功能，主要的明暗關系由主體光決定，包括投影的方向。主體光的任務根據(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，稱為側光；

在90度到120度的位置上成為側逆光，主體光常用聚光燈來完成。輔助光又稱為補光，用一個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景區(qū)域、調和明暗區(qū)域之間的反差，同時能形成景深與層次，而且這種廣泛均勻布光的特性使它為場景打一層底色，定義了場景的基調。由于要達到柔和照明的效果，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 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行：先定主體光的位置與強度；

之后決定輔助光的強度與角度；

最后再分配背景光與裝飾光，這樣產生的布光效果應該能達到主次分明，互相補充。在布光過程中，還應該把握以下幾個要點。

一是燈光宜精不宜多。過多的燈光會使得游戲角色建模過程變得雜亂無章，難以處理，顯示與渲染速度也會受到嚴重影響。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燈火通明的效果，用自發(fā)光貼圖去做會方便得多，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。對于可有可無的燈光，要堅決不予保留。

二是燈光要體現(xiàn)場景的明暗分布，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比度。如果要達到更真實的效果，一定要在燈光衰減方面下一番功夫?？梢岳脮簳r關閉某些燈光的方法排除干擾對其他的燈光進行更好地設置。

三是充分利用燈光的超現(xiàn)實性。要知道在3dsmax中的燈光是可以超現(xiàn)實的。要學會利用燈光的“排除”與“包括”功能，決定燈光對某個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。如果這盞燈不對蠟燭主體進行投影排除，那么蠟燭主體產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，也往往會通過“排除”的方法使燈光不對某些物體產生照明或投影效果。

四是布光時應該遵循由主題到局部、由簡到繁的過程。對于燈光效果的形成，應該先調角度定下主格調，再調節(jié)燈光的衰減等特性來增強現(xiàn)實感，最后再調整燈光的顏色做細致修改。如果要逼真地模擬自然光的效果，還必須對自然光源有足夠深刻的理解。多看些攝影用光的書，多做試驗會很有幫助的。不同場合下的布光用燈也是不一樣的。在室內效果圖的制作中，為了表現(xiàn)出一種金碧輝煌的效果，往往會把一些主燈光的顏色設置為淡淡的橘黃色，可以達到材質不容易做到的效果。

4.3攝影機處理 3dsmax中的攝影機擁有超現(xiàn)實攝影機的能力，更換鏡頭動作可以瞬間完成，無級變焦更是真實攝影機無法比擬的，對于景深的設置，直觀地用范圍表示，用不著通過光圈計算，對于攝影機的動畫，除了位置變動外，還可以表現(xiàn)焦距、視角、景深等動畫效果。

4.3.1 攝影機的種類 在3dsMax中有兩種攝影機對象，分別為目標攝影機和自由攝影機。目標攝影機用于觀察目標點附近的場景內容，它包含攝影機和目標點兩部分，這兩部分可以同時調整也可以單獨進行調整。攝影機和攝影機目標點可以分別設置動畫，從而產生各種有趣的效果。

自由攝影機用于觀察所指方向內的場景內容，它沒有目標點，所以只能通過旋轉操作來對齊目標對象。該攝影機類型多應用于軌跡動畫的制作，例如建筑物中的巡游，車輛移動中的跟蹤拍攝效果等。自由攝影機圖標與目標攝影機圖標看起來相同，但是不存在要設置單獨目標點的動畫。當要沿一個路徑設置攝影機動畫時，使用自由攝影機要更方便一些。如圖11-56所示自由攝影機可以不受限制地移動和定向。

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

圖4-1 真實世界攝影機測量 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。焦距影響對象出現(xiàn)在圖片上的清晰度。焦距越短，圖片中包含的場景就越多；

焦距越長，包含的場景將越少，但卻能夠更清晰地表現(xiàn)遠處場景的細節(jié)。焦距總是以毫米（mm）為單位的，通常將50mm的鏡頭定為攝影機的標準鏡頭，低于50mm的鏡頭稱為廣角鏡頭，高于50mm的鏡頭稱為長焦鏡頭。

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

視角和透視的關系，短焦距（寬視角）會加劇場景的透視失真，使對象朝向觀察者看起來更深、更模糊。長焦距（窄視角）能夠降低透視失真。如圖11-59所示，左上圖為長焦距（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景，所以產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攝影機的常用參數(shù)設置 在三維游戲角色建模過程中，攝影機常用的參數(shù)設置包含有鏡頭設置和視野、攝影機類型、環(huán)境范圍、剪切平面和多過程效果等。3dsmax攝影機設置的界面如下圖4-2所示：

圖4-2 3dsmax攝影機設置的界面 一是鏡頭設置和視野，在3dsmax“參數(shù)”卷展欄中的第一個參數(shù)可以設置“鏡頭”值，或者簡單地說，可以設置以毫米為單位的攝影機的焦距。第二個參數(shù)“視野”可以設置攝影機顯示的區(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置成代表“水平”、“垂直”或“對角”距離，二是“正交投影”參數(shù)設置，啟用該復選框，攝影機視圖看起來就像“用戶”視圖；

禁用該復選框，攝影機視圖好像標準的“透視”視圖。

三是“備用鏡頭”，在該選項組中為設計者提供了常用的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攝影機更改為自由攝影機，把自由攝影機更改為目標攝影機。當從目標攝影機切換為自由攝影機時，由于目標對象已消失，所以將丟失應用于攝影機目標的任何動畫。

五是“顯示圓錐體”：啟用該復選框，可以顯示攝影機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)在攝影機視口中。當選中攝影機對象時，攝影機的錐形光線始終可見，而不考慮“顯示錐形光線”設置。

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

七是“剪切平面”：使用剪切平面可以排除場景的一些幾何體，以只查看或渲染場景的某些部分。每部攝影機都具有近端和遠端剪切平面。對于攝影機，比近距剪切平面近或比遠距剪切平面遠的對象是不可視的。選擇 “手動剪切”復選框，下面的兩個參數(shù)欄處于可調節(jié)狀態(tài)?！敖嗉羟小焙汀斑h距剪切”參數(shù)分別用來設置近距和遠距剪切平面的距離。

八是“多過程效果”：該選項組可以指定攝影機的景深模糊或者運動模糊。當由攝影機生成時，通過使用偏移以多個通道渲染場景，這些效果將生成模糊。選擇“啟用”復選框，使用效果預覽或渲染。單擊“預覽”按鈕，可以在攝影機視口中預覽效果。

第五章 結論與展望 5.1結論 3dsmax作為當前國內最流行的三維動畫制作軟件，它出色的建模功能也成為了眾多游戲設計者的首要選擇。本文以游戲角色建模為研究對象，從國內外三維動畫軟件研究的現(xiàn)狀入手，在三維動畫基本理論的基礎上，分析了3dsmax建模的主要方法及存在的優(yōu)缺點，并針對3dsmax的游戲角色建模技術進行了實例分析。通過研究，主要得出以下結論：

一是三維建模不僅是三維動畫制作者的藝術創(chuàng)作基礎，同時也是影響三維動畫最終效果的因素。目前，在大量的領域都使用了三維動畫制作軟件，三維建模的方法已經越來越接近普通大眾的生活，選擇合適的建模方法已經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)無法轉換為參數(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，其主要特點是建模方法簡單，且非常快速；

面片建模方式的最大優(yōu)點是用較少的細節(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，而且具有很強的逼真效果，這是其余建模方法無法比擬的。

四是3D游戲模型的建立應滿足的一些基本規(guī)范，主要包括有避免空點，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，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，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構更加趨于完美，特別是在大型的3D網(wǎng)絡游戲中，在一定程度上，模型中的邊越多，對模型顯示效果的表達影響越大，同時，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。

六是3D游戲角色模型建立的一般過程為：首先進行物體的結構和行為分析，之后根據(jù)實際情況選擇合適的建模方法，最后是對每個部分的網(wǎng)格拓撲結構進行確定。在游戲角色建模的后期處理中，渲染、燈光和攝影機是最為重要的，在游戲角色建模過程中進行燈光的設置時可參照經典的三點照明法，同時要把握布光的順序和要點。

5.2展望 盡管本文對3dsmax在游戲角色建模的技術進行了較為深入的理論研究和分析，但限于本人水平和時間有限，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)，主要針對三維游戲角色建模的材質、燈光及渲染的合成技術做更為深入的理論研究和設計。如今，三維技術已經在各行各業(yè)有了相當廣泛的應用，而建模作為三維技術的基礎，其研究前景非常廣闊。

參考文獻 [1]朱文娟.三維動畫設計與制作[M].北京:中國鐵道出版社，2007 [2]高文勝.三維動畫設計基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010 [3]袁永美，黃繼新.三維動畫設計實例教程——基于3DS MAX8[M].北京：北航出版社.2007 [4]張琳.淺談3DSMAX三維設計教學[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2008(31)[5]杜振光.造型藝術家3ds max[M]．北京：兵器工業(yè)出版社，2004 [6]陳明.CG電影生產流程與管理[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].藝術與設計，2003(7)[8]張慧臨.動畫藝術史[M]．陜西人民美術出版社，2002 [9]董文.帶不失真紋理映射的三維Morphing動畫研究及實現(xiàn)[J].計算機工程，2004(16)[10]陳啟祥.動漫制作軟件中線條矢量化技術的研究[J].計算機時代，2008(4)[11]宋廣波.3ds max入門與進階[M].北京：人民郵電出版社，2002 [12]黃心淵.3ds max7標準教程[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，設計三維極品模型[M]．北京：北京希望電子出版社，2001 [16]張宏衛(wèi).3ds max6廣告設計創(chuàng)意精粹[M]．北京：清華大學出版社，2004 [17]李樂山.工業(yè)設計心理學[M].北京：高等教育出版社，2004 [18]殷光字.透視[M].北京：中國美術學院出版社，2004 [19]閆威.VRAY培訓講座[M].北京：海洋出版社，2006 [20]王琦.3ds max5白金手冊[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)技術學報，2004(2)[23]韓斌.展示設計學[M].黑龍江：黑龍江美術出版社，2001 [24]龍季.3ds max6建筑動畫風暴[M].北京：科學出版社，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.3ds max游戲人間[M].北京：科學出版社，2004 [28]陳大鋼.神工鬼斧[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004 [29]張靜賢.植物也瘋狂[J].藝術與設計，2003(12)[30]王新成.高級圖形處理技術[M].北京：中國科學技術出版社，2001 [31]孫家廣.計算機圖形學[M].北京：清華大學出版社，1998 [32]劉書亮.電影藝術與技術[MJ.北京：廣播學院出版社，2000 [33]劉喜洋.3ds max材質與貼圖藝術[M].北京：中國電力出版社，2004 [34]姚勇.3dsmax建筑表現(xiàn)實例教程[M].北京：中國青年出版社，2006 [35]蔡彥.3D游戲場景設計與底層技術研究[D].上海交通大學，2008 [36]茆麗娟.虛擬服裝動態(tài)展示中模擬模特走秀動作的研究[D].江南大學，2009 [37]周杰.基于EON Studio的《電視攝像》虛擬實驗研究[D].江南大學，2009 [38]阮頔.三維制作軟件在科普教育中的應用[D].北京郵電大學，2009 [39]朱煒.虛擬手術中醫(yī)療器械的三維建模與可視化控制[D].國防科學技術大學，2007 [40]梁波.基于Creator的三維場景模型優(yōu)化技術研究[D].華中師范大學，2009 致 謝 值此論文完成之際，謹向在學習期間給予指導、支持、關心、幫助我的所有領導、老師、同學、親人、朋友以及同事致以衷心的感謝！首先感謝我的導師——楊弘教授！感謝他對我論文撰寫給予的大力幫助與精心指導。從論文的開題到撰寫，楊弘教授都一直給予我認真細致的指導。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。他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、嚴格的學術標準、專業(yè)的工作學術作風以及大膽創(chuàng)新的進取精神不斷激勵著我、鞭策著我。他淵博的知識、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。他對我的無私幫助和熱忱鼓勵也必將促進我今后在學習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)知識是我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎。感謝同學、朋友和同事，正是大家對我的關懷和幫助，使我克服了在職工作時學習的種種困難，你們給我的學業(yè)上的、工作上的幫助和建設性建議意見，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、學習上的支持和精神上的鼓勵，是他們真誠的愛給我了前進的動力，使我更加堅定了自己信心和前進的步伐。

最后再次對所有關心、幫助我的人，以及百忙之中撥冗對本文進行審閱、評閱和參加本人論文答辯的各位師長表示衷心的感謝。

第二篇：游戲化教學在小學數(shù)學教學中的應用與研究

游戲化教學在小學數(shù)學教學中的應用與研究

摘 要 興趣是最好的老師，游戲化教學是目前在小學數(shù)學教學中廣泛應用的一種教學方法，它的主要作用在于激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習效率，促進教學質量的提高。

關鍵詞 游戲化教學；小學數(shù)學；教學效果

中圖分類號：G623 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）05-0065-01

小學階段是一個特殊的教育階段，它是學生整個學習生涯的開端，也是學習態(tài)度、學習習慣和思維方式形成的黃金時段。小學生所處的年齡階段正是喜愛游戲、活潑好動的時期，游戲化教學能夠吸引他們的課堂注意力，激發(fā)他們的學習興趣，真正體現(xiàn)了寓教于樂，解決了由于數(shù)學知識復雜抽象而造成的學生學習積極性不高的問題，彌補了傳統(tǒng)教學形式單

一、枯燥的缺陷，可謂是一舉多得。教育部提倡“快樂學習”，將游戲融入課堂順應了孩子的年齡特點和心理需求，從而提高小學課堂的效率，達到事半功倍的效果。

一、游戲化教學的概念及其意義

游戲化教學主要是指將游戲引入到課堂教學的一種教學方法，根據(jù)學習內容和教學實踐，選擇合適的學習方式和游戲，將趣味性和競爭性融入教學中。這種教學方式較適合小學生活潑的年齡特征，能夠集中注意力，讓學生融入到游戲之中，感受游戲中的氛圍，學習到一些知識。這樣的一種游戲教學方式，在小學數(shù)學教學過程中已經得到了普遍的應用，并且也收到了良好的效果。游戲化教學的重要意義主要表現(xiàn)在幾個方面：

第一，有效的傳播數(shù)學知識。小學數(shù)學游戲通過形象的方式來表達數(shù)學思想，把抽象的事物變?yōu)榫唧w的實物，傳播數(shù)學知識。這種方式與傳統(tǒng)的教學方式相比較，更有利于學生接受。因為教師通過游戲來引出數(shù)學知識，使小學生產生興趣，激發(fā)學生的內心，激發(fā)他們的求知欲。

第二，游戲能在數(shù)學教學中為學生創(chuàng)設和諧的氣氛。小學低年級學生的心理特點是好奇、好動、好勝、好強。他們渴望學到新的知識，但感知覺的無意性和情緒性很明顯，極易被感興趣的、新穎的內容所吸引，而游戲正可以順應兒童的這一特點，讓孩子們在歡樂的游戲中變無意注意為有意注意，在輕松愉快的氛圍中學到新的知識。

第三，游戲化教學可以培養(yǎng)、啟發(fā)小學生的思維。小學生尚處于一個發(fā)展時期，開展這樣的游戲教學，在玩的同時，理解數(shù)學知識，能夠培養(yǎng)啟發(fā)思維。

二、游戲在數(shù)學教學中的運用

（一）數(shù)學教學中游戲設計的原則

在教學中運用游戲的目的是引導學生在“玩”中學習，“趣”中練習，“樂”中長才干，“賽”中增勇氣，所以在設計游戲，安排課堂教學時應遵循以下原則：（1）思想性，激勵性。游戲必須寓教于教學之中，以正確的思想激發(fā)學生的競爭精神。例如在《認識物體和圖形》這一課中，教師在開展教學活動之前，明確游戲活動的目標，即引導學生認識相關的物體和圖形，并圍繞這個目標開展活動，教師出示許多的圖形，并經過各種的組合，將其變換成不同的圖形，然后將學生進行分組，舉行有獎問答活動，回答問題正確最多的，給與相應的獎勵。（2）多樣性，情趣性。游戲新穎，形式多樣，富有情趣，才能有效地激發(fā)學生的興趣，使他們主動地學、愉快地學。如形式活潑又有競爭性的“數(shù)學撲克”、“爭上游”、“拍大數(shù)”……；富有思考啟發(fā)性的“猜謎”、“問號之旅”……；富有情趣的“小貓釣魚”、“摘蘋果”……將這些游戲一一展現(xiàn)在學生們面前時，學生們都喜形于色，躍躍欲試，迫不及待地要參加，并能自覺遵守游戲規(guī)則，努力爭取正確、迅速地完成游戲中的學習任務，既提高了學習效率，又培養(yǎng)了學生良好的學習習慣和組織紀律性。（3）直觀性，形象性。直觀形象的數(shù)學游戲可以在學生的“具體形象的思維”與“抽象概念的數(shù)學知識”之間架起一座橋梁，幫助學生理解和掌握概念、法則等知識，引導學生由具體形象思維向抽象思維過渡。如“數(shù)的組成”、“數(shù)的分解”、“數(shù)字歌”、“找朋友”、“送信”等游戲都是借助學生的表演和生活常識來理解數(shù)學知識。（4）針對性，啟發(fā)性。數(shù)學游戲的形式是為教學內容服務的，運用的游戲應該根據(jù)學生的實際因材施教，要有助于突出重點，突破難點，啟發(fā)學生思維的積極性，學會思維方法，提高教學質量。例如：①“數(shù)學接力賽”可以突出分析問題的層次，培養(yǎng)思維的條理性、邏輯性。②“猜一猜”能激發(fā)學生思維的興趣，訓練優(yōu)良的思維品質。如：“老師手里拿10根小棒，藏在身后，讓學生猜猜左手拿幾根“右手拿幾根？”用此游戲來幫助學生鞏固10的組成，顯然要比讓學生反復背誦好得多。③提供“小擂臺”、“點將臺”等游戲，可以極力學生互幫互學。（5）合作性，協(xié)調性。在小學數(shù)學教學過程中，數(shù)學圖形的學習是教學的一個難點，尤其是三角形、平行四邊形、梯形、長方形等圖形的認知與轉換過程，團隊協(xié)作更能提升教學效果。如，在教學人教版五年級數(shù)學上冊《平行四邊形面積》時，如何利用已知的圖形對平行四邊形進行分解導入成為本課時的教學難點。為了更好地破解這一教學難點，以為單位進行“我是村長”的分地游戲，每一個組長扮演村長的角色，將本村所共有的一塊平行四邊形土地進行劃分，鼓勵學生探索用“剪”和“拼”的方法把平行四邊形轉化為已學過的圖形來計算，通過合作得出相應答案。

（二）注重與生活實際緊密聯(lián)系

游戲化教學在小學數(shù)學教學中的應用策略，也表現(xiàn)在與生活實際緊密聯(lián)系。老師在上課的時候，應該與生活進行緊密的聯(lián)系，舉出一些生活中常見的例子來培養(yǎng)學生在生活中的觀察能力，讓學生在學習的時候，能夠從生活中獲取更多有效信息。例如，在教學《數(shù)九歌》時，采用多種口訣記憶法幫孩子們巧記9的乘法口訣，并帶領孩子們逛了9元超市，讓孩子們知道了數(shù)學來源于生活并最終?用到生活中去。

三、結語

總之，將游戲融入到小學數(shù)學教學過程中來，將教學內容與學生的心理特征有效的集合起來，精心的設計游戲，按照游戲規(guī)則，在游戲中獲取數(shù)學知識，感受游戲，提高思維能力，從而讓學生更加的熱愛數(shù)學知識，愛上數(shù)學，在游戲教學中感受樂趣，從而達到游戲化教學模式科學高效的目的。

參考文獻：

[1]徐杭紅.游戲化教學在小學數(shù)學教學中的應用與研究[J].考試周刊，2015（05）：14.

第三篇：游戲化教學在小學數(shù)學教學中的應用與研究

游戲化教學在小學數(shù)學教學中的應用與研究

【摘要】游戲化教學提升了課堂輕松快樂的氛圍，激發(fā)了學生自主思考的習慣；同時，將知識點生動化，將教學內容豐富化。小學數(shù)學教育本身就對學生有較大的吸引力，教師利用游戲化教學增強了其吸引力，從而誘發(fā)學生自主的學習，提升了教學質量。對游戲化數(shù)學教學進行了簡單探討。

【關鍵詞】小學數(shù)學 游戲化 應用素質教育的推廣為我國的教育事業(yè)創(chuàng)造了新的生機，它提出了加強學生自主學習的教學目標。在小學數(shù)學教育中，游戲化教學方式能夠有效地增強其趣味性，從而實現(xiàn)學生的自主學習。通過這一生動活潑有趣的教學方式，孩子的天性得到解放，其創(chuàng)造思維也得到加強，并且有利于孩子的身心健康發(fā)展。

一、游戲化教學整體性分析

游戲化教學就是將游戲融入到知識傳授中的一種新的教學方式。它將傳統(tǒng)的壓迫式學習轉變成了更科學的引導式學習，學生在游戲中對知識點進行了學習，加強了印象，還將學習過程輕松化。目前，小學數(shù)學的游戲化教學有所發(fā)展，但在發(fā)展過程中仍然有所不足。主要是其觀念改變不深入，其方法較為單一；另外，由于數(shù)學實踐具有一定的危險性，所以其限制條件較多。在使用時，要注意一下兩點：首先是安全第一。數(shù)學實踐本身有一定的危險性，因此，教師在運用游戲化教學時，要加強安全引導，加強安全監(jiān)督，讓學生在安全范圍內進行個性化、趣味化的游戲。有危險性的實踐要避免不穩(wěn)定因素的出現(xiàn)，盡量選擇安全的數(shù)學實踐進行游戲；對于危險的實踐，可以用Flash制作動畫來代替。

二、游戲化教學的實踐

（一）數(shù)學實踐游戲化

教師可以設置一些游戲趣味強的實踐，引導學生進行觀察思考，在歡聲笑語中學習知識點。例如，讓學生動手制作“正方體、長方體、三角形、圓形”等形狀。如果條件允許，小組合作可以加強其游戲性。在這一過程中，學生觀察到各種形狀，并對其思考得出了知識，加強了對知識的印象，幫助學生養(yǎng)成了自主思考的學習習慣。另外，可以在課堂抽選幾位學生在教師指導下親自獨立完成“正方體、長方體、三角形、圓形”等形狀的制作，從而加強學生的參與感，提升其主導地位。

（二）增加競賽，強化游戲性

教師還可以設置一些競賽性質的游戲，利用學生的好勝心增強他們的主動態(tài)度。例如，將學生進行分組，組與組之間進行競賽。將“加、減、乘、除”融合出題，并列出答案，并打亂順序，然后學生用連連看的方式進行結合，可以進行提問搶答獲得連線的權利。連線成功后，對該題目進行解釋說明，介紹其主要性質，完成這一步驟計一分。最后，組與組之間進行比較，分數(shù)高的給予獎勵，分數(shù)低的進行懲罰，要注意懲罰不能對學生產生傷害，也不能打消其積極性，例如可以懲罰其表演歌曲等。在這個過程中，學生加強了對數(shù)學計算性質的理解，而且對知識點進行了較為系統(tǒng)地總結，還豐富了學生學習的方法。

（三）文娛游戲

小學生活的文娛活動較為豐富，在這些活動中將數(shù)學知識進行合理、幽默的融合，能夠激發(fā)學生的學習興趣，增強其學習印象。例如在說區(qū)分“0”是否是自然數(shù)時，通過幽默的介紹，學生了解了自然數(shù)的規(guī)律，進而了解了自然數(shù)的數(shù)學性質，提升了數(shù)學知識的豐富程度。而且，這一方法將知識與生活相連，當學生遇到相似場景時，就會想起相關的數(shù)學知識，做到了溫故知新，減小了學生遺忘知識的可能性。

三、設置兩組教學模式，進行成績對比，體現(xiàn)游戲化教學的優(yōu)越性

在通過一學期的教學實踐下，我??得到了起初考試、期中考試、期末考試三個大考試甲乙兩班的數(shù)學成績。在起初階段進行考試，甲乙兩班的人數(shù)都為45人，在這次考試中，甲班的平均分為72.4分，標準差為12.5，乙班的評價分為72.7分，標準差為10.6。進行半個學期的教學，在對兩個班級進行期中測試，這次，甲班的平均分達到了76.5，分，而乙班只有73.6分，在通過游戲式教學和傳統(tǒng)教學兩種方式的教育下，甲班的成績漸漸的在期中考的時候高出乙班2.9分的領先優(yōu)勢，且甲班9.5分的標準差也比乙班11.2分的標準差要來得更低了，班級平均水平更高了。而到了期末測試，甲乙兩班77.8分和71.4分的平均分差更是擴大到了6.4分，甲班的標準差也降低到了5.6分，說明了這種教學方式很大程度拉近了學生之間的距離，使得學生的成績差更為平均。等到隨著數(shù)學知識的不斷加深，公式、概念不斷加多，這使得乙班的同學在學習過程中，興趣大大下降，從而影響學習效率，而在甲班中，游戲式的教學方式卻隨著知識的加深而變得越來越有趣味了，學生對于數(shù)學的學習熱情一直處于高漲的情緒狀態(tài)，從而對于知識的掌握就更加牢固，從而，在成績上體現(xiàn)了游戲式教育的優(yōu)越性。

游戲化教學利用孩子愛熱鬧的天性，激發(fā)了他們的求知欲。小學階段是學生學習習慣養(yǎng)成的重要階段，孩子的天性也還沒被隱藏，教師需要利用游戲化教學引導學生快樂、自主學習。

參考文獻：

[1]李娟.游戲化教學在小學數(shù)學教學中的應用[J].小學生，2017，（03）：48.[2]廖姝.游戲化教學在小學數(shù)學課堂教學中的應用研究[J].科普童話，2017，（11）：113.

第四篇：3DMAX建模在概念設計中應用

摘 要：概念設計是由分析用戶需求到生成概念產品的一系列有序的、可組織的、有目標的設計活動，是利用設計概念并以其為主線貫穿全部設計過程的設計方法。3dmax因其功能強大，擴展性好，操作簡單，與其它相關軟件配合流暢等特點，被廣泛應用于概念設計領域。本文在對概念設計和3dmax進行概述的基礎上，探討了3dmax在概念設計中的建模方法。

關鍵詞：3dmax；3dmax建模；概念設計

概念設計概述

概念設計是由分析用戶需求到生成概念產品的一系列有序的、可組織的、有目標的設計活動，它表現(xiàn)為一個由粗到精、由模糊到清晰、由具體到抽象的不斷進化的過程。概念設計是利用設計概念并以其為主線貫穿全部設計過程的設計方法。概念設計是完整而全面的設計過程，它通過設計概念將設計者繁復的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個設計。在概念設計中，進行方案創(chuàng)意時可以將體驗設計思想更好地融于其中，也就是更多地關注產品使用者的感受，而非產品本身。比如，針對不同用戶及愛好者的要求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗修改模型的感受；利用觸摸屏來選擇產品的造型、色彩、裝飾風格等許多可選部件。在渲染和生成十分逼真的三維模型時，充分感受了自己所喜愛的產品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。甚至還可根據(jù)用戶的建議，邀請部分用戶直接與設計者一起對模型提出修改意見，觀察設計和修改過程，直至大多數(shù)人滿意為止。

3dmax概述

3dmax，全稱3d studio max，是美國autodesk公司開發(fā)的基于pc系統(tǒng)的三維計算機建模和渲染軟件。該軟件圖形用戶界面，使用更方便，廣泛用于建筑設計，使用三維動畫，音頻和視覺的各種靜態(tài)和動態(tài)模擬現(xiàn)場生產。最大1.0版后，1.2，2.5，3.0，4.0，5.0（不打破了）.....現(xiàn)在發(fā)展到9.0或更高，并逐步完善了燈光，紋理渲染，模型和動畫。的3ds max是建筑效果圖及動畫專業(yè)工具，現(xiàn)在的主要工具max5＼＼max6＼＼max7＼＼max7.5＼＼max8＼＼max9等分中文和英文，同時室內建筑效果圖，建筑效果圖或室外生產，3ds max軟件強大功能和靈活性是最好的選擇，以達到創(chuàng)造性。對于為基本模式，物力，紋理和照明用于創(chuàng)建圖形文件制作的內部和外部效果圖。

3ds max是目前世界上最暢銷、最流行的三維造型軟件，動畫和渲染解決方案，大幅增加的3ds max4其最新版本。它廣泛應用于視覺效果，人物動畫和新一代的游戲開發(fā)領域。3dsmax的贏得了超過65項行業(yè)大獎，和3ds max4將繼承以往的成果和增加對下一代游戲設計的新角色動畫ik的系統(tǒng)交互的圖形界面。業(yè)界的3ds max4是最廣泛使用的模擬平臺，并集成了新的分級別會議（細分）表面和多邊形幾何建模，而且是動態(tài)的新顏色（activeshade）及元素渲染（渲染元素）集成功能的渲染工具。同時提供了先進的3ds max4渲染和連接，如精神射線和renderman中，產生更好的渲染，如全景光，重點和分布式渲染功能。該軟件主要有四個特點：一是功能強大，擴展性好，建模功能強大，在角色動畫方面具備很強的優(yōu)勢，另外豐富的插件也是其一大亮點；二是操作簡單，容易上手，與強大的功能相比，3ds max可以說是最容易上手的3d軟件；三是和其它相關軟件配合流暢；四是做出來的效果非常的逼真。3dmax在概念設計中的建模方法

最大r2中，有三種建模方法，即，多邊形，nurbs的補丁和建設。采用三種不同的技術處理，結果是無止境的。每個方法作品以及該方法的優(yōu)點和不足之處將幫助您做出正確的設計選擇。雖然三種建模技術在功能上是不同的，但在max不應該把它們當作彼此獨立的部分。最好的模式建設過程中，嘗試結合幾種方法。例如，混合使用的多邊形建模和nurbs建模權力不會產生任何錯誤。應將重點放在了建模方法的結果，只要效果好適應。多邊形建模及其不足之處?？梢允褂萌魏问虑槎噙呅谓?。在現(xiàn)實中，幾乎沒有什么不能使用多邊形建模。使用足夠的細節(jié)，你可以創(chuàng)建任何表面。其中一些型號，使用多邊形方法更合適。例如，在建筑模型是最常見的多邊形模型。由于許多物體，如墻壁，窗戶，門的角度，甚至家具。多邊形的表現(xiàn)對象需要大量的表面細節(jié)。隨著數(shù)量的增加面積，最大的性能會下降。但是，不要介意在工作站高調，表面會導致成千上萬的性能顯著下降。這意味著，當您創(chuàng)建geome嘗試必須小心。初學者最容易的事情，這些都是每個創(chuàng)建的失誤很多細節(jié)。補丁建模及其不足之處。所謂的補丁，這貝塞爾（bezier曲線）表面薄膜短，是最大提供另一個曲面造型。比表面結構的修補程序，但邊界的定義使用。這意味著，該邊界的位置，并確定其內部形成的補丁方向。beaier技術成為表面光滑區(qū)域內。模形的最大好處是補丁細節(jié)表達得非常少，更符合形狀的輪廓光滑。這是一個沒有此限制，如果您已經習慣了某種方式的造型，這些限制將是一個問題。從基本幾何或建網(wǎng)補丁補丁。但是，應用程序修補程序編輯器（編輯補丁改性劑），您可以轉換多邊形表面的物體表面。除了簡單的多邊形網(wǎng)格，該方法在大多數(shù)情況下并不適用。

第五篇：角色游戲在幼兒教育中的作用

角色游戲在幼兒教育中的作用

新民幼兒園

許秀梅

角色游戲是幼兒反映現(xiàn)實生活的一種形式，是幼兒按照自己的意愿進行的一種活動。既根據(jù)自己的生活經驗，創(chuàng)造性地反映周圍現(xiàn)實生活，由幼兒自己確定游戲主題，構思內容，分配角色和確定規(guī)則，更多地發(fā)揮創(chuàng)造性的有趣的活動。角色游戲是幼兒喜愛的一種活動，也是極好的教育手段。因此，我們作為幼教工作者應遵循幼兒身心發(fā)展的特點，從幼兒的興趣出發(fā)，更大效能地發(fā)揮游戲在幼兒教育中的作用。

一、在角色游戲中，可促進幼兒想象力與思維能力的發(fā)展。

角色游戲是幼兒通過角色扮演，運用創(chuàng)造力和想象力反映現(xiàn)實生活的一種形式，是幼兒按照自己的意愿進行的一種活動。游戲是具體象征性的，它以假想和想象為條件。在游戲中，幼兒常說：“你假裝是爸爸”，“我是老師”，在游戲中，幼兒展開想象的翅膀在自己創(chuàng)造的世界中遨游。在角色游戲中，幼兒以一物代替另一物。例如，把積木當作餅干，把椅子當汽車，幼兒當爸爸、當老師、當孩子等。幼兒能脫離真實情景和物體的直接信號刺激，進入假設想象的世界。同時又能意識到真實的世界，這標志著幼兒思維發(fā)展進入了一個新階段。

二、在角色游戲中，能培養(yǎng)幼兒友好相處，共同合作的精神。

游戲是幼兒進行社會交往的起點，在游戲中幼兒學習怎樣與同伴相處，怎樣處理和協(xié)調同伴之間的關系，共同完成游戲活動。例如，在角色游戲“愛心門診”中，幼兒商量分配角色，有當醫(yī)師的，還有兩個護士。在這個過程中，幼兒學習相互配合、相互謙讓，發(fā)展同伴之間的友好關系。

三、在角色游戲中，能培養(yǎng)幼兒自己解決問題的能力。

游戲的過程中，常會出現(xiàn)一些問題。為了培養(yǎng)幼兒解決問題的能力，當出 現(xiàn)問題時，我不急于處理，也不把自己的意見強加于幼兒，而是尊重他們，啟發(fā)他們妥善解決。游戲中幼兒有時出現(xiàn)爭當角色的現(xiàn)象，除了啟發(fā)他們謙讓協(xié)調解決外，還應注意培養(yǎng)幼兒解決問題的能力。比如：在玩角色游戲中孩子“錢”用完了怎么辦？沒有客人了怎么辦？

四、在角色游戲中，可以豐富幼兒的情緒體驗，有助于培養(yǎng)幼兒的積極情感。

游戲的內容和形式是靈活多樣，幼兒在游戲中體驗著各種情緒情感。尤其是角色游戲中，為幼兒提供了表現(xiàn)自己情緒的機會。例如幼兒的憤怒、厭煩、緊張等不愉快情緒，在游戲中得以發(fā)泄、緩和，它是幼兒消除生活情境產生的憂慮和緊張感，向自信和愉快情緒過渡的方法。在“娃娃家”游戲中，飾演父母的幼兒體驗著父母對孩子的關心和愛護，毫不掩飾地表露自己的真實情感。

五、在角色游戲中，可使幼兒學習社會角色，掌握社會規(guī)范。

扮演角色，模仿現(xiàn)實生活中的行為，學習社會行為規(guī)范。例如，教師扮演顧客到醫(yī)院看病，如發(fā)現(xiàn)“護士和醫(yī)生”態(tài)度生硬，就應建議：“護士和醫(yī)生”顧客說話一定要和氣。幼兒在游戲中通過模仿學習社會行為規(guī)范，會遷移到幼兒的實際生活中，有利于幼兒社會化行為的形成。