关键词：数字艺术；艺术设计；三维动画
0引言
计算机技术的应用对于设计的影响非常大，特别是三维动画的使用，解决了传统设计的展示不直观问题，赋予设计产品更强大的展示效果。
1三维动画设计的意义
三维动画技术通过丰富的表现形式，把复杂、抽象的内容通过形象、生动的方式表达出来，让人们能够通过电视、电脑、手机等直接观看。三维动画设计主要通过将静和动两种状态相结合展示动画效果，从而体现设计的特点。数字艺术的应用使得动画设计的展示方式更加多样化，让设计者能够更丰富地表达自身的思想，并且对动画效果起到了更好的增幅作用。当前，使用数字技术进行三维模型建设，设计者在设计的时候只需要进行相关动画的连接，就可完成动画的自动转化，不需要再对动画进行通用的细节设计。这个方法使设计效果有所提升，并且减少了设计的基础工作量。
2数字艺术设计中三维动画设计的应用
2.1在影视广告中的应用
三维动画能使影视广告更加生动地展现出产品的核心内容，让观众在观看广告的时候更好地理解商品，达到广而告之的目的。广告的三维动画设计目的性相对较强，时间相对较短，因此，其展示的内容必然更有针对性，能抓住观众的眼球。［1］在通常的广告设计中，一般通过各类特效使广告更加优美，提升其整体表现力和吸引力，从而吸引消费者。
2.2在影视后期中的应用
影视后期制作对于其质量有进一步提升的作用，而三维动画在后期制作中的应用，对影视镜头中的场景、特效进行补充完善，让观众在观看的时候如同身临其境一般，感受影视作品所表达的内容。近些年，相关技术不断完善，制作水平不断提高，同时，人们的审美要求也在不断提高。因此，在影视中对图像、动画进行更加友好的展示，对于观众而言有着非常大的吸引力。当前的重要做法是通过多种媒体软件的结合，使其展现出更好的效果。三维动画设计使其展示效果更加逼真，能够更加打动观众。
2.3在游戏设计中的应用
游戏的展示效果相对而言比较丰富，并且通过人机交互的形式进行作业，因此，良好的展示效果对于游戏而言非常重要。在这一方面，三维动画起到了非常好的促进作用。游戏场景、人物等都是通过三维技术将数字形象化，虚构成一个仿真世界，让玩家具有更好的游戏体验，从而吸引更多玩家参与游戏，实现游戏公司的商业目的。
2.4在工业设计中的应用
通过对三维动画的使用，工业设计能够更加具体、形象地对空间进行展示，并且能够对相应的工业流程进行模拟，更好地发现设计中存在的不足之处。通过这种方式，能够更好地对设计方案进行修正，确保设计的合理性，降低资源消耗，提升生产效率。
2.5在建筑设计中的应用
传统的建筑设计是通过平面图纸对设计结果进行展示，这种展示方式相对比较抽象，难以对细节进行分析。通过三维动画设计，可以对建筑的情况进行模拟，并且对设计的效果进行叠加，从而更直观地观察设计的合理性。再者，通过分析，能够对不合理的设计进行修改，从而降低成本投入，保障建设流程的合理性，提升建筑的性能。根据其展示效果，设计者能够更加合理地利用现有空间对建筑进行设计，从而使得设计效果更加科学。［2］
2.6在机械制造中的应用
机械制造目前已经采用比较先进的自动化进行生产，因此，其设计的合理性对于生产而言，直接影响着生产的产品是否符合标准。三维动画能够把各部件之间的关系进行直观展示，使设计者更好地进行设计，及时发现并调整存在的细微问题，从而减小对原料的浪费。设计主要分为三个步骤。一是动画编导。设计者事先对产品进行三维模拟，并对相关流程进行展示。通过放大的方式观察单独的设备整体的运作情况，而后按照最优方案进行相应的配置、调整。二是资料收集。主要通过互联网及图书等收集相关内容。三是建立相应的模型。模型的建立主要是为了设计出高难度的产品，通过模型的模拟，让各个细节更好地展现。
3整体设计过程
在数字艺术设计中进行三维动画设计，一要明确动画的脚本，建立相应的模型，二要对三维动画的材质贴图进行确定，在光源及摄像机完成安装后，对特效进行调试，三要对输出的三维动画进行设计并合成。不同于传统的设计方式，数字艺术设计主要采用电子技术，通过各类不同的设计软件，让三维动画设计更方便，从而提升工作效率。
【关键词】三维动画设计 发展 视觉表现
三维动画是利用计算机技术进行动画设计和创作的，从而产生一种立体场景和动画，再通过虚拟摄像机对整个场景和动画活动进行拍摄，在制作光影变换、透视变化和群组动化等效果上有很大优势，三维动画能表现出几乎所有能够想象出来的内容及其效果。通过对现代技术的运用来表现丰富的艺术内涵，提高了人们的视觉冲击力，给人带来一种全新的感受。目前三维动画在很多领域得到了应用，因此，在判定一个三维动画的设计时，首先要从人们的视觉审美效果入手。
一、三维动画的概述
（一）三维动画的概念。三维动画是近年来新发展起来的一种计算机技术，其发展之快，目前已得到许多行业的广泛应用。三维动画主要是利用计算机技术在虚拟的三维空间进行场景和动画的创作，再通过虚拟摄像拍摄整个动画的活动过程，以生产一种视觉真实的三维画面。同时它还能把所能想象出来的内容以优质的效果展现出来，这在很大程度上提高了人们的视觉冲击力和工作效率。
（二）三维动画的特点。与传统动画相比，三维动画更具立体、生动的视觉效果，三维动画能够创建出表情丰富饱满的角色，使虚拟的东西更加逼真，给人以强烈的视觉冲击，并具有超强的模型建设能力、自由创作的特性、丰富的质感表现力等特点。
二、三维动画设计的视觉表现
三维动画还是一种影视艺术形式，包含了视觉语言和听觉语言两种。其中三维动画的视听语言是虚拟创造的，其视觉元素的主要内容包含了角色、场景、灯光、材质，其中也必含有一些辅助元素，如镜头、影调、角度等。这里主要针对视觉元素中的角色、场景、材质、色彩、灯光、结构等进行分析。
（一）角色在三维动画中的视觉表现。在经典的动画片中，故事情节能够打动人，但最能打动人的是其角色生动的表情、个性、特点的突出表现，直接给人们带来视觉上的震撼。这些角色具有强烈的感染力，无论是其中的人物、动物或是其他有生命的物体，都让人难以忘怀。这种设计造型是三维动画设计的视觉表现之一，这种生动也体现出了一种节奏感，是一种有规律的变化。这种节奏感从设置场景中的各种物象、道具等规律的模式中体现出来，这种规律越简单，在整体形式上的表现效果就越严整，反之，整体形式的表现效果就越活泼。此外，三维动画设计造型的各项要素应做到平衡互补，能够形成一种静止的现象，这就要求在设计造型时对其要素的色、型、质、空间、方向等，以及其在整个场景结构中能处于一种稳定的形态，给人带来一种平衡美。
（二）场景在三维动画设计中的视觉表现。三维动画的场景设置主要是针对真实空间、虚拟空间、想象空间、内外景空间等类型。三维动画场景空间的视觉表现受到构图形式、透视关系等因素的影响。对于场景中的影响因素，需要设计师对其进行设置、巧妙配合，共同构设出一种完美的意境，使人们享受到一种特别的美。
（三）色彩在三维动画设计中的视觉体现。色彩是体现三维设计视觉表现的重要组成部分，是通过三维动画设计再现现实画面的一种形式。1.色彩的确定是根据三维动画设计所要表现的对象的特征，所以三维动画色彩的设计要能够充分表现三维动画中设计对象的主要特征，同时还要符合三维动画设计的创意。2.三维动画色彩的设计基调是以整个动画场景的色彩作为支撑和表现。因此，在设计整个三维动画的场景时要通过色彩的特性来表达整部动画所要表达的情感以及作者想要传达的理念。在观看三维动画设计时，首先展现给观众的就是整个设计场景和色彩特点，进而使动画中的形象更为突出，同时还体现出此部动画的设计风格。
（四）灯光在三维动画设计中的视觉体现。灯光对三维动画的视觉表现有着重要的作用，灯光的设置根据动画中的角色和场景进行类型、数量、强弱、位置和色彩的调整来表达设计作品的内涵。三维动画设计中的灯光是以实拍电影场景的布局理论为基础，达到视觉上的合理性，因此在设计三维动画的灯光时，设计师可以较随意地对灯光效果进行处理。但是在设计时和实际的灯光效果又有所不同，这样才能体现出三维动画设计的特殊效果。三维动画按照以下应用原则方能使灯光达到视觉表现的最佳效果。
1.灯光的创建以客观现实生活为基础。基于人们对日常生活中阳光和灯光的感性认识，在设计灯光时结合三维动画的内容设置合理的灯光位置、方向等；要做到场景中影调的协调一致，使人们感受到动画中时空关系的统一；要能体现出画面的透视感，通过灯光来体现动画场景中的主体，作者要塑造的形象以及要表达的目的。
2.营造灯光的情绪。三维动画的设计综合了多种艺术，通过画面语言来反映动画中角色的形象和情绪，这些特性的体现都是建立在灯光的基础上，灯光能够烘托出动画场景的情绪氛围，对艺术形象进行再塑造，通过不同的情绪氛围吸引观众的视线。灯光的设定要和作品的情节紧密联系，更要符合观众的视觉需求。
（五）材质在三维动画设计中的视觉体现。在三维动画中，材质的作用是对动画中的角色进行描述以及场景中物质状态的描述。在三维动画中构造一种表面的真实感，材质的不同给人们的视觉感受就不同。例如在动画中通过一些贴图来加强场景的真实感，同时，给人以直观的视觉表现。
结语
在三维动画设计中，每个画面所展现的视觉元素都有其蕴藏的内涵以及动画设计者所赋予的情感和要表达的思想，这些对于观看者会产生情感和认知上的共鸣，通过两者的互动达到视觉艺术和审美意识的统一，形成一种全新的视觉效果。
参考文献：
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[关键词]三维动画 场景设计
[中图分类号]U412.6 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2012）09-0054-01
计算机三维动画技术在计算机图形图像技术领域中占有很重要的地位，逐渐成为影视广告设计、影视特技、电子游戏等技术中的重要组成部分，而且其应用领域还在不断扩大，改善着影视作品、广告作品的质量。
三维动画又称为3D动画，是近年来新兴的而且发展速度极快的一门技术。三维动画就是在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计者可以在这个虚拟的三维世界中，按照要表现的对象的形态建立模型和场景，把模型放在这个三维空间的舞台上，从不同的角度用灯光照射，然后赋予每个部分动感和强烈的质感得到的效果。三维动画的整个制作和结果是产生于三维软件，没有专门制作三维动画的软件也就没有三维动画这个独立的定义。在现代三维动画领域里主要MAYA、3DMAX等，这些软件各有优缺点，互相竞争的局面一直在持续而且终将持续下去。但每一个软件都有其优秀的代表作品，软件本身的优劣难分伯仲。
而场景设计是影视动画中必不可少的组成部分， 它影响整个影视动画中的角色与剧情，关乎动画的欣赏。在影视动画创作中，动画场景设计主要体现了戏剧中的场面。场景的设计对整部动画的画面、设计风格、氛围的烘托等都有很大的影响。
场景设计有两个主要的组成要素，一方面是物质要素，如人物、景物、建筑、装饰等，另一方面就是效果要素，如人物外形、色彩等。
在场景设计的过程中通过对色彩的控制，能很好地营造出魔幻的效果出来。魔幻色彩，就是超现实的、怪诞的、充满神秘氛围的一种整体的环境，控制好整个场景的环境，就能让观众观看影片时先入为主地走进作者营造的魔幻氛围当中，比如夸张的色彩搭配能使场景看起来更加绚丽，如《爱丽丝漫游仙境》里的场景配色就很夸张、很丰富。
场景设计不但影响着整个剧情和角色的描写，还影响着影视动画的欣赏效果。动画片给观众带来的更真切的感受，三维动画和场景设计在其中发挥着不可磨灭的作用，它让观众随着剧情的发展而转变自己的情绪，合理的场景设计再结合适当的音乐，能更加营造气氛，使快乐的气氛更加快乐，恐怖的气氛更加恐怖。
三维动画是将大量的富有丰富想象力的和逼真的特技效果有机地结合起来，使平面更立体，画面更形象逼真。而在影视动画前期的设计过程中，场景设计也是非常重要的设计过程，起到了烘托、渲染、营造气氛等作用。三维动画技术能够让人们设计场景时，实现一些传统场景无法实现的艺术效果，在以往的二维场景设计创作中，已经形成了较为成熟的理论和表现方法。然而，随着三维动画技术的出现和应用，其发挥自身的优势，能较好展现模拟物体的三维效果，开拓了动画艺术的表现空间和想象空间。所以，它在设计制作过程中能够实现以往动画场景无法实现的三维立体效果，在整个画面的真实性上让人有更加真切的感受。
场景设计中的时空关系表现在它要符合故事历史背景、历史文化、故事发生的地域特征、故事人物的形象设计等的相互配合，特定的故事要发生在特定的时空背景中，特定的时空背景决定了动画场景的视觉表象，特定的场景的视觉表象决定了动画片的氛围和戏剧动作。
场景设计在营造情绪氛围方面，根据剧本的具体要求，通常是可以用场景来营造出特定的环境气氛，波动观众的情绪的。在《哆拉A梦之森林大冒险》中，主人公们由平日的生活环境中，通过任意门来到森林探险。在场景设计中，画面由大雄的房间，马上转换到充满神秘的大森林环境中，观众的情绪马上紧张起来，会想到主人公们会遇到什么冒险经历。
在计算机技术、网络技术、通信技术、数据处理技术等各种信息技术发展日益迅速的形势下，动画制作技术水平得到了显著的提升与进步。其中三维关键帧动画作为现代动画中最为普遍的一种制作技术，不仅实现了画面的三维立体视觉效果，而且实现了交互式设计，这对于动画领域而言无疑是一次质的飞跃。文章在简单介绍三维关键帧动画有关内容的基础上，对三维关键帧动画的数据结构设计、交互式设计及算法进行了深入的探究。
关键词：
三维；关键帧动画；交互设计；数据结构
三维动画系统的发展至今已有十多年的历史，并且目前已在教育、工程、广告设计、医疗等诸多领域得到了广泛的应用。但由于图形图像所有帧涉及的数据量十分惊人，我们不可能保存图像上的每一帧数据信息，且这种数据信息尽在绘制动画的时候有意义，这就需要我们保存图像每一帧中的一些关键数据，以获得一个高效的计算基础。而有关技术研究表明，将交互设计与三维关键帧动画相结合可以较好的解决这一问题。
一、三维关键帧动画相关概述
所谓关键帧，是指人和物体运动或变化过程中的关键性动作拍摄在图像上所处的那一帧。从动画创作角度来说，帧就是动画中最小单位的单幅影像画面；从电影胶片来说，帧就是动画软件时间轴上的一个标记。关键帧是计算机动画制作中的一个专业术语，它相当于二维动画中的原画。在三维关键帧动画制作过程中，用于连接关键帧与关键帧之间的动画叫做中间帧。中间帧关键变化数据的获取需要借助软件的插值方法来实现。插值方法通过在弧长与样条参数之间建立起一一对应的关系，使实现物体沿着一样条匀速运动，从而有效避免了因样条参数与帧频的直接连接和空间参数的等间隔采样而引起的物体不均匀运动问题[1]。关键帧插值方法具有一定的特殊性，一个良好的关键帧插值方法应能够产生逼真的运动或变化效果，并能够给用户提供相应有效的控制手段。
任何动画想要呈现出变化或物体运动的视觉效果，就意味着前后两个帧至少要给出两种不同的关键状态。而任意两个帧之间关键状态的连接则可以通过中间帧与相应软件来完成[2]。所以，所谓关键帧动画，是指将从动画序列关键帧中提取出来的、相对重要的一些与时间相关的值添加到图像属性当中，使其产生动画效果，而其他时间值则可以通过特定的插值方法结合已获取的关键帧时间值来计算得到，最终使动画各个帧之间达到流畅的衔接效果。在Flash软件中，其将关键帧动画定义为表示关键状态的帧动画。
二、三维关键帧动画的交互式设计技术
1、数据结构设计在三维关键帧动画创作过程中，要想实现一个三维关键帧动画对象随时间而呈现出连续绘制的效果，只需要将时间序列与每一帧之间建立一个对应的关系，并在响应时间事件的同时，更新屏幕与绘制当前帧的图形形态即可。根据这一过程特点，我们需要先将关键帧的所有变化信息进行保存，然后在此基础上计算并保存每一中间帧的关键变化信息，最后在响应时间事件时将中间帧的临时顶点信息计算出来，并绘制动画图像。如前所述，在三维关键帧动画实际制作过程中，我们不可能将所有的帧信息保留，实际上也没有必要保留所有数据信息[3]。因为我们只要将每一帧中的一些关键变化信息获取出来，再通过相应的技术将这些关键数据信息连接起来，即使用中间帧将多个关键帧连接在一起，便能够达到动画的效果。需注意，从帧中获取到的数据信息虽然来源渠道不一样，但对于中间帧与关键帧而言并无本质区别。关键帧中的变化数据信息主要来源于三维关键帧动画系统的交互作用，它是计算每一中间帧关键变化数据信息的基础。作为关键帧与关键帧连接重要纽带的中间帧，其关键变化数据信息的获取与保存主要依靠相关视频软件提供的插值方法来实现。由于不同应用程序插值方法所提出的具体要求不尽相同，需要依据具体情况而定，所以为便于理解和计算方便，本文决定采用最简单的线性插值方法和OpenGL图库软件来构建关键帧存储数组和关键帧与中间帧关键变化数据信息的计算。在线性插值方法的使用下，一个三维关键帧动画对象的关键帧与中间帧之间并无差别，在制作动画的过程中只需要定义一个一般的帧结构即可。当用户为某一特定帧输入数据时，如对动画进行旋转、平移等操作皆可视为对帧进行输入数据，此时该帧就会变成一个关键帧。
2、交互式设计根据上文分析，在建立了三维关键帧动画对象交互设计所需数据结构之后，就开始需要在每一帧和时间序列之间建立起一个对应的关系，这一环节的实现必须要由用户以交互方式进行最终确定。为记录关键帧中的关键变化数据信息，就需要一种高效的方法来对每一帧是否为关键帧进行判断，可以在系统用户界面内增加一个Slider控件用于记录当前帧，Slider控件可接受的数值范围在0到100之间，其中0表示与三维关键帧动画对象无关的一种普通变换，而当记录按钮响应以后，该控件开始记录每一关键帧的关键变化数据信息，即用户对界面图形的旋转、平移、缩放、移动等任何操作都是对关键帧的一种贡献，也就是说形成更多的关键帧。该方法为当前帧显示列表的构造方法，其他还包括在按下记录按钮后将状态切换至当前帧状态的控制变量和基于当前帧之下物体的平移记录方法等。通过上文对三维关键帧动画对象交互设计的分析可知，交互技术在三维关键帧动画制作中的应用不仅提高了三维关键帧动画的效果与技术水平，而且有效简化了帧中关键变化数据信息的计算和关键帧与中间帧的识别，从而进一步推动了三维关键帧动画系统在各个领域中的应用。
三、总结
综上所述，三维关键帧动画的交互设计是在以往开发实践中对所出现问题寻求解决方法，以及人们对现代三维关键帧动画提出的新要求基础之上产生的。因此，它不仅适用于实际问题的解决，而且更适合于利用OpenGL图库软件来构造三维关键帧动画对象的场景。在今后三维关键帧动画的交互设计技术研究工作中，还需要对现有设计方式进行不断改进，以不断提升三维关键帧动画的技术水平。
参考文献
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[2]黄太红.三维运动仿真的可视化编辑和脚本控制技术的研究[D].北京理工大学,2010.
关键词：三维动画设计与制作；课程教学；教改
前言
在计算机技术的带动下，三维动画技术得以快速发展，为做好三维动画设计与制作，社会企业逐渐提高了对三维动画人才的需求。但优秀的三维动画人才仅掌握理论知识是远远不够的，还要具有良好的实践能力，能够独立完成三维动画设计与制作，但在很多三维动画设计与制作教学中却无法做到这一点。因此，有必要对此问题展开研究，并联系实际情况提出合理教改措施。
1三维动画设计与制作教学中存在的主要问题
1.1教学方式存在问题
自从我国各大院校扩招以后，教学规模不断扩大，原来的精英教育转变为大众教育。尽管学习动画设计与制作的人数在增多，但不少学生只懂得理论知识，很少具有实践能力。这样一来就带来了一系列问题，如动画毕业生无法适应企业工作，很多都要重新学习，尤其是三维动画设计与制作中，不仅需要学生懂得动画知识，还要懂得计算机知识，这样一来就降低了企业的满意度。之所以会出现这种情况，与现代三维动画设计与制作课程教学方式存在问题有关。很多学校在三维动画设计与制作课程的教学中依然采用理论知识教学与实验教学相分离的方式，不少教师错误地认为实验教学是理论知识教学的辅助，所以，很多教师并没有将实验教学作为重点，这样一来就出现了课堂教学效果滑坡，学生学习成绩不高，无法满足社会企业需求的情况。［1］
1.2组织教学存在问题
很多三维动画设计与制作课程教师在组织教学阶段，只是根据教材编排顺序向学生传播知识，也就是先为学生介绍一下与三维动画相关的理论知识，然后针对某点做详细讲解，整个课程均由教师主导，学生被动接受知识，课程结束后多数学生都很疲惫，所学到的知识也很少。
2三维动画设计与制作课程教学与教改措施
2.1注意新型教学方法的引入与实施
为做好三维动画设计与制作课程教学，需要引入新型教学方法。如项目驱动法，让学生参与到项目设计中，转变师生地位，将学生作为教学中心，教师在适当时机为学生提供指导，为学生创设合适的学习情境，将项目目标告知学生，然后将总目标划分成多个小目标，然后划分到各个小组中，让学生带着问题学习与实验。这样学生就会将理论与实践很好地结合在一起，如让学生利用三维技术制作一个属于自己的动画形象，让学生回忆制作动画形象时应注意哪些问题等，逐步深化学生的理解。［2］最后，在实际教学中采用合适的评价方法，不仅要注重期末考试成绩，还要将学生实验课程表现作为评价一部分。
2.2选择合适的教学内容
在开展三维动画设计与制作课程教学时，还应选择合适的教学内容，以确保学生能够掌握三维动画设计与制作的基本理论，并能熟练完成有关软件的操作。为此，还应将理论知识和实践较好地结合起来，以便学生能够较好地运用理论知识解决实践问题，进而为学生后续发展打下良好基础。按照设计思路，可以在实践教学中安排学生完成三维动画的创作，使学生将获得的材料作为素材进行动画编辑。在教学内容组织方面，应以学生职业能力培养为目标，加强对学生快速掌握知识的培养，以便学生能够实现自我学习和自我提高。［3］而三维动画的制作需要多人配合，所以还需将教学目标细分为多个目标，并将每个学习模块的内容细化为多个小“项目”。根据这一思路，可以进行合理的课程内容体系结构的构建。首先，还应完成工程标准的制定，即结合学生职业任务取向完成三维动画制作内容的定制。而结合课程标准，还应完成知识目标的树立，即利用项目引导法帮助学生掌握动画制作的3DMAX理论，并学会运用数据库知识，从而完成动态网页的制作。在学生能力培养方面，还应树立加强学生运用动画开发工具实现动画设计开发能力培养的目标。在工作任务上，应制定使学生利用所学知识完成三维动画设计开发的任务。而在这一过程中，学生不仅能够完成动画基本理论、开发工具等理论知识的学习，还能掌握三维动画设计开发的实践知识，并能更好地实现动画定位，从而得到知识的扩展。为确保学生能够较好地完成这些内容的学习，应将课程总学时设定为90学时，理论和实践各占30学时和50学时，机动占10学时。
2.3做好课程项目设置
想要运用项目驱动教学法开展三维动画设计与制作课程教学，还要做好课程项目的设置。在项目选择上，还应确保项目具有实用价值，并能完成课程知识覆盖。结合这些内容和学生培养目标，教师还应对市场进行就业调查，然后结合职业能力目标进行学生职业需求的确定，以确保项目的设置能够起到加强学生岗位职责培养的作用。为此，教师还应随着市场对人才要求的变化而进行教学内容的更新，并进行相应的能力目标设定。［4］而以职业能力培养为项目设置落脚点，则能在设置课程项目的过程中将知识点和学生需要掌握的部分融入学习过程，进而使学生更好地参与到项目实践中，并得到职业能力的培养。在具体进行项目设置时，还应进行小“项目”的实践操作设置，并在其中引入相关理论知识，进而使学生在具备技术操作能力的基础上完成知识的学习。而采取该种项目设置方法，则能引导学生完成三维动画设计开发能力的逐步构建，进而使学生达到最终的学习目标。首先，教师设置的项目应能完成情境因素的充分利用，从而完成良好教学氛围的营造，进而使学生的学习兴趣得到激发。其次，教师还应以典型三维动画工作任务为例，以确保学生能够掌握该类任务的完成方法。再者，在学生掌握任务方法后，还应进行实践任务的设置，并要求学生通过合作完成任务，解决过程中遇到的问题。在学生完成技术实践知识构建后，则应进行相关理论体系的归纳，以确保学生能够掌握技术理论知识。［5］最后，还应围绕技术理论提出需要灵活运用知识的问题，并要求学生利用自身技术实践经验和所学知识解决问题。能够成功解决这些问题，说明学生已经完成了能力构建。
3结语
在三维动画设计与制作课程教学过程中，可以利用项目设置完成知识面的覆盖，并通过构建项目体系完成新的教学布局。采取该种教学方法，需要始终利用问题进行学生的引导，并利用项目实现学生的驱动，进而更好地体现学生学习的主动性。而学生在学习的过程中，也可以项目为载体进行知识的联想和应用，所以能够避免一味进行枯燥理论知识的学习。从以往的教学实践成果来看，采取项目驱动教学方法能够较好地激发学生学习的主动性，并且能够使学生的综合素质得到提高。
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关键词：场景设计；三维动画电影；艺术
1动画场景设计的概述
1.1场景设计的概念
场景设计是指在动画电影中除了人物角色以外的一切造型设计、包括道具设计。在动画电影中，场景是主宰故事情节发展的重要因素，由于故事情节的不同，场景也会随之发生改变。在动画电影中，场景更是交代角色所处的生活场所、环境因素、故事背景以及故事发生的地点，既能展开故事发展的情节又是刻画人物特定的空间环境。场景设计既要有高度的创作性，更是需要更强的艺术表现性。
1.2场景的分类
动画电影中的场景一般分为室内场景、室外场景和室内外结合的半封闭空间场景。在动画电影中，根据场景美术风格的不同，大体可以将动画电影分为写实风格的、卡通风格的和综合实验风格的动画电影。
2动画电影场景在影片中的重要功能与作用
2.1交代时空关系
动画电影中的场景可以很直接体现画面的空间关系，交代故事所发生的时空关系。场景中的空间关系是情节发生、发展过程中的空间环境，跟叙事结构和内容紧密联系，也称为叙事空间。三维动画电影《阿凡达》的场景营造了美丽的“潘多拉星球”、大森林中的参天巨树、空中飘浮的“悬浮山”、色彩迥异的奇特植物，这些都如同更像是人间仙境中的奇幻花园。这些美丽的三维场景恰当的体现了影片所要表达的真实以及科幻主题，更是交代了时空关系。
2.2营造氛围
动画影片中色彩是最能营造画面氛围的因素，写实动画的色彩把握一般都是归于生活，以生活中的真实色彩为基准在动画影片中完全真实地再现。在迪斯尼影片《狮子王》中，影片刚开始的时候，大量运用橙色与黄色基调来来衬托画面，展现新生命的降临，体现小狮子对这个新世界的憧憬，象征美好事物的开始。
3场景设计的艺术表现形式
场景的成功与失败是衡量动画影片成功与失败的标准，场景在影片中占有一定的地位，尤为重要。场景的视觉冲击力能将观众带入动画作品所表现的的空间环境中，让观众身临其境。下面将从视觉、光影、色彩、空间这四个方面来谈场景的艺术体现。
3.1视觉艺术
在动画场景中，观众可以用肉眼看到的最为直接的画面就是视觉的表现，通过视觉感受可以直接将影片的表现效果传达与观众，观众的满意、不满意；喜欢、不喜欢就可以直接表现出来。因此，视觉上的冲击力是影片给观众的第一印象，尤为重要。动画电影《大圣归来》的场景设计结合了中国传统的民间艺术造型，并在此基础上用现代三维技术进行新的创造，既具有好莱坞大片的气质，又充分展现着中国传统元素。片中通过江流儿逃亡之路，向观众展现了中国的大好河山的美景。场景设计中以简单的造型、虚实相间的变化、色彩丰富的细节变化，运用现代中国水墨画的技术使影片达到了一种奇幻的仙境气氛。
3.2光影艺术
光影艺术也是制作动画电影重要的组成元素，光影构成的明暗关系对于动画场景形象塑造非常重要。设计师只有通过对光影艺术的理解、认识、运用等，才能设计出优秀的。动画场景中光影的明暗变化，光线与明暗关系等等，都给人以不同的视觉心理暗示。比如：强烈的明暗对比给人一种心理上的冲击与不安的感受；画面中有很多明暗比较弱的就会给人一种亲切、温和、融洽的氛围，使人心理上感到舒适与享受；昏暗容易让人感到寂寞、恐惧、神秘以致忧郁；黑到一定程度则会让人感到空虚、绝望、悲凉、虚无缥缈的感觉；反则，大面积的明亮会使人感到轻松、愉快、积极、乐观的感受。因此掌握好光影的特点，合理的协调运用光线，对于我们在动画场景的设计中，能起到事半功倍的作用。
3.3色彩艺术
在动画电影场景中，最为重要的就是视觉上最直观的色彩表现，成功的动画影片必须有好的色彩来衬托，在画面中，选择正确的色彩基调，能使动画场景以及故事定角色具有一定的主题效果，好的动画色彩都可以直接通过视觉传递给观众，与创作者达到共鸣。《功夫熊猫》中“玉皇宫”的色彩，真实地根据古代宫殿的颜色，主要以红色与黄色为基准，成功的展现出影片所要表现的中国古典风格。
3.4空间艺术
在动画电影中动画场景设计不仅是为动画影片营造氛围，更是创造整部影片所处的时代背景、历史空间。在不同的历史背景下，动画制作者所制作的动画场景不同，表现的空间艺术也完全不同。在动画电影《大鱼海棠》中，从画面所展示的场景来说，小桥、福建的圆形围楼和云南、贵州的梯田、似梦似幻的云海、神秘安谧的盐湖等中国典型的人文景观和自然山水被还原到电影画面中，给观众一种身临其境的现场感。影片中场景设计奇幻而真实，火红的灯笼、金灿灿的铜锁、美丽的莲花灯等传统元素，充满了浓郁的中国风情、中式木床、门楣上的对联等细节元素的运用独到而用心，这些的场景元素都展现出了中国传统文化的精髓，影片呈现给观众的是博大精深的中国文化。
4结束语
在三维动画电影制作中，我们不仅要有更需要丰富的角色造型，还需要完美的场景设计，更需要深刻的内涵，这样才能创作出一部出色的、有意义的动画电影。这样的动画电影才会有意义，才会获得更高的价值。动画电影中的场景都是根据影片中所要表现的内涵以及意义来设定的，这样才会更加突出主题，使场景与剧情紧密结合。好的动画场景可以直接表现动画的精神内涵，在动画电影中，场景的表现与动画电影所要表现的内涵式统一的、不可分割的。
参考文献：
[1]孙立.影视动画视听语言[M].北京:北京海洋出版社,2005.
[2]刘立勤.绘画色彩形式纵横谈[J].贵州民族学院学报•社科版,1982(2):7.
相信大家都看过“喜洋洋与灰太狼”这部动画片吧，而且其中懒洋洋的造型一定让大家印象深刻，难以忘记，那个类似大便的造型让大家深刻的记住了懒洋洋，也深刻的记住了“喜洋洋与灰太狼”这部动画片，还有“樱桃小丸子”，该动画片之所以能够在中国盛行，很大程度上是因为樱桃小丸子那短短头发的造型，深入到了观众的心中，造型设计之所以这么重要，是因为它可以让动画增添活力。尤其是在三维动画中，造型尤其重要。还有“大风车”这个综艺节目，其中金龟子以及毛毛虫的角色，让许多小朋友大为感兴趣，很大程度上是因为，观众对其造型的记忆非常深刻，而且也感到非常有兴趣，小朋友都是好奇的，当他们看到主持人头顶上顶着一个类似虫子的造型时，他们会感到非常的神奇，为什么，人们可以设计出这么有趣的造型，尤其对于小朋友来说，他们非常喜欢可爱的东西，对一些可爱的小虫子也有着极其的好奇之心，所以好的造型不仅可以为动画增添人气，还可以吸引人们的眼球。
二、造型可以激发起观众对三维动画的兴趣
当一个好的造型出现在一部动画中时，无疑是一个点睛之笔，当你所看得造型都是平淡无奇时，你会顿时提不起看这部动漫的兴趣，而当你在看一部动画的造型时，如果你觉得其中的造型都设计的非常合理，非常能够体现人物形象时，你会感觉在看这部三维动画时非常地舒心，而且你也会顿时对这部漫画很感兴趣，就好比懒洋洋那大便的造型，你第一眼看上去的时候，会被这个造型所吸引，你会在心里想为什么一个动漫会设计一个这样的造型，用意何在，当你想到这里的时候，你就会想继续去探究这部动漫，深刻去了解这部动漫，从而对这部动漫产生浓厚的兴趣，所以所造型可以激发观众对三维动画的兴趣。
三、角色造型在不同风格的动画片中有着极大的影响
展现动画风格的最好的办法是展现出其中的角色造型，就比如名侦探柯南，其中柯南的造型既让观众感到非常的帅气，有符合漫画的风格，还有他那戴着一副眼镜的造型，更加的让人印象深刻，在我们现如今的社会，你只要一看到戴着眼镜的人，你的第一感觉就会想这个人一定是很有文化，而柯南在这部动漫里恰巧要展现的是他有智慧聪明的这一人物造型形象，所以造型可以充分的展示该部动画片的风格，从造型设计我们就可以看出这部动画，是想要展示快乐的动画风格，还是搞笑的动画风格，或者是悲伤的动画风格，还有“怪物史莱克’史莱克在里面的造型更是让观众印象深刻，他在里面一个绿色的类似面具一样的东西，将他的想要帮助其他人的疯狂的形象展示的淋漓尽致，这一造型更是和以往其他的造型不一样，以往动漫或者电视剧里面男主角的造型都是非常帅气的，但是怪物史莱克里男主角的造型是非常奇怪的，这样的造型会让观众有不一样的感受，这就好比给这部动漫做了一次大手术一般，进行了一次新鲜的大换血一般，这样的一个造型不仅让这部动漫有焕然一新的感觉，还使得这部动漫变得非常的出色，所以说一个好的造型对三维动画有着极其重要的影响，甚至是决定这这一部动漫的好与坏。
四、结语
关键词运动重用 三维角色 计算机动画 人体动画
abstractthis paper introduces a prototype system called panpan to retarget the existing bvh human motion data to new three dimensional characters. this makes it possible to control the motion and deformation of 3d characters easily by selecting a specific human motion from the human motion library. we can use this system to control new 3d characters to create novel animation effects using existing bvh data.
key words motion retargeting 3d character computer animation human animation;
一、引言
在近十几年里，计算机动画技术得到了突飞猛进的发展，以动画卡通、网络游戏、手机游戏、多媒体产品等为代表的动漫产业是21世纪知识经济的核心产业，被称为21世纪最有希望的朝阳产业，这场“后现代产业浪潮”不仅给全球经济战略结构带来了根本性转变，也为进入新世纪的中国经济创造了一次千载难逢的历史发展机遇。
但是，目前的动画技术还远没达到理想的地步。计算机辅助二维动画具有制作相对方便、制作成本低、对制作和运行的硬件环境要求较低等优点。但是由于传统的二维对象缺少显式的三维信息，使得自动生成好的中间帧画面非常困难，比如在变化过程中，特别是那些非平行于画面的变换，引起的起各帧画面之间对象的对应问题、剪影轮廓的变化问题、各个部分的自遮挡问题、保持形状比例和体积问题等等，都是研究者们一直试图解决的难点问题。
计算机动画之所以有那么强大的表现能力，各式各样逼真的模型扮演着举足轻重的地位。这些模型大多由独立的动画软件，如3dsmax、maya、softimage等进行设计。怎样给一个静态的模型赋予生命力，并让它动起来一直是图形学研究者感兴趣的研究课题。三维动画制作系统中，使用关节骨架控制三维动画角色已非常流行，动画师可以非常容易地设置和控制三维角色关节进行动画控制。但是准确地控制三维模型的变形和运动使其符合实际的物理规律，特别是想要达到实时的要求，难度很大。一种解决方法为采用自动角色动画。角色动画动包括骨骼动画和顶点动画。骨骼动画把整个人体按生理结构分为许多部分（图1－2）， 每个部分都有自己的几何形体，然后再用数据结构把所有的部分合理地组成为一个有层次的整体，例如，上臂连着前臂, 前臂连着手。骨骼动画与顶点动画相比，占用空间小，因为它不需要象顶点动画那样要存储每一帧的各个顶点的数据，而是只需要存储每一帧的骨骼的数据。骨骼的数据量与顶点的数据量相比，要少得多。所以骨骼动画有很多优势，不管是在游戏、电影动画还是虚拟现实中，生动逼真的动画（人、动物等）会使之增色不少。当然骨骼动画处理技术难度也很高，它需要解决的一个重要的问题是：如何得到和模型相关联的骨架？
本文研究了把现有的人体运动数据重新定向到新的动画角色对象上。通过这种方法,动画师能够利用现存的bvh人体运动数据去创造新的动画。动画角色对象常被赋予复杂的非刚体运动方式以达到夸张的效果，我们实现了三维角色的自动绑定，使之能做到局部的非刚体变形描述。若要生成新的动画，只需要从动画库中选择用户所需的人体运动，便可方便地控制新的三维动画角色的运动和变形。人体的运动数据可以来源于运动捕捉，也可以从现存的动画和影片视频中通过图像处理和计算机视觉的方法来获取。基于这些素材，我们可以得到运动的素材库，作为动画师创作新动画的来源，从而丰富动画产品的多样化和体现制作者的创造性思维。在如今的计算机动画中，建立模型的过程已经变得比较简单。但是如果要让模型动起来，还需要人们手动去嵌入骨架，并且定义骨架驱动表面皮肤的每一个细节。这个复杂繁琐的过程只能由专业的动画师来完成，对于一些初学者来说是可望而不可及的。我们实现的系统可以让一个静态的模型可以根据给定的运动数据进行所需要的运动。整个过程由程序自动实现，不需要人手动来操作它。这样的创新使它能够表现更加复杂的动画，因此不仅能够为专业动画师所用，而且让初学者也能体验到自己设计动画的乐趣。
二、相关工作
在骨架提取方面，已经有很多自动生成骨架的方法。①②③baran等的pinocchio系统创造性地提出了骨架嵌入的方法。在自动角色动画方面，骨架嵌入比骨架提取要好的原因是对于复杂骨架的角色，骨架提取可能会产生不同的拓扑结构，这就让使用者很难将原来有的骨架运动数据运用到其中来。虽然可以通过附属肢体模板来鉴别复杂的附属肢体，但是由于拓扑结构的复杂性，自动生成时也会产生各种不同的误差。骨架嵌入相对于骨架提取的另一个优势就是它能够在骨架中定义角色所需要的很多的结构信息，这是在提取的纯几何骨架图中难以得到的。
几乎所有的网格变形技术，无论是基于表面的还是基于体积的，都可以用来作为基于骨架运动动画中的对表面进行蒙皮。④⑤不幸的是，到目前为止，这些方法都不能实现实时的动画。baran等的线性混合蒙皮（lbs）具有简单高效并且能够利用gpu进行运算，并可以根据骨架进行子空间变形等优点。虽然在质量上的不能够达到很好的效果，但是它仍然成为在实践应用中最常用的方法。所以我们的系统采用该方法。⑥
三、原型系统设计设计过程
对于输入的三维角色模型，我们首先嵌入骨架，然后通过定义骨骼运动对表面网格上每个顶点的变化的影响权值，将表面皮肤依附在骨骼上。对于不同的角色，我们建立不同的罚函数去惩罚那些我们不期望的骨架嵌入方式。基于样本用支持向量机的方法求得最大边缘解，然后对不同罚函数赋予不同的权值。用人工智能中a*启发式的方法在指数级的搜索空间里加速寻找最优的骨架嵌入方式。在蒙皮阶段用热扩散方程的方法去计算骨架运动时每一块骨骼对表面网格上顶点的影响权值。据骨架的变化情况，插值计算出骨架的“蒙皮”模型的各个顶点的位置变化。对于某个特定骨骼，“蒙皮”模型的顶点变换矩阵＝初始姿势的变换矩阵的逆×姿势变换后的矩阵。另外还要考虑到一个顶点可能受多个骨骼运动的共同影响。
1.骨架嵌入
由于骨架嵌入需要将骨架重新定义大小和定位使得它能够正确的嵌入到模型当中，所以它能公式化为一个优化的过程：计算关节点的位置和朝向使它能够更好的适合于给定的模型。但是这个优化是一个三维空间的问题，所以连续优化的方法是不可行的。因此可以建立一个用顶点表示潜在关节点，用边表示独立的骨骼的图来简化优化问题。建立这样一个图是具有一定挑战的，因为我们可以用未知数量的顶点和边来表示相同模型的关节和骨架。我们在近似模型垂直等分的平面上建立中轴面，并且建立圆心在中轴面上的圆的一个特定的集合，将这些图的圆心连接起来形成一个图。然后使用自定义的离散的罚函数来最优化的骨架嵌入这个图。为了帮助优化，在给定的骨架中可以包括一些关节点的额外的信息。比如说对称的部位应该以相同的名称命名，又比如如果一个关节被命名为脚，那么就表示它应该事在模型中位置最低的一个关节。由于定义的罚函数是独立于具体的模型的，所以并没有减弱它的通用性。
2.简化骨架
前面的步骤建立了几何图g=(v, e)来表示骨架，我们需要将它嵌入到我们给定的骨架当中。给定骨架原先是以有s个节点的树的形式给出(在一般人形的骨架上会取s=18)，但是如果这s个节点没有经过简化，嵌入的优化过程是很难处理的。因此我们需要一个简单的骨架，所以在嵌入骨架之前，需要将骨架简化。所有的自由度为2的关节都将被除去(比如说膝关节）, 关节两端的骨骼块被连在一起。简化后的骨架将会只有r个连接点。那么骨架嵌入以后缺少某些必要关节的骨架怎么让角色动起来呢？我们根据未简化骨架上关节在整条边上的比例，重新计算出该关节在简化骨架上的位置，然后插入到骨架中。在我们的系统中，简化的骨架中r＝7。简化后的结果就是我们可以将简化的骨架嵌入到系统中以最小化罚函数惩罚的对象。否则这样的工作是很难实现的。
3.离散的嵌入骨架和优化
一般不可能计算离散的嵌入方式时使罚函数最小，因为嵌入的数量是指数级的。但是可以用类似分支定界的方法在问题的解空间树t上搜索问题解。我们使用这样一种方法：首先根据部分嵌入的下界估计保存优先级队列。然后在每一步，取出在队列中最好的部分嵌入，将它展开，与下一个关节进行计算，然后将结果保存在队列中。所以，第一个被完整展开的嵌入就是最好的嵌入。为了加速算法并且尽可能少的占用内存，如果部分嵌入有一个很高的下界，那么它将被立即拒绝并不在嵌入到队列中。虽然这种算法在最坏的情况下依然是指数级的，但是在我们测试实际情况它都是很快的。
在骨架嵌入前将骨架进行了简化，省略了很多的关节，比如说膝关节，但简单骨架嵌入以后，要让角色真正的动起来，还是需要重新插入这些关节。在这里可以通过按比列分割骨架图中路径最短的边来得到。我们希望嵌入后的骨架能够很好的满足角色的形态比列，但是，有时候骨架并不能很好的适应我们的角色。同时，一些小的被忽略的骨骼块并没有被赋予正确的朝向。骨架优化的过程就是为了解决这些问题的提出的。
4.蒙皮
我们的角色和嵌入的骨架在将皮肤依附到骨架上之前是没有任何关联的。骨架并不能够驱动角色运动。因此我们需要指定骨架运动与角色表面网格变化之间的联系。虽然在这里我们可以用很多的网格编辑技术来进行网格变形，但是我们选择标准的lbs方法：假设表示网格顶点j的坐标，表示第i块骨骼的变形矩阵，表示第i块骨骼对第j个网格顶点的变形权值。lbs把j变形后的位置表示为。我们的目标就是找到每一块骨骼变化对所有顶点的影响权值。我们所期望权值有以下几个特性：首先它应该与网格的大小无关，其次权值的变化应该平滑，最后关节间两块骨骼的移动宽度必须与关节到表面网格的距离成一定的比例。即使有一个方案能够得到权值使得骨骼能够满足这些特性，但是它们很可能失败因为他们忽略了角色的的几何学特性。作为代替，我们用热平衡原理来寻找权值。假设我们把角色的体积认为是一个不占容积的热导体，然后我们强迫骨骼i的温度为1，而其他骨骼的温度为0。当热平衡以后，我们就可以把表面上每个顶点的温度值作为该骨骼对它影响的权值。
四、实验结果
盼盼动画系统设计时主要依照三个标准：① 广泛性。适应于尽可能多的模型。对一些结构比较特殊，或者会产生歧义的模型能够尽可能的正确嵌入骨架。②质量。关键在于蒙皮的技术，让表面皮肤能根据骨架运动驱动正确的位和形变，以期与视频游戏中的模型相媲美。③ 性能。运行在大多数的家用计算机上。 在盼盼动画系统里对采用的模型进行了一些简单的限制：模型必须是全封闭的，并且是以最自然的姿势站立，这样能大幅度的提高骨架嵌入的准确性。当然模型需要是一个有四肢能被嵌入人体骨架的。
图3为盼盼三维角色动画系统的一张截图画面。系统主要包括模型选取、bvh运动数据选取、运行、视图操作、工具条等功能。该系统的运行环境为英特尔酷睿双核cpu，主频为1.73mhz，内存为1gb。因为盼盼动画系统是单线程的，所以双核的cpu几乎没有什么影响。测试发现，计算的主要消耗花费在分离过程中距离场的计算上。
五、展望
虽然盼盼动画系统在人体动画领域取得了一定的进展，但是它依然存在着不足，限制着它的应用范围。在技术方面，建立骨架图的时候可以用椭圆来建立初始骨架图。在应用方面，首先它的蒙皮质量在某些地方还可以改进，可以通过在骨架上自动蒙皮的技术来提高质量；其次，它的骨架中的关节与一般人体的关节有出入，不能由一般人体骨架运动的数据来驱动，这样就不能很好地利用网络上大量的表现复杂运动的运动数据。另外，盼盼动画系统依然不能够表现手部动画、脸部动画这些需要细节的动作。如果能在后期中加入这些方面的应用，一定能够得到更为广泛的应用，并且大大减少人体动画开发的整个周期。
注释
①liu p, wu f, ma w, liang r, ouhyoung m, “automatic animation skeleton using repulsive force field”, proc. of pacific graphics’2003, pp. 309-413.
②teichmann m, teller s. “assisted articulation of closed polygonal models.” proc. of computer animation and simulation’98, pp. 87-102.
③katz s, tal a, “hierarchical mesh decomposition using fuzzy clustering and cuts”, acm transactions on graphics, 2003, 22(3): 954-961.
④wade l. automated generation of control skeletons for use in animation. phd thesis, the ohio state university, 2000.
⑤baran i, popovi? j, “automatic rigging and animation of 3d characters”, acm transactions on graphics, 2007, 26(3):72.
关键词：三维动画；路线；工程设计；有效运用
电子信息时代，计算机硬件技术以及计算机三维图形软件逐渐发展成熟并得以充分的利用。加之现代的数字化手段以及现实场景模拟技术的不断应用，使得计算机三维动画技术在国民经济发展的各行各业得以广泛应用，尤其是在现代工程设计的中作用突出。通过三维动画技术的应用，我国现代工程设计可以利用电子数字画等技术使得工程设计的程序更加简单，大大解放了繁重的人工劳动。同时对于能更深入的完善工程设计方案来说更是意义重大，进一步提高工程设计的水平。在现代工程设计领域里通过利用好数字化虚拟技术以及其他的新技术，可以将工程技术同审美艺术完美融合在一起，并且能够在三维动画技术的指导下实现空间的平面、立面、三维模型的空间展示，给人们以直观的空间感受，呈现出最好的现代工程设计成果。
一、三维动画技术的概述
三维，其实就是指的三维图形。我们平时所提到的平面当中的三维图形，其实就是计算机当中显示的3D图形。跟现实世界不同，三维空间是有真实距离空间的，而计算机通过各种软件进行演示显示的3D图形，目的就是让人们一眼看去就像真的一样。通常来说，人类的视觉会有一个共性，那便是近大远小，这就会在视觉上给人们形成一种立体的效果图。尽管我们所用的计算机屏幕是平面二维的，但是通过使用时可以让人暂时达到一种视觉上的错乱感，这就是我们所想要真如实物般的三维图像，也就是我们所提到的将二维的计算机屏幕感知为三维图像。总的来说，计算机三维动画是以计算机动画的制作软件及硬件应用为主的，决定着整个的计算机动画技术的水平。为了达到不同的立体和三维图像效果，目前的计算机动画制作软件很多，因为不同的计算机动画软件以及硬件都有各自的应用功能，可以呈现出不同的动画效果。但是，即便是软件制作有所差异，其实三维动画的基本应用原理都是一致的。
概括来说，世界上比较著名的三维动画软件主要有法国TDI，加拿大Alias，美国Wavefront（NURBS），3DSMAX2.5，TrueSpace，Lightscape，Lightwave3D，MAYA等等。而在硬件方面，考虑到计算机三维动画应用的主要目的是为人们呈现出更加逼真的图像和画面，因此就一定会应用到矢量的计算，这就要求计算机动画技术的具体应用不仅要有专业的计算机CPU、内存，还有过硬的专业级显卡作为计算机硬件运行的支持。由此说来，计算机三维动画的制作其实是结合人脑与电脑的一个运行程序，要求人脑和电脑要共同配合，一起促进三维动画的图像展示更加生动逼真。三维动画的制作过程中一般是人脑会根据所要制作的内容设计出一套应用程序输入到电脑，电脑这时候就会根据输入的数据进行分析、计算以及整合生成一套计算机独有的内部语言，最后为人们呈现出想要的动画设计效果展示。
二、三维动画技术在现代工程设计中的运用
在路线工程设计当中，三维动画技术主要是用作设计方案的表达上，通过利用三维的动画设计可以给客户带来非常直观生动的体验和感受，图像以及数据更具有条理化，让他们可以有直接的了解和分析。
在三维动画的展示当中还需要用到三维虚拟技术，这是现代工程设计中非常重要的应用技术。主要的流程是计算的相关操作人员在计算机上建立三维的虚拟模型，并且借助三维虚拟的计算机软件实现人机共享的界面交互效果，一次来完成动态实时的交谈，并且及时完善和改进三维的动画技术方案。也就是说，三维虚拟技术可以逐渐取代传统设计中的草图绘制，并且使得设计图纸的设计以及绘制更加的准确、清晰，利用各种的计算机软件可以将人脑的构思通过电脑屏幕展示出来，形成人机互动的技术方案创作机制。相对于传统的路线方案以及设计图的设计来说，三维的动画设计以及虚拟技术可以使得设计的过程更加简便以及精准，减少了因为人脑的失误带来的设计不精确等问题发生，而且三维动画技术所设计的路线图像更具有逼真的效果，使得设计的方案更具有不可比拟的优越性。
三、三维动画技术在路线工程设计中应用的发展趋势
在我国，现阶段的路线工程设计更加复杂多变，对于工程设计的要求更加的趋向于多角度、多视点、实时动态检测，并且要求路线的的所有相关数据都要与地形图数据连接，实现路线工程设计的集成化、一体化。路线工程设计当中已经开始应用三维动画设计，但是考虑到路线的工程设计是一项比较复杂艰巨的工程，而三维动画技术的进展依旧十分缓慢。如果发现三维动画设计发生偏差时，要重新修改设计方案，这就意味着有关的数据、信息、流程都要从头开始。但是部分的路线工程设计预留的时间比较短，而给工程设计人员带来了困扰，无法按照原定的设计进行充分的三维动画的应用设计，致使路线工程设计的质量大打折扣。因此，在路线工程设计的三维动画技术应用时，不仅要不断探索出更加方便、快捷、实用的计算机三维动画设计方案，而且还要最大程度的保证三维动画设计方案的合理性和科学性。另外，要最大限度的保证工程设计消耗在电脑程序上不必要的时间，避免可能会因为工程设计技术的不科学带来的失误，这是保证路线工程设计中三维动画技术应用的重要举措。
传统的路线工程设计比较落后、多是采用二维的动画效果进行设计研究，使得图像展示效果不是很理想。但是三维动画技术在路线设计中的应用，会弥补二维设计的不足，使得图像的展示成果更生动、具体、直观，很好地为人们提供了更为真实的动态展示图像。通过在路线工程设计当中运用三维动画设计技术，可以使得路线设计更为精准，减少因为工程技术带来的设计失误，在今后的路线工程设计中三维动画技术一定会得到更加广泛的应用。
结语：
综上所述，我国现代的科学技术的不断应用，尤其是计算机三维动画技术有了长远的进展，被大规模的运用到现代的路线工程设计当中去。相比二维空间技术，计算机的三维动画技术更具有立体感和饱满感，通过计算机软件的开发设计和硬件的升级更新，可以使得计算机的三维动画图像更加的富有生命力。我国的计算机三维动画技术应用历史比较短，因此在现代工程设计当中的应用还存在一定的不足之处，需要引进国外先进的应用技术进行我国工程设计上的创新，只有这样才可以使得我国的现代工程设计进入到一个全新的层次。
参考文献：
[1]董丽娟.三维动画技术在路线工程设计中的应用研究[D].吉林大学，2008.
[2]周飞，孙超.论三维动画在产品设计中的运用和价值[J].艺术科技，2013，05：179.
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