论三维技术的设计学网络互动方法

1三维技术的互动设计方法

1．1设计流程要点分析

三维网络教学素材制作要点是先要根据教学内容需要获取相关模型不同角度的平面图片，然后对其进行三维建模，模型建立以后对其赋予纹理，材质和色彩，然后把模型放置在场景中，这时可以根据需要对模型设置相应的动画，然后运用软件中的虚拟摄像机进行拍摄，生成动画视频文件(如图1)。在设计学科中应用三维动画展示最多的是建筑设计、服装设计、工业设计等，恰好MAYA软件主要是偏向于影视制作，对于各种场景和人体的动画制作更加突出，可以根据不同专业方向的需求制作出合适的模型，按照不同需求对模型赋予材质和色彩，使其具有和实物基本一样仿真的纹理效果，最后根据视觉需要对模型进行动画设计，调整好虚拟摄像机的各项参数和场景灯光，对运动的虚拟模型进行拍摄，获取一系列相应的图片和视频文件，然后在后期软件中进行编辑，由于生成的文件太大，需要进行一定的压缩才能实现网络教育资源共享。

1．2设计步骤及方法

(1)根据设计学课程的专业需求和课件内容，搜集相应的图片，最好是多角度的，或者根据事先设计的思路手绘出大体的图片。(2)根据平面参考图片初步绘制底稿，然后建立三维模型，在设计学科各专业中应用到的模型多数是建筑或者精细零部件，因此基本都要进行细节刻画，这时将基本模型导入Zbrush进行细节刻画，然后再导入到MAYA软件中。(3)对整个场景和灯光进行一个合理的设置，然后给模型赋予形象的材质和灯光，使模型具有真实的材质效果。(4)根据人的肉眼对视觉的分辨度，我们将动84画的帧数设置为24帧每秒，这样可以达到一个最佳的观看效果，事先在时间轴上找出关键帧的位置，然后再把对象和整个场景进行动画设置。(5)对模型的灯光材质和色彩设置完毕以后，设置动画场景中的摄像机，调整其运动和路径的各项参数，以达到多角度更清晰的拍摄。(6)设置好的动画，检查后进行渲染输出设置，这里应该注意文件的格式和名称，渲染器和渲染范围的选择，经过渲染的图片将保存到指定的目录。(7)在后期制作软件中进行字幕设置，事先用录音设备录制需要的语音，并添加到时间轴上，渲染输出视频文件。(8)由于输出文件太大，这里用Flash软件进行压缩，调整好适合上传到网络服务器的视频文件，生成最终的视频并上传到网络服务器，实现教学资源共享［4－6］。

2三维动画在设计学中的几个制作难点分析

这次研究任务是利用MAYA软件建立设计学中常用的模型，然后根据需要制作出生动、形象的互动媒体，经过优化的视频文件最终上传到网络上让学生在电脑面前能共享教学资源。下面主要阐述了工业设计中的曲柄摇杆运动机构、相机模具、以及服装的虚拟设计中的要点和需要注意的几个细节问题。

2．1曲柄摇杆机构的动态演示

这种机构是工业实验室中很多大型仪器内部机器的运动原理，这种机构的核心是曲柄和连杆的连接运动，首先需要分析这种机构是由基座、曲柄、连杆等附件构成的。建模时要参考机器图解，把每个机器的相同构件建立模型库，个别不同的单独建立，这样用的时候可以分类挑选，这种机构关键的地方在动画演示，和其他模型的动画技术不同的是它的构件协同运动要以物理原理为基础，在动画演示时根据不同需要在模型库中挑选出来，通过渲染生成演示的所需效果［7］。

2．2相机模具的三维仿真

相机模具设计主要分以下几个主要步骤，根据铸造理论，物体在温度逐渐下降而凝固的过程中体积会缩小。因此在进行模具设计时，必须考虑材料对零件大小的影响，通常的做法是根据材料的特性适当加大参考模型的尺寸。这样在元件成型后会略有收缩，最后生成的零件才能达到设计要求，因此在尺寸设计上比实物要稍大一点，注意要建立凸模和凹模两个零件模型。相机面壳模具采用直浇注系统，浇注系统可分为直浇注系统和横浇注系统，由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。最后创建铸模零件，铸件完成后，可以将创建的模具体积块、铸模零件等沿着指定的方向和距离展开，以便清晰地显示模具型腔和型芯系统的结构。通过MAYA软件我们建立了模具所需部件的三维模型，并且实现了多角度动画演示［8］。

2．3三维服装设计及展示方法

在这里三维设计和模拟的目标是开发一个人机交互的图形环境，并且根据织物的特性和生产过程模拟人们的行为，按照自己的想象画出与成衣一样的效果。三维设计不仅能做到所见即所得，还能让模特穿着你设计的服装在T台上行走，而且衣服、头发受虚拟重力、空气阻力、风力的影响，可将任何布料纹理图片贴到设计的三维服装上观察效果，在整个设计过程中几乎不用手绘。MAYA软件中有自带的布料和毛发模块，为虚拟设计提供了便捷的平台，将围绕人体所建的衣服模型转为布料进行仿真［9］。制作主要方法如图2所示。

3三维软件在网络互动教学中存在的问题

3．1存在的问题

基于设计学科专业在教学实践中的模型多是有待于开发和研制的，因此很少有可供建模的物体图片供于参考，建模的第一步也是依靠设计者的想象绘制出的各种角度的草图来大概完成，然后再一步步修善的，这样就会浪费很多的前期建模时间。这里设计者的思路决定大概建模的方向，根据草图建立的模型反过来指导设计者的作品进一步的完善，两者是相辅相成的关系。立体模型的运动模拟会发现许多靠人的大脑无法想象出来的问题，只有用三维动画的方式加以演示才能弥补人脑想象不足的地方。

3．2解决思路和方法

(1)在建筑设计上，由于教师对于建筑设计的基本知识不是很了解，因此单从审美角度出发建立的三维模型不一定一开始就能够投入到实际生产当中去，这里还要考虑很多的建筑结构原理，因此需要和这方面的专业人士加强沟通和交流，才能不断提高制作出优秀的用于建筑设计课程教学的作品。(2)在工业设计方面我们的作品很多是用于申报专利的，因此没有现场的多角度照片用于建模时候的前期参考，这就要求教师队伍紧密配合，加强手绘的本领，这样为三维动画的最初建模提供好的条件，节约后期的人力和时间成本。(3)另外三维动画制作过程也是一项繁琐的程序，从最初的选材、建模、材质编辑、场景设计、渲染输出等各个环节都需要不同教师协同工作，合理分工，这样既能加快课件制作的速度，又能够找出局部问题及时加以解决［10］。

4结束语

通过对交互软件制作技巧的深入分析，研究了三种设计学教学软件的制作方法，并制作了互动视频，解决了人机互动的问题。计算机图形学在建筑设计、服装设计、建筑装潢、工业设计、造型设计等领域得到广泛应用。在课堂上随着三维技术在各个专业覆盖面的推广，应用更具有视觉冲击力的三维动画的视频互动教学正在逐步取代传统的板书模式，我们尝试了建筑效果图的制作和工业模型的动画演示，这些都在产学研方面取得了很好的预期效果，相信三维技术在网络互动教学中的广泛应用会向更多的专业展开和深入进去，未来的信息教育将会更加精彩。

作者：高树清 张亭 单位：天津美术学院 设计与新媒体艺术实验教学中心

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