浅谈3D技术的应用Word下载.doc

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关键词：

3D技术特性虚拟现实

一、什么是3D

3D是three-dimensional的缩写，就是三维图形。

在计算机里显示3d图形，就是说在平面里显示三维图形。

不像现实世界里，真实的三维空间，有真实的距离空间。

计算机里只是看起来很像真实世界，因此在计算机显示的3d图形，就是让人眼看上就像真的一样。

人眼有一个特性就是近大远小，就会形成立体感。

计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。

基于色彩学的有关知识，三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色，而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。

这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。

比如要绘制的3d文字，即在原始位置显示高亮度颜色，而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓，这样在视觉上便会产生3d文字的效果。

具体实现时，可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字，只要使两个文字的坐标合适，就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字。

二、3D技术在影视广告中的应用

3D技术在影视广告中的应用，最广泛的就是3D电影。

近年来，越来越多的3D电影层出不穷：

《阿凡达》、《地心历险记》、《3D版泰坦尼克号》等等。

《泰坦尼克号》作为上世纪最成功的影片之一，许多经典镜头让观众念念不忘，这在很大程度上得益于他对电脑动画的大量应用。

以传统拍摄方式来说，这部影片的最大困难莫过于必须制作出能“展示巨轮及船上2000多乘客的全景镜头”，而用电脑特效。

只需作出轮船模型，用三维动画来制作出海水和人物并进行画面合成就可以了。

《泰坦尼克号》中我们看到了工作人员利用数字化技术制作出虚拟数字海洋。

在海洋中我们看到了跳跃的海豚，飞翔的海鸥，漂浮的冰山。

闪烁的星空等。

我们眼中的一艘巨轮“泰坦尼克号”实际上也不过是一个十几米长的模型。

在上面走动的人群都是通过技术手段赋予他们以真实的形体姿态与动作的“数字人”，这些虚拟的现实让我们真假难分。

这种按照模型生产出的真实，已经远远超出传统电影美学中的真实。

通过《泰坦尼克号》，我们真正感受到了其中的美：

场景美、情节美……它确实带给了我们全方位的美感，虽然这些都不是真实影像的再现。

它的成功也让我们相信电影的重新定位。

电影变成了这样一种艺术：

需要借助装备精良的技术，从物理、心理、甚至生理诸方面，全方位的冲击人的视听感受，电影必须最大程度地展示自己的美学特性。

这是一个视觉媒体的时代，电影在这样的一个时代中应该感到生逢其时：

这是一个高科技的时代。

新的科技手段允许电影向真实性的极限挑战，允许她创造新的银幕奇观，最终带给人们审美上的愉悦。

　　在电影《美梦成真》中最先登场的是一场从世界上最高的瀑布，位于委内瑞拉的天使瀑布，一跃而下的特技。

特技演员杰克兰布德（JakeLombard）从高达3212呎高（约81.6公尺）的悬崖上纵身下跃，十八秒后拉开隐形降落伞，再经四秒落地。

观众在看到这幕时，就可以了解克理斯在死后，能够从心所欲、完成任何他想做的事。

他能飞翔。

这就是特技和视效共同打造而成的神奇世界。

而这还只是《美梦成真》运用特技呈现故事的其中一个例子而已。

这些令人叹为观止的特效画面要归功于艺术大师。

他们一次又一次地加工处理，使克理斯死后的世界呈现出现实与虚幻并陈的效果。

他们将平面的绘画（2－D）转化为立体的影像（3-D）的工作，视效工作小组将冰河国家公园的地形及地表形态制作成图。

这种创新的激光雷达乃是根据光学（light）和雷达（radar）技术沿生发展而来。

激光雷达技术的出现使得工作人员得以在极短的时间内，绘出上百亩土地的圈表，并加以摄影。

这种运用雷达侦测的尖端科技可以提供视效设计的工作人员足够的资料，作为重现摄影机移动和镜头变化的参考。

据此，他们可以在布满橘色球体的毛片画面上，更进一步制作出3D的效果。

这些拍片现场散满一地的橘球是用来作为激光雷达扫描的基准点。

三、3D技术在游戏中的应用

网络给人们带来了越来越多的生活享受，玩游戏是人们消遣的一种选择。

随着技术的不断发展，3D游戏已经成为主流。

它不仅在视觉上夺人眼球，还给人带来了不一样的娱乐效果。

1.游戏性

游戏最重要的是什麼当然是要好玩!

游戏使用3D技术,在游戏性（Gameplay）上有相当重要的地位.游戏性是什麼就是一连串有趣的选择（引用自GameArchitectureandDesign中文译本p.56电脑玩家出版）.简单的说,就是3D技术能让游戏产生更多"

有趣选择"

的可能性.因为3D即时运算,可以让许多2D技术做不到的事能实现了.

Pre-Render的游戏其实还是算2D,游戏性的可能性本身并没有因此而提升.但即时3D就不同了,游戏性有了大幅度的提升,游戏可以做到让你在场景中自由的移动,旋转视角,除了更有身历其境的感觉之外,对於操作的角色和场景,及怪物等物件之间的关系,也是一种全新的体验,例如现在大行其道的第一人称射击游戏就是一个完全需要使用3D技术的游戏类型.当然在2D的时候也是有些游戏做得类似这样的视角（像是辟邪除妖系列的RPG）,但是移动的感觉是完全不同的,我想我们都同意CS绝对武力在2D时代是无法发展出来的.

其他类型的游戏也都因为3D技术也都有全新的游戏性出现了,例如科幻即时战略游戏《万舰齐发》（Homeworld）,能让你在宇宙之中真实的看到整个舰队充斥著整个空间,而不只是在地面上战斗.

2.视觉呈现

先看Pre-Render的游戏,虽然骨子里还是2D的产物,可是因为Pre-Render可以快速产生同一个物件的多种视角及动作,所以角色的旋转和动作可以做得更流畅及更接近真实.

而全3D的游戏可能性就更多了,如果游戏性需要,在游戏中可以自由的旋转移动,场景之中的各种物件也都可能会自然的动作,视觉上让人更有身历其境的感觉,游戏的情境更能让人融入其中,更加的让人相信他就是在这个世界之中,享受这个世界带来的乐趣,这不就是游戏的目的吗！

3、技术上的改变

从2D游戏到3D游戏的发展,对於美术人员来说,是一场巨大的转变,在2D游戏的时代,美术人员需要做的是先在纸上设定,进入电脑画好2D的图稿,转换成程式能使用的规格和格式就好了（当然最后是在游戏中实际测试及修正）.

但是3D美术人员需要的技术不但包含原来2D美术人员需要的在电脑中绘制2D图稿能力,还需要3D软体的操作能力,那是完全不同的领域,是一个相当高的门槛,而且即时3D游戏和程式上的连结会更加密切,不只是在Polygon数量上的节省问题（当然光是这个问题就和只是建构一个美丽的3D模型完全不同了）,还有许多动作上,特效上等等与绘制2D图形完全不同的技术.

四、3D在教育中的应用

就我们目前的教学来看，许多的实验受到实验场地，实验设备，教学经费等各种因素的限

制，导致目前实验课程开设不足，学生的动手实验能力，知识的综合运用不强，只有理论没有实践，理论与实践脱节。

Web3D使学生使用模拟实验仪器进行装置实验，在满足实验要求的情况下，保证学生独立完成实验，对实验的体会更加的深刻。

目前，我国很多高校针对教学实际，开发出适合自己教学的虚拟实验室。

山东理工大学的葛文庆设计的基于Java3D技术的工程制图课程虚拟实验系统实现了对实验影响因素的参数化控制和图形投影变换方法的控制，可帮助学生建立正确的形体概念、投影概念，易于对课程难点内容加以理解。

可有效地克服传统工程制图实验教学的缺陷，有利于提高学生的图形认知能力和水平。

福建师范大学开发的虚拟光学实验，其分光计的三维操作模型在网络浏览器中该模型可以任意翻转、任意分解，可以从任何角度对仪器进行观察，可以实际操作该仪器，同时给出提示。

并设计了学生加入该实验室的虚拟身份，使用者可以如同加入游戏一样加入实验系统，以达到身临其境的感觉，该设计的引入为实验室的设备基本使用介绍提供了良好的解决方案，大大降低了实验设备中由于学生对设备的不熟悉而带来的设备损坏。

五、结语

3D技术已经越来越生活化，我相信在未来，3D技术会有更意想不到的发展。

也许将来我们在现实世界中无法做到的事情，我们都可以通过3D技术来帮助我们实现。

参考文献：

【1】电脑报《3dsmax2012介绍》2010年

【2】李霞浅谈Web3D技术在现代教育中的应用2011年

【3】电脑报《3D技术与游戏发展》2009年

【4】陆滢《计算机3D技术在电影中的应用》2011年