摘要：随着计算机图形技术的发展, 三维动画技术以其形象逼真的优势将会逐步取代传统的二维动画。本文介绍了计算机动画的相关知识, 利用三维动画技术将传统的环境工程演示从传统的平面静态层次提升到立体的动态层次, 更加的清晰明了。
关键词：三维动画,环境工程,工程演示
1 动画的分类及仿真动画的前景
计算机动画是一门应用计算机技术制作动画的艺术, 它采用图像与图形相结合的技术, 借助于动画制作软件生成一系列的景物。计算机动画在很短时间内连续播放静止的图像产生运动的效果, 使一幅图像“活”过来。
计算机动画按照动画的制作原理可分为二维动画和三维动画两种。这也是常用的分类方式。二维动画主要是采用插补技术, 根据两个关键帧生成所需要的中间帧。无但是论二维动画如何精致, 立体感效果多强, 始终是在二维空间上模拟三维的效果, 终究在一个平面上, 永远无法像三维一样立起来。三维动画采用计算机技术模拟三维空间, 相比二维动画, 能够表现出强烈的逼真感。
近些年, 随着计算机技术的发展, 计算机动画的应用前景更加的广阔, 在广告、工程建筑、电影特技、电子游戏, 3DWeb等领域被广泛使用, 带来社会和经济效益在不断的增长。在广告或者电影制作当中, 利用计算机技术将虚拟景物和实拍画面无缝合成, 使观众难以分辨景物的真假。工程师也可以利用三维动画技术模拟仿真建筑物的内外部结构, 更好的掌握建筑的整体设计。老师也可以利用计算机动画, 形象生动的向学生展示复杂的自然现象, 小到简单的物体运动, 大到复杂的量子理论等。计算机动画发展到今天, 在生活动中使用会越来越广泛。
2 3Dmax在工程仿真动画制作中的优势
三维动画 (3Dmax) 是在计算机中建立一个虚拟的世界, 设计师按照要表现对象的尺寸形状在这个虚拟世界当中建立模型和场景, 然后根据要求设定虚拟摄像机的运动、模型的运动轨迹等其他的动画参数。3Dmax软件具有强大的动画表达能力, 应用的范围十分广泛, 从静态、单个的模型展示到动态、复杂的场景模拟。它几乎能够模拟任何种类的动画以及动画的组合, 利用计算计算机图形生成和处理功能仿真实现一些模型, 容易产生一些形象逼真的动画。在环境工程当中, 普通的二维平面设计已经不能够满足环境工程的要求, 随着三维动画技术的逐步成熟, 应用三维动画技术可以直观、形象的演示环境污染处理的过程, 提前排除不可行的处理设计方案, 提高设计效率, 减少不必要的损失。
3 动画仿真的内容和形式
3.1 污染扩散模式模拟
污染物扩散模型可以为决策者提供基础的数据。正确模拟污染物在输送过程中经历的各种大气过程能够提高模型的精度, 是污染扩散模式的重点研究方向。污染扩散模式分为高斯扩散模式、无界空间连续点源扩散模式、高架连续点源扩散模式。对于大气污染物扩散研究, 在模拟预测模型的演变和发展过程中, 不但需要考虑人类活动对自然环境的影响, 同时也要考虑研究对象以及研究放缩所选的适宜性。目前剖面二维多项模型仅仅考虑了竖直面的扩散变化, 很少考虑到水平面的扩散问题。利用3DMax动画技术, 可以生动形象的描写出污染物在大气中的稀释和扩散作用, 直观表现出污染物在大气中进行烟气抬升、化学转换等过程。根据动画仿真内容, 可以方面确定选取不同的扩散模式进行分析, 便于确定参数的计算方法和公式。
3.2 污染处理流程模拟
利用3DMax动画演示技术, 可以形象生动的演示污染处理的流程, 这里介绍一种利用膜生物反应器 (MBR) 进行污水处理的过程。MBR工艺由调节池、膜池、清水池以及配套设备构成。将膜组件安装到膜池中, 将其平稳固定, 再将曝气管、集气管与其相应管道连接好, 从而组成MBR系统。MBR正常运行时, 由调节池内调节水泵, 向膜池当中注入污水, 并投加活性污泥。然后启动鼓风机, 空气通过膜组件下部的微孔曝气管, 排除微小均匀的气泡, 气泡均匀上升, 促使膜片轻微抖动, 形成错流, 冲刷膜片表面, 这样能更好的放置膜污染堵塞。启动自吸泵, 经膜过滤的清水, 通过自吸泵的抽吸进入清水池。通过液位仪来控制调节池内水位, 来保证膜组件一直浸没在水中正常产水。
4 动画制作的一般流程以及注意事项
计算机三维动画制作技术涉及到很多的知识领域, 首先得制定环境工程方案, 在拟定好环境工程方案后需要建立相关模型, 建模后, 模型的色彩和光泽度跟实物相比差距很大, 需要使用材质贴图来更好的模拟实物。模型设置完成后需要实现模型的动作, 一次性的完成整个环境工程的演示过程, 实现模型动作之间的相关性。在模型之间运动产生相关性后, 要实现某一运动, 仅仅需要对一个模型操作就行。
在制作基于3DMax三维动画时, 建模是最关键的一步, 其他材质、摄影、灯光都要在所建模型基础上实现。建模的方法很多, 比如几何体建模、MURBS建模、Surface建模, 因此在建立模型当中要根据实际情况选取不同的建模方式。同时要注意设置好制作环境的尺寸、显示设置等, 方便后期的观察和制作。
结论
采用3DMax动画技术演示环境工程, 生动再现了对环境处理的过程, 使用者也会有一个直接明白的了解, 并且由于是基于计算机模拟技术, 方便对于数据进行存储和技术分析, 同时也能够利用网路实现资源共享。
参考文献
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