一、整合表现要素对三维动画设计的视觉效果
一部完美的三维动画作品是一项复杂的系统工程，动画的场景设计需要的不仅仅是绘景，同样为三维动画设计而服务，并且将故事情节有效的展现出来，从而完成戏剧漫画的冲突。同时还会对人物性格动作造型进行有效的刻画。设计者不仅要投入到动画场景设计实践过程中，而且还要努力去克服技术上的难题，同时还要对其理论进行全面的研究，尤其是探讨造型设计形式、空间的设计形式以及色彩设计形式。在对三维动画进行设计时，要加入人性化关怀，只有这样才能更好的吸引观众的兴趣，满足观众的要求。其一，促使镜头的表现力得以提高。三维动画最开始主要应用于科技领域，并且其最大的用途还是对真实情况的仿真，目前三维动画更多的应用于艺术领域，特别是影视行业，并且已经出现了很多优秀的作用，创造了巨大的经济财富。在三维动画中，摄影机一般是虚拟的，它能够顺利实现现实电影中摄影机所不能完成的工作，并且获得比较生动的图画。以前，很难拍摄到极近镜头或者长距离的鸟瞰镜头，但是现在利用三维虚拟摄影机都能够轻松的完成。其二，提高角色运动与空间的表现力。在进行三维动画设计时，虚拟的立体空间就是我们一直追求的空间效果，角色在其中可以实现任何方式以及任意角度的运动，除了三维软件自身所具备的动力学系统外，还可以顺利的实现与动捕仪相配合起来，最终带给观众一种逼真的、激烈的视觉运动画面。
二、三维动画设计中的视觉形式的构成规律
计算机三维动画的视觉设计主要是利用造型的手段来进行传达信息。视觉上的美感是视觉语言的一大特征。与普通的语言相比较，视觉语言具有明显的区别。视觉语言本身具有独特的规律，只有遵循这些规律才可以将视觉语言的表现优势发挥出来。
（一）对称
美学形式的原理之一就是指对称。自然界中的叶子、花瓣以及鱼鳞的排列中都可以遇到线、面对称的多种多样规律性。在建筑物上，对称也是非常重要的。然而在绘画中也会将对称作为艺术表现组成的因素而出现，比如达芬奇的《最后的晚餐》其实就是一个对称构图的范例，对称给人一种安定、严肃的感觉。在古典主义作品中，对称成为构成艺术形式的最重要的规则。
（二）比例与分割
比率其实比例或者相互分割的意思。在希腊罗马时代，比例几乎与对称做间义语而使用。希腊语中“类似”的意思应该是“依照比例”。其中所说的比例或者相互分割是指长度。比如：美丽的人体具有某一种比例。比例成为美学史上最早提出的法则之一。在文艺复兴时期，比例美成了神圣的法则。达芬奇认为美是完全建立在各部分之间的神圣比例关系上，这实际是说比例法是美感的基础。在古希腊的雕塑中也经常可以看到这种黄金分割的比例。达芬奇的代表作《蒙娜丽莎》就是按照黄金分割的比例来构图的，现代画家也将黄金分割的比例运用到他们的创作构图中。在创作构图中，恰当的运用比例原理是非常有意义的，但是仅仅具备严密的数理逻辑性的绘画并不一定是佳作。如果不考虑到内容，过于追求化，这就会影响到创造性的发挥。
（三）节奏与韵律
节奏是一个有秩序的过程，其可以提供着可靠的步调以及格局。如果构建起了节奏，我们就能够预见到它的连续性。通过保持节奏，可以感受到其中的愉悦。节奏是一种有次序和有规律的变化，其中可以被理解为在形式结构上所形成的视觉效果。秩序规律的模式影响着造型的节奏。人的每一个活动都与某种节奏形式有着非常密切的联系。走路的步态、双膀的摆动都有明显的节奏，不同年龄的人、不同性别的人，其走起路来的节奏也是不相同的。节奏一词本有规律地重复出现的意思。比如：在音乐中曾经被定义为“相互连接的音所经实践的秩序”。对于音乐而言，节奏是非常重要的一个因素。在不具备时间要素的创造作品中，有不少情况都会将节奏作为反复的形态以及构造，比如连续的线等。虽然有时候是静止的作品，观察的视线应该要追求其中所说的线、形与形态要素之间的排列。节奏是一种较为特殊的表现手段，有时候具有直接描绘意义，并且节奏在某种艺术中起着非常重要的作用。如：节奏的视觉、重复形成的节奏、交替形成的节奏以及渐变形成的节奏，所以要合理的控制好节奏。
三、结语
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
二、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。
三、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。
4、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
①LiuP,WuF,MaW,LiangR,OuhyoungM,“Automaticanimationskeletonusingrepulsiveforcefield”,Proc.ofPacificGraphics’2003,pp.309-413.
②TeichmannM,TellerS.“Assistedarticulationofclosedpolygonalmodels.”Proc.ofComputerAnimationandSimulation’98,pp.87-102.
③KatzS,TalA,“Hierarchicalmeshdecompositionusingfuzzyclusteringandcuts”,ACMTransactionsonGraphics,2003,22(3):954-961.
④WadeL.Automatedgenerationofcontrolskeletonsforuseinanimation.PhDthesis,TheOhioStateUniversity,2000.
⑤BaranI,Popovi?J,“Automaticriggingandanimationof3Dcharacters”,ACMTransactionsonGraphics,2007,26(3):72.
⑥KryP,JamesD,PaiD,“EigenSkin:Realtimelargedeformationcharacterskinninginhardware”,Proc.ofSymposiumonComputerAnimation(SCA)’2003,pp.153-160.
1.构建合理的三维动画课程体系
专业工作室的教学模式要求教师将课程设计得更趋于科学与灵活，在教学过程中，教学活动能够根据三维动画的项目调整，教学实践活动更加充实。对于教学课程的设计，教师应该作为主导，针对教学研究，以学生能力与个性为基础，制订符合学校实际情况的教学计划。这样的教学计划不仅能够使学生在现阶段得到提升，也能为其发展提供帮助。工作室不分年级，所有学生处于同一教室，更加注重项目的开发，让不同年级处理项目中的不同部分。教师也要充分利用自身的引导功能，发掘学生潜力，激发其学习三维动画的兴趣，使学生能够主动地对三维动画专业技能进行思考与探索。
2.以项目为导向，推动教学内容的改革
工作室教学相对于以往所说的教学，最大的优点便是能够以工作项目为依托，培养学生的专业能力，让学生学以致用。因此，“三维动画专业工作室”的教学应该以动画制作项目为主要的方式，让学生以此来学习。在动画制作项目的实践与学习中，工作室的技术人员与指导教师应该充分发挥自身能动性，让项目得以高效有序地进行，并且在制作期间继续开展教学活动，以小组为单位，充分发挥学生的个性，让每个学生的创新思维得以展现，并培养学生的团队协作能力与竞争意识。
3.课堂教学与实践教学融为一体
课堂教学活动能够对学生的实践活动起到指导作用，实践能够使学生对课堂知识进行深入的理解与掌握。教学能够为实践打好基础，实践能够使教学达到目的。因此，专业工作室教学必须在重视教学工作的同时，也对实践活动给予同样重视。教师为学生讲解三维动画的理论基础，并将三维动画的制作作为学生掌握理论和深化技能的主要方式，让学生在制作三维动画的同时将所学知识进行拓展应用，让教学工作能够更加系统地进行，同时让学生对知识的掌握上升到新的层次。
4.实行校企共建共享，推进以“校中企、企中校”为重点的工作室建设
校企共建是以双方能够互利互赢为目的而实现的合作，而校企合作工作室便是这样一个能够将教育、生产、服务融合在一起，使双方达到互惠的形式。校企双方可以互相提供对方没有的资源来建立工作室，并且根据专业三维动画工作室的规格进行编排，让工作室具备一定的真实性。工作室的教师能够到企业中实习，提高自身能力。具有三维动画制作专业经验的人员也会在工作室内实施教学，并进行动画制作项目。学生能够在工作室学习，并且参与工作室中的三维动画项目。这样的工作室教学不仅可以为学生以后提供就业岗位，也确保了人才培养的质量，让教与学得以全面发展。
5.促进校园文化与企业文化融合，提升学生的职业素养
每个区域环境内都会形成属于自己的文化，校园文化是该学校学生群体素质、观念形成的文化体系，企业文化同样如此。校企合作中，这两种文化必然会对双方产生影响。如果想让校企合作更加深入地进行，那么校园文化与企业文化的融合便成为必不可少的重要条件，只有两种文化融合而营造的校企合作环境才具有生命力。工作室将校园文化引入企业文化，可以使企业文化与运作模式渗透到学生群体中，让学生没跨出校园就逐步习惯企业的运作模式，让毕业生走出校园就能走到岗位上，大大地缩短了实习期，并能提高工作效率。另外，将企业文化引入到校园中，也能够增强学生对社会的认知，提高学生的职业素养，让学生在学习知识的同时，加强对技能的掌握与对职业的了解，为其日后的就业提供良好的帮助。
二、效果评价与思考
摘要：三维动画技术应用广泛。在课件中引入三维动画，可进一步提高学生兴趣，降低知识点难度，增强教学效果。
多媒体教学技术在中学教学中越来越普及，教育工作者制作出了各种类型的丰富多彩的课件。其中就动画内容而言，平面动画较多，三维动画还比较少见。笔者对三维动画方面的问题很感兴趣，就其在中学化学中的引入及初步应用谈谈自己的体会。
我使用的是3DStudioMAX(简称3DSMAX)三维动画制作软件。它集建模、材质编辑、修改、渲染、动画制作等功能于统一的Windows界面中，是一种大型、复杂的三维制作软件。
3DSMAX对硬件环境的要求：使用相当于Pentium300MH或以上主频的CPUl28M内存，板载4M显存的3D加速显卡以及支持1024x768分辨率的17英寸显示器。这种硬件要求今天已比较普遍。操作系统最好采用WindowsNT。对于Windows98的用户，也可使用3DSMAX，但是会遇到一些问题。首先是数值输入问题，安装完成后，建立造型时，不能输入造型的几何参数，这时将S12sys．ron字体文件拷入操作系统的字体文件夹中，即可解决。其次，可能遇到内存不足的问题，解决办法是购买内存或安装一些第三方内存管理软件。
3DSMAX的窗口界面根据实际的功能大致可分为8个区域，分别是：视图显示区，下拉菜单区、工具栏、命令面板，信息状态栏、动画控制区、视图控制区、对象捕捉区。各种工具、命令名目繁多，并且都是英文专业词汇，熟悉、掌握需要较长的时间。
作为一名基层化学教师，我曾经建立了一些化学三维动画模型。
例：建立数个在空间以各种角度旋转的乙烯分子球棍模型，其中一个渐至满屏，其余隐至最远处。
1、制作碳原子模型。打开“Create”命令面板，单击“Sphere”球体按纽；在透视图“Perspective”中拉出球体，3DSMAX自动命名球体为“Sphere01”，作为C原子；打开“Modify”命令面板，在“Parameters”参数栏输入数据，修改球体半径为所需。
2、制作两个氢原子模型。同上，建立另一个球体“Sphere02”，作为H原子，两球半径比为r(C)/r(H)=30／23：选中Sphere02,按下空格键锁定选择，单击工具栏上的“Pan”按纽，按下键盘的Shift键同时用鼠标拖动球体，在弹出的“CloneOptions”对话框中选择“COPY”复选框单击“OK”确认，复制出一个与“Sphere02”完全一样的的球体。
3、制作两个连杠。按下“Geometry”命令面板上的“Cylinder''''’按钮，在透视图中制作一个圆柱体；设高、半径为所需。
同上，复制一个连杠。
4、将各部分组成一个整体。前面建立的各部分均为独立的整体，必须将它们组合为一个整体。
首先单击“SelectcandLink”按钮，在大球上按下左键，将该球拖到一个连杠上，放开鼠标键；对其余各球、连杠同样操作；
其次，按住Ctrl键用鼠标占取各物体，将五个物体全部选中，单击“Croup”菜单上的“Group”命令，在弹出的对话框中输入“乙烯片段”，单击“OK''''’，关闭对话框，这样五个物体组合为一个整体。完成乙烯分子球棍模型的一半。在场景中移动任何一个物体，组中物体都随着移动。最后使用“Attach”命令将各部分真正结合成一个实体。
5、复制乙烯分子球棍模型另一半。
6、制作一根较长连杠，将两部分连接起来。
7、将三部分连接为一个整体，即得到一个完整的乙烯分子球棍模型。
8、复制6至7个乙烯分子模型。
9、制作动画。按下动画控制区“Anim”动画记录按钮(变为红色)，移动时间滑块到50帧，将处于同等位置的数个乙烯分子边从XY平面、XZ平面、YZ平面旋转，边移至渐远，同时将一个乙烯分子各角度旋转至渐近；移动时间滑块到100帧，同样将渐近的一个乙烯分子移至满屏，并以正面呈现，其余分子移至屏幕最远；关闭动画记录。
10、单击动画控制区“Play”按钮，即可看到制作好单一个乙烯分子球模从一群分子中以各个角度飞出至满屏，其余退至最远。
计算机三维水墨动画在继承中国传统的水墨表现力上要弱些，这和它创作者和创作手法不同有关，三维水墨动画创作更多的是懂得计算机软件操作的制作者，而相对缺乏对于传统水墨绘画技法与风格的了解，并且整个动画作品的完成也脱离了传统的创作方式。而传统水墨动画它是基于艺术家的绘画艺术风格进行创作的，比如《小蝌蚪找妈妈》用的是齐白石的画意，《牧笛》取的是李可染的笔法，而《雁阵》掇的是贾又福的墨趣。所以三维水墨动画目前只是追求表面的形似，很难达到一种形神兼备的艺术效果。
水墨动画在其水墨画的属性中引入电影语言的概念，使其成为时空的艺术。因而它具有作为电影的审美元素，如景别、蒙太奇、长镜头、音响等。这些审美元素被动画家们加以利用，创造出符合人们观影思维的动画作品。分析传统的水墨动画镜头语言的表现通常是固定镜头或者是推拉的方式，简单而又朴实。数字水墨动画由于其操作平台的改变，在创作过程中有了新的特点，对于镜头的运用更为丰富，可以表现在画面中游走纵深的空间表现，更多的使用些长镜头的效果，这种淡雅虚幻的空间流动中来表达一种诗意，在这种镜头空间的表现力上，三维水墨动画画面要比传统水墨画略胜一筹。
构图是水墨动画的一大特点。传统艺术的水墨画中对构图、色调、氛围等都是要求非常严格的，常出现大量的空白。用三维实现水墨效果当然也是要考虑到传统绘画艺术的构图，画面里的每一个元素的摆放位置都应该是经过思考的。三维技术严格的遵守西方的透视原则，而传统水墨画常用的是散点透视原则，因此应在这方面注意模型的空间设置，不是单纯的场景就能具有国画的意味，三维制作考虑到摄象机运动的变化，从而需满足整体运动水墨画的构图效果。
“动”是计算机三维水墨动画表现的一大特性，而“意”是传统水墨动画表现的内涵。目前，运用三维技术手段创作的中国水墨动画有《夏》、《河塘月色》、《气韵生动》等，这类三维水墨动画表现除了借鉴国画的意境外，更重要的表现了“动”的态势，《气韵生动》设计思路是表现一种写意国画的大气蓬勃，流动的线条，笔意苍劲有力，轻快的旋律，在画面留白之处，运用书法、诗词、印章等来补白，来体现出中国画独特的审美风格，加上晃动的摄象机的运动，产生了新的视觉艺术效果。
故事情节设置。水墨动画完全具有表现故事的能力，它的画面构成运用电影的时空观念，镜头画面设计等动画电影性的语言去演绎中国的水墨画，诠释一个耳目一新的水墨动画，水墨动画要发展，要前进，必须以电影的创作规律作为主导，以电影语言为陪衬，在进行画面构图时，运用色调、景深来呈现主体，并能拓展画面空间，增加画面信息量，使中国的水墨动画在世界动画界散发出让人惊叹的魅力。
二、比较三维水墨动画与好莱坞三维动画
分析三维水墨动画与好莱坞的动画区别，从表现的题材来说，水墨动画叙事更多是表现山水写意虚幻的色彩，更具绘画性个人色彩，通过水墨的表现力将笔墨情趣与优美诗境融进了每一个画面里，笔墨是叙事意境的一种表现形式，无言中表现一切，含蓄而洒脱，意境深远，以叙事方式来揭示一个深刻的主题，包含了丰富的哲理和象征意义，使观者在欣赏的同时达到心灵上的共鸣。而好莱坞三维动画，通常以卡通人物或者拟人化的角色为叙事中心，景物衬托人物，画面讲究空间层次，色彩单纯而绚烂。
水墨动画作品对于竹、笛、琴、鹰、鱼、水等意象也颇为偏爱。大量地使用了古典水墨画中这些古老的意象,使得影片看起来充溢着古朴内敛的中国画境诗韵风格。好莱坞的三维动画创作更具电影观念和语言。
三、展望三维水墨动画创作前景与规划
水墨动画在故事内容和取材方面，其强烈的东方色彩不太适合来表现欧美故事，可以用来表现一些含有中国特色元素的情节设定，依托中国传统文化创作动画形式在当今完全还有潜力可以挖掘。
近几年国内电脑动画制作技术实力明显增强，电脑绘制背景技术已较为普及，三维和二维电脑动画发展迅猛，具备较为完善的制作体系。以完成的三维水墨动画短片如《夏》、《河塘月色》通过贴图材质，渲染方式，来模拟水墨风格，效果独特。但目前三维水墨动画还处于初级发展阶段，属于小成本规模的制作，故事情节展现也没有传统的水墨绘画来的有深度，如何更好的将各种先进动画技术与中国的传统文化结合表现水墨动画这特色，达到上世纪七八十年代传统水墨的辉煌，还有很多的地方需要改进。那么在新的环境下，如何提高自身的艺术创作？
首先，开发符合自身创作环境的动画软件。任何硬件、软件技术的更新都是由于艺术家对于艺术创作的不断要求的提高而探索产生的，好莱坞的设计这一系列的制作环境更符合他们自身的创作内容。所以本国的动漫艺术要有所创新与发展必须提高自己的软件开发的能力。目前国内在水墨动画有正在开发的renderdancerv2.0水墨渲染引擎，具有调节笔、笔触、纸等符合水墨渲染特性的控制键来调节渲染，还是能够达到一个比较简单理想的效果。加强软件开发与应用，为艺术创作带来更多的便利，使制作环境更具有规模化、体系化。
其次，水墨动画的特点在于传达一种意境，如何叙述故事，是艺术创作的关键。水墨动画的表述通常缺乏语言，只通过单纯的音乐与画面的结合来传达故事的内涵，故事的情节设置是需要推敲斟酌。三维制作环境为水墨动画制作提供了更为丰富创作手段，使动画叙述情节表现有更多的选择性。
再次，动漫制作的产业化。水墨动画是动画创作的一个分支，它的创作方式必须产业化规模化，这样才能制作出更为精练的艺术作品，早期的水墨动画创作在世界独树一帜的关键就是创作者投入大量的人力与精力。
4、结语
事实证明，只有将中国特有的传统艺术和现代动画手法相结合，才能做出具有独特中国民族个性的受欢迎的国产动画影片。传统水墨动画曾经一度取得过无数荣誉，但因固守旧形式与题材的贫瘠，已经无法符合现代人的审美需求，而水墨动画在中国动画片的形式上无仿无循。水墨动画创作在当前不应该衰退，这种中国特有的艺术形式应该被继承与发扬。水墨动画完全可以与现代三维技术相融合进行大胆的艺术创作，拓展与创新这种新的动画形式，使这种古老的艺术焕发新的生命力，让水墨动画得以独树于世界动画之林。
水利工程建设是一项复杂的系统工程，设计周期长、投资大、主体结构复杂，具有标准化程度低、协同配合要求高等特点，并且专业涉及面广，包括测绘、地质、土木、建筑、机械、给排水等多个专业，各专业之间存在着相互联系又相互制约的关系，且各专业的二维图纸表达抽象，其他专业参照非本专业图纸较难理解。因此，在水利工程展示中采用三维动画表达设计意图具有以下3点现实意义：
1）清晰展示工程建筑物主体结构
三维动画可从多视角将工程建筑的结构、材质、布置准确地表达出来，在模型基础上，能够任意观察坝工、厂房等专业建筑结构。相较于用工程图纸加上说明的表达形式，更能直观地让人感受到工程建筑的形态，突破了二维的局限性。
2）明确展示各专业的设备布置
水利工程厂房专业中布置了电气、暖通、水机等各专业设备，一般二维展示只能根据各个专业的相关图纸作基本位置的介绍，通过数字标高识别各设备布置的高程。通过三维动画展示，能清楚地表达各个专业在真实场景中相互交错的关系，一些本身具有运动工作性质的设备，还能模拟其工作过程并真实地表达出来。
3）直观展示水利枢纽的工作原理及施工过程
通常为了说明重要的技术点，用简单的、示意性的平面图形来反映复杂的原理过程，不容易表达清楚三维空间上的真实内容，而且还要求工作人员具备良好的抽象理解能力和很强的专业知识。用三维动画表现动态的水利枢纽、展示水利工程的工作原理及施工过程等则非常直观而清晰，也是对重点工程项目技术、工艺阐释的深化和重要延伸。
2.三维动画制作流程
三维动画借助计算机对所表现对象的形状、尺寸建立模型以及场景，为模型赋予特定材质，设置模拟灯光，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其他动画参数，通过计算机的自动运算生成一组静态图片，将这些静态图像高速播放，从而产生动态效果，之后添加字幕、图像、音频等效果，最后得到工程演示动画，。实现三维动画流程的Bentley软件模块主要有Architecture、Structural、GEOPAK、MicroStation的渲染模块以及后期处理软件AfterEffects等，可根据需要，结合各软件的优势综合利用。
2.1模型的建造
基于笔者所在单位三维可视化协同设计平台，利用MicroStation基础软件和包括测绘、地质、建筑、结构、管路、电气、暖通、给排水、校审和全生命周期数据管理等涵盖水电设计所有专业的专业模块的强大功能，各个专业能够同时进行模型建造并实时协同。相较于传统建模软件，如Sketchup、3DMAX等更能精准、快速地完成模型建造。利用MicroStation软件的优势，最终能得到尺寸精确、细致、仿真度极高的坝区地形、挡水建筑物、通航建筑物、地下厂房模型、施工场地、公路等工程模型。
2.2材质及灯光的选择
材质的处理，可在MicroStation中的渲染模块用软件自带的材质，也可根据需求，替换任意其他材质，操作简单便捷。三维动画与水利工程建筑物相关的材质种类不多，主要有混凝土、钢筋、石头等。由于水工建筑物的结构较为复杂，但真实场景中材质的同一种色调在三维展示中运用略显单调，并且难以清晰地表现建筑物各部分的衔接情况。为此，对同一种材质也需收集多种颜色或纹理不同的样本。灯光方面，可利用MicroStation中的渲染模块功能可以模拟室内、室外多种光源，表达形式也多样化，如点光源、线光源、片面光源、太阳光源等。各专业结构及布置情况展示的三维动画对灯光的要求并不高，只需确保所展示的建筑物清晰可见，具有少量阴影即可。外部场景则需要对灯光的色彩、强度、衰减、阴影等方面进行详细考虑，以达到仿真效果。
三维动画的最大优点，就是能够多角度查看工程场景，在现实中无法拍摄的角度，在三维动画中能轻松展现，只需在场景中设置好行进路径，并设置相机位置及目标点位置。在水利工程建筑中，室内展示受到建筑布局及结构的影响，可能出现视角被遮盖、行进过程中遇到专业设备阻拦等情况，为了能使建筑及专业设备能更专题研究Special Research好地被观看，有时会根据场景需要，对建筑物进行剖切、隐藏墙体或半透明化处理以达到最佳的展示效果。
2.4渲染输出及后期合成
渲染输出时根据三维动画场景的时间长短，单张图片为一帧，以每秒25帧形成动态效果。MicroStation能进行渲染输出连续的静态图片，渲染则由计算机自动操作。后期合成是将渲染输出的图片素材进行加工处理，添加文字、标注、颜色显示框甚至声音效果等，之后合成AVI、MOV等视频格式的动画，这一步骤主要在AfterEffects后期处理软件及AdobePremiere视频编辑软件中完成。后期合成是水利工程三维动画制作较为重要的一部分，能在三维动态展示的基础上，添加更为清楚的解说及标识。
3.三维动画在水利工程中的实际应用
笔者所在单位根据勘测设计技术市场及业主的需求，于2010年底成立了数字工程中心，其中，三维室主要推广三维可视化协同设计，以托巴水电站、蟠龙抽水蓄能电站等各水利工程项目为依托，在协同平台上利用三维建模，成功地将工程项目从二维转化为三维，模拟出真实、精确的现实工程。在此基础上，将模型以三维动画的形式展示出来，更直观地阐述工程技术原理，促进科研开发与成果推广工作水平进一步提升。
4.结语
关键词：三维动画，艺术，技术
动画是将静止的画面连续播放的一个过程。动画是动态的艺术，是绘画艺术赋予生命的艺术。动画的本质是将绘画艺术变成为一种灵动的表现形式，这种独特的视觉语言表现和制作手法是绘画艺术与影视艺术以及数码技术的结合，是艺术和技术的融合体，是当代艺术与高科技的产物。
随着计算机硬件软件的飞跃进步，动画技术的发展与表现手法的也逐渐的丰富起来。对于动画设计师们而言，不断的更新技术，更新表现手法，不断的探索全新的创作手法达到更有效、更独特的视觉语言元素，是一个无休止的概念。三维动画的诞生是动画艺术在表现技法上的一个突破，三维动画独特性的技术和视觉语言的表现优势，将神奇幻想世界虚拟出来，达到“没有做不到的，只有想不到的”最高境界。
一、动画艺术表现的基本要素
动画艺术的基本要素包括：动态的时间、空间设计与动画的节奏的把握。
动画中时间的掌握是动画艺术至关重要的一个因素，它涉及到角色动作的某动作的时间与节奏的合理安排，合理的安排时间长短是一部动画的重要因素之一。，三维动画。，三维动画。时间与空间是动画中的关键因素，你既看不见也抓不住它，但它却是动画师整体控制动画的一个重要因素。
动画中动态时间与空间设计是指在以动作所需的时间，在一定的画面活动范围和画面位置中，将一个动作的幅度体现在画面与画面之间的距离以及动态体现出来。这就要求动画师要培养能动的直觉，敏感的时间观念。
动画片中的节奏包括剧情的结构、内容和含量，剧中动作的快慢、紧张和松弛的把握。良好的节奏把握，将动画从时间与空间上明快有层次的表现出来。使得剧情生动，通过动作速度的快慢以及动作幅度的安排，节奏的把握起到了一定的调和作用。但是关键动作的动态和幅度的节奏把握，取决于时间和张数的处理，如果时间和张数安排不当，动作的节奏也会让人觉得很别扭。
动态的时间、空间设计与动画的节奏的把握都是动画个性的体现。动画艺术除了基本的表现要素之外，还包括很多的庞杂技术结构以及多样化的表现手法。三维动画艺术不仅囊括了二维动画的基本要领，并且表现力空前的强大，为现代动画以及影视界的表现带来了极大的方便。
二、三维动画技术探究
三维动画技术是计算机图形图像学及仿真学等多科技融合体，三维软件可完成模型、材质、灯光、动态、特效和特技等实物及任何构想效果。三维技术的发展，可以说是当今动画界技术与艺术的高科技产物。它的便捷性在动画及影视界得到了认可。从技法上运用灵活，不管是角色还是场景建模完成后，可以多角度灵活运用。在动画调节上，不管是动作还是表情动画细节调整，动画制作调节比起二维动画快捷的多，并能够做到传统手绘达到不了的特殊艺术效果。
从动画片制作费用来看，三维动画的制作剧情越长，动画拍摄的越长三维动画的成本就越低。三维软件的应用和功能升级也替代了很多动画以及影视界借助人力完成工作。，三维动画。三维动画的制作技术，可以更自由地展示出各种想象到的逼真效果，这是现实拍摄不能达到的技术效果，也为影视制作拍摄省去大量的时间与资金，是影视及动画技术的一大突破性的进步。
三维动画技术高效的渲染效果，逼真立体的视觉，动画设置的快捷性，不仅提高了动画的工作效率，还达到现实中不可表现得特殊效果，奇妙强烈震撼的视觉效果是当今动画技术的一个巨大飞跃。
三、三维动画艺术的表现
三维动画是今日高科技的产物，它的制作手法的便捷性使得三维动画发展有超过二维动画的优势。三维动画的可塑性大，可以说没有做不出来的镜头。要做好三维动画首先要具备良好的艺术修养，掌握科学原理，了解自然规律及动态原理。作为动画设计师，必须具有丰富的生活内容与故事情节，首先要热爱生活，关心生活。
动画艺术不管是从角色形象设计、场景设计、音乐设计以及对整个动画设计，重要的是作为动画艺术设计首先要有好的想法、好的创意。动画创作是整个动画的生命源泉，角色的准确定位，个性的挖掘，曲折动人的故事情节，让动画艺术具备无限的发展空间。三维动画除了要具备基本的动画艺术设计原理之外，学习扎实的动画运动规律，是创作动画的根本。动画规律不仅仅是针对传统的二维动画，对于三维动画的制作也起到了相当重要的地位。在三维动画中不管任何角色形象，除了具备角色性格魅力以及丰富的想象力之外，动画制作还要具备认真观察生活细节能力，懂得动画运动基本规律，学习扎实的基本功。，三维动画。
动画艺术其实是一门画出来的视听造型艺术，作为动画设计师，不管是三维动画还是二维动画，都要具有浓厚的生活情趣及观察力，才能使动画的创作变为具有生命力的创作，被观众认同。除此之外，它需要我们具备深厚的美术功底，扎实的造型绘画制作基础，对动画进行艺术造型设计。形体是构成我们这个世界的物质的形态，它不仅指物体的外形、轮廓、形体、相貌等；作为动画师来说观察物体还要具有丰富的想象力，要注意挖掘到世界万物性格的魅力。，三维动画。动画是可以将万物都具有生命力，它能够将没有生命的形象活起来，动画设计师对万物个性的挖掘，可以演绎出曲折动人的故事情节，展示出动画角色以及整部动画的独特性格魅力。
三维动画设计在当今动画技术上可堪称为动画的主力军。三维动画技术表现的优势以及低成本效率高的必然性，受到动画制作者的欢迎。三维技术的好坏直接影响动画的最终效果，但是技术只是成功的一部分，艺术是和技术不可分割的一个整体。没有良好的艺术功底，同样动画不会受到广大观众的好评。，三维动画。对三维动画设计师来说，高科技技术是在不断更新的，具备良好的艺术功底，不断的学习新的技术，将技术与艺术融合才是动画的关键。只有不断的探索全新的创作手法，具备良好的艺术内涵，设计出独特的视觉语言，才能使三维动画形成一种成熟的艺术形态，才能让三维动画产业健康快速的发展。
关键词：三维动画，艺术，技术
动画是将静止的画面连续播放的一个过程。动画是动态的艺术，是绘画艺术赋予生命的艺术。动画的本质是将绘画艺术变成为一种灵动的表现形式，这种独特的视觉语言表现和制作手法是绘画艺术与影视艺术以及数码技术的结合，是艺术和技术的融合体，是当代艺术与高科技的产物。
随着计算机硬件软件的飞跃进步，动画技术的发展与表现手法的也逐渐的丰富起来。对于动画设计师们而言，不断的更新技术，更新表现手法，不断的探索全新的创作手法达到更有效、更独特的视觉语言元素，是一个无休止的概念。三维动画的诞生是动画艺术在表现技法上的一个突破，三维动画独特性的技术和视觉语言的表现优势，将神奇幻想世界虚拟出来，达到“没有做不到的，只有想不到的”最高境界。
一、动画艺术表现的基本要素
动画艺术的基本要素包括：动态的时间、空间设计与动画的节奏的把握。
动画中时间的掌握是动画艺术至关重要的一个因素，它涉及到角色动作的某动作的时间与节奏的合理安排，合理的安排时间长短是一部动画的重要因素之一。，三维动画。，三维动画。时间与空间是动画中的关键因素，你既看不见也抓不住它，但它却是动画师整体控制动画的一个重要因素。
动画中动态时间与空间设计是指在以动作所需的时间，在一定的画面活动范围和画面位置中，将一个动作的幅度体现在画面与画面之间的距离以及动态体现出来。这就要求动画师要培养能动的直觉，敏感的时间观念。
动画片中的节奏包括剧情的结构、内容和含量，剧中动作的快慢、紧张和松弛的把握。良好的节奏把握，将动画从时间与空间上明快有层次的表现出来。使得剧情生动，通过动作速度的快慢以及动作幅度的安排，节奏的把握起到了一定的调和作用。但是关键动作的动态和幅度的节奏把握，取决于时间和张数的处理，如果时间和张数安排不当，动作的节奏也会让人觉得很别扭。
动态的时间、空间设计与动画的节奏的把握都是动画个性的体现。动画艺术除了基本的表现要素之外，还包括很多的庞杂技术结构以及多样化的表现手法。三维动画艺术不仅囊括了二维动画的基本要领，并且表现力空前的强大，为现代动画以及影视界的表现带来了极大的方便。
二、三维动画技术探究
三维动画技术是计算机图形图像学及仿真学等多科技融合体，三维软件可完成模型、材质、灯光、动态、特效和特技等实物及任何构想效果。三维技术的发展，可以说是当今动画界技术与艺术的高科技产物。它的便捷性在动画及影视界得到了认可。从技法上运用灵活，不管是角色还是场景建模完成后，可以多角度灵活运用。在动画调节上，不管是动作还是表情动画细节调整，动画制作调节比起二维动画快捷的多，并能够做到传统手绘达到不了的特殊艺术效果。
从动画片制作费用来看，三维动画的制作剧情越长，动画拍摄的越长三维动画的成本就越低。三维软件的应用和功能升级也替代了很多动画以及影视界借助人力完成工作。，三维动画。三维动画的制作技术，可以更自由地展示出各种想象到的逼真效果，这是现实拍摄不能达到的技术效果，也为影视制作拍摄省去大量的时间与资金，是影视及动画技术的一大突破性的进步。
三维动画技术高效的渲染效果，逼真立体的视觉，动画设置的快捷性，不仅提高了动画的工作效率，还达到现实中不可表现得特殊效果，奇妙强烈震撼的视觉效果是当今动画技术的一个巨大飞跃。
三、三维动画艺术的表现
三维动画是今日高科技的产物，它的制作手法的便捷性使得三维动画发展有超过二维动画的优势。三维动画的可塑性大，可以说没有做不出来的镜头。要做好三维动画首先要具备良好的艺术修养，掌握科学原理，了解自然规律及动态原理。作为动画设计师，必须具有丰富的生活内容与故事情节，首先要热爱生活，关心生活。
动画艺术不管是从角色形象设计、场景设计、音乐设计以及对整个动画设计，重要的是作为动画艺术设计首先要有好的想法、好的创意。动画创作是整个动画的生命源泉，角色的准确定位，个性的挖掘，曲折动人的故事情节，让动画艺术具备无限的发展空间。三维动画除了要具备基本的动画艺术设计原理之外，学习扎实的动画运动规律，是创作动画的根本。动画规律不仅仅是针对传统的二维动画，对于三维动画的制作也起到了相当重要的地位。在三维动画中不管任何角色形象，除了具备角色性格魅力以及丰富的想象力之外，动画制作还要具备认真观察生活细节能力，懂得动画运动基本规律，学习扎实的基本功。，三维动画。
动画艺术其实是一门画出来的视听造型艺术，作为动画设计师，不管是三维动画还是二维动画，都要具有浓厚的生活情趣及观察力，才能使动画的创作变为具有生命力的创作，被观众认同。除此之外，它需要我们具备深厚的美术功底，扎实的造型绘画制作基础，对动画进行艺术造型设计。形体是构成我们这个世界的物质的形态，它不仅指物体的外形、轮廓、形体、相貌等；作为动画师来说观察物体还要具有丰富的想象力，要注意挖掘到世界万物性格的魅力。，三维动画。动画是可以将万物都具有生命力，它能够将没有生命的形象活起来，动画设计师对万物个性的挖掘，可以演绎出曲折动人的故事情节，展示出动画角色以及整部动画的独特性格魅力。
三维动画设计在当今动画技术上可堪称为动画的主力军。三维动画技术表现的优势以及低成本效率高的必然性，受到动画制作者的欢迎。三维技术的好坏直接影响动画的最终效果，但是技术只是成功的一部分，艺术是和技术不可分割的一个整体。没有良好的艺术功底，同样动画不会受到广大观众的好评。，三维动画。对三维动画设计师来说，高科技技术是在不断更新的，具备良好的艺术功底，不断的学习新的技术，将技术与艺术融合才是动画的关键。只有不断的探索全新的创作手法，具备良好的艺术内涵，设计出独特的视觉语言，才能使三维动画形成一种成熟的艺术形态，才能让三维动画产业健康快速的发展。
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