三维动画
三维动画（拼音：sān wéi dòng huà），又称3D动画，是计算机领域内的一项新技术。它借助计算机技术建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求生成最后的画面。三维动画技术由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。
三维动画
是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。
三维动画 - 立体画
三维动画与二维动画相对应，二维动画是平面的，只有上下左右的运动效果。三维动画还有前后（纵深）的运动效果，所以增加了立体感和空间感。 三维立体画是利用人眼立体视觉现象制作的绘画作品。普通绘画和摄影作品，包括电脑制作的三维动画，只是运用了人眼对光影、明暗、虚实的感觉得到立体的感觉，而没有利用双眼的立体视觉，一只眼看和两只眼看都是一样的。充分利用双眼立体视觉的立体画，将使你看到一个精彩的世界。
一、立体视觉和立体画原理
人有两只眼，两只眼有一定距离，这就造成物体的影象在两眼中有一些差异，见右图，由图可见，由于物体与眼的距离不同，两眼的视角会有所不同，由于视角的不同所看到是影象也会有一些差异，大脑会根据这种差异感觉到立体的景象。
三维动画《淘气小女巫》
三维立体画就是利用这个原理，在水平方向生成一系列重复的图案，当这些图案在两只眼中重合时，就看到了立体的影象。重复图案的距离决定了立体影象的远近，生成三维立体画的程序就是根据这个原理，依据三维影象的远近，生成不同距离的重复图案。
二、立体画的观看
立体画有两种形式：第一种是由相同的图案在水平方向以不同间隔排列而成，看起来是远近不同的物体。另一种立体画较复杂，在这种立体画上不能直接看到物体的形象，画面上只有杂乱的图案，制作这样的立体画只有使用程序。两种作品看法是一样的，原理都是使左眼看到左眼的影象，让右眼看到右眼的影象。
三维动画 - 发展史
其发展到目前为止可以分为3个阶段。1995年至2000年是第一阶段，此阶段是三维动画的起步以及初步发展时期。在这一阶段，皮克斯／迪斯尼是三维动画影片市场上的主要玩家。
2001年至2003年为第二阶段，此阶段是三维动画的迅猛发展时期。在这一阶段，三维动画从“一个人的游戏”变成了皮克斯和梦工场的“两个人的撕咬”：你（梦工场）有《怪物史瑞克》，我（皮克斯）就开一家怪物公司；你（皮克斯）搞《海底总动员》，我（梦工场）就发动《鲨鱼黑帮》。
从04年开始，三维动画影片步入其发展的第三阶段———全盛时期。在这一阶段，三维动画将演变成“多个人的游戏”：华纳兄弟电影公司推出圣诞气氛浓厚的《极地快车》；曾经成功推出《冰河世纪》的福克斯再次携手在三维动画领域与皮克斯、梦工场的PDI齐名的蓝天工作室，为人们带来《冰河世纪2》……此外，皮克斯推出自己的第一部独立影片《蹩脚炖菜》。而迪斯尼也将推出第一部独立制作的三维动画影片《小鸡》 。至于梦工场，则制作了《怪物史瑞克3》，并且将《怪物史瑞克4》的制作也纳入了日程之中。
三维动画 - 特点
能够完成实拍不能完成的镜头；制作不受天气季节等因素影响；
对制作人员的技术要求较高；可修改性较强，质量要求更易受到控制；实拍成本过高的镜头可通过三维动画实现以降低成本；实拍有危险性的镜头可通过三维动画完成；无法重现的镜头可通过三维动画来模拟完成；能够对所表现的产品起到美化作用。
画面表现力没有摄影设备的物理限制，可以将三维动画虚拟世界中的摄影机看作是理想的电影摄影机，而制作人员相当于导演、摄影师、灯光师、美工、布景，其最终画面效果的好坏与否仅取决于制作人员的水平、经验和艺术修养，以及三维动画软件及硬件的技术局限。
三维动画 - 制作周期
三维动画广告的制作成本，与制作的复杂程度和所要求的真实程度成正比，并呈指数增长。
三维动画技术虽然入门门槛较低，但要精通并熟练运用却需多年不懈的努力，同时还要随着软件的发展不断学习新的技术。它在所有影视广告制作形式中技术含量是最高的。由于三维动画技术技术的复杂性，最优秀的3D设计师也不大可能精通三维动画的所有方面。
三维动画制作是一件艺术和技术紧密结合的工作。在制作过程中，一方面要在技术上充分实现广告创意的要求，另一方面，还要在画面色调、构图、明暗、镜头设计组接、节奏把握等方面进行艺术的再创造。与平面设计相比，三维动画多了时间和空间的概念，它需要借鉴平面设计的一些法则，但更多是要按影视艺术的规律来进行创作。
三维动画 - 应用领域
随着计算机三维影像技术的不断发展，三维图形技术越来越被人们所看重。三维动画因为它比平面图更直观，更能给观赏者以身临其境的感觉，尤其适用于那些尚未实现或准备实施的项目，使观者提前领略实施后的精彩结果。
三维动画，从简单的几何体模型如一般产品展示、艺术品展示，到复杂的人物模型；三维动画从静态、单个的模型展示，到动态、复杂的场景如房产酒店三维动画、三维漫游、三维虚拟城市，角色动画。所有这一切，动画都能依靠强大的技术实力为您实现。
一、建筑领域
现在阶段在中国，3D技术在建筑领域得到了最广泛的应用：早期的建筑动画因为3D技术上的限制和创意制作上的单一，制作出的建筑动画就是简单的跑相机的建筑动画。随着现在3D技术的提升与创作手法的多元化,建筑动画从脚本创作到精良的模型制作，后期的电影剪辑手法,以及原创音乐音效，情感式的表现方法,制作出的建筑动画综合水准越来越高，建筑动画费用也比以前降低了许多。
致力于建筑漫游动画：房地产漫游动画、小区浏览动画、楼盘漫游动画、三维虚拟样板房、楼盘3D动画宣传片、地产工程投标动画、建筑概念动画、房地产电子楼书、房地产虚拟现实等动画制作。
二、规划领域
道路、桥梁、隧道、立交桥、街景、夜景、景点、市政规划、城市规划、城市形象展示、数字化城市、虚拟城市、城市数字化工程、园区规划、场馆建设、机场、车站、公园、广场、报亭、邮局、银行、医院、数字校园建设、学校等动画制作。
三、三维动画制作
三维动画从简单的几何体模型到复杂的人物模型，单个的模型展示，到复杂的场景如道路、桥梁、隧道、市政、小区等线型工程和场地工程的景观设计表现的淋漓尽致。
四、园林景观领域
园林景观动画涉及景区宣传、旅游景点开发、地形地貌表现,国家公园、森林公园、自然文化遗产保护、历史文化遗产记录,园区景观规划、场馆绿化、小区绿化、楼盘景观等动画表现制作。
园林景观3D动画是将园林规划建设方案，用3D动画表现的一种方案演示方式。其效果真实、立体、生动，是传统效果图所无法比拟的。园林景观动画将传统的规划方案，从纸上或沙盘上演变到了电脑中，真实还原了一个虚拟的园林景观。目前，动画在三维技术制作大量植物模型上有了一定的技术突破和制作方法，使得用3D软件制作出的植物更加真实生动，动画在植物种类上也积累了大量的数据资料，使得园林景观植物动画如虎添翼。
五、产品演示
产品动画涉及工业产品如汽车动画、飞机动画、轮船动画、火车动画、舰艇动画、飞船动画；电子产品如手机动画、医疗器械动画、监测仪器仪表动画、治安防盗设备动画；机械产品动画如机械零部件动画、油田开采设备动画、钻井设备动画、发动机动画；产品生产过程动画如产品生产流程、生产工艺等三维动画制作。
六、模拟动画
模拟动画制作，通过动画模拟一切过程如制作生产过程、交通安全演示动画(模拟交通事故过程)、煤矿生产安全演示动画(模拟煤矿事故过程)、能源转换利用过程、水处理过程、水利生产输送过程、电力生产输送过程、矿产金属冶炼过程、化学反应过程、植物生长过程、施工过程等演示动画制作。
七、片头动画
片头动画创意制作：宣传片片头动画、游戏片头动画、电视片头动画、电影片头动画、节目片头动画、产品演示片头动画、广告片头动画等。
八、广告动画
动画广告是广告普遍采用的一种表现方式，动画广告中一些画面有的是纯动画的，也有实拍和动画结合的。在表现一些实拍无法完成的画面效果时，就要用到动画来完成或两者结合。如广告用的一些动态特效就是采用3D动画完成的，现在我们所看到的广告，从制作的角度看，几乎都或多或少地用到了动画。
致力于三维数字技术在广告动画领域的应用和延伸，将最新的技术和最好的创意在广告中得到应用，各行各业广告传播将创造更多价值，数字时代的到来，将深刻地影响着广告的制作模式和广告发展趋势。
九、影视动画
影视三维动画涉及影视特效创意、前期拍摄、影视3D动画、特效后期合成、影视剧特效动画等。随着计算机在影视领域的延伸和制作软件的增加，三维数字影像技术扩展了影视拍摄的局限性，在视觉效果上弥补了拍摄的不足，在一定程度上电脑制作的费用远比实拍所产生的费用要低的多，同时为剧组因预算费用、外景地天气、季节变化而节省时间。
制作影视特效动画的计算机设备硬件均为3D数字工作站。制作人员专业有计算机、影视、美术、电影、音乐等。影视三维动画从简单的影视特效到复杂的影视三维场景都能表现的淋漓尽致。
十、角色动画
角色动画制作涉及：3D游戏角色动画、电影角色动画、广告角色动画、人物动画等。
电脑角色动画制作一般经以下步骤完成：
1.根据创意剧本进行分镜头，绘制出画面分镜头运动，为三维制作做铺垫；
2.在3D中建立故事的场景、角色、道具的简单模型；
3.3D简单模型根据剧本和分镜故事板制作出3D故事板；
4.角色模型、3D场景、3D道具模型在三维软件中进行模型的精确制作；
5.根据剧本设计对3D模型进行色彩、纹理、质感等的设定工作；
6.根据故事情节分析，对3D中需要动画的模型（主要为角色）进行动画前的一些动作设置；
7.根据分镜故事板的镜头和时间给角色或其它需要活动的对象制作出每个镜头的表演动画；
8.对动画场景进行灯光的设定来渲染气氛；
9.动画特效设定；
10.后期将配音、背景音乐、音效、字幕和动画一一匹配合成，最终成完整部角色动画片制作。
三维动画 - 制作流程
根据实际制作流程，一个完整的影视类三维动画的制作总体上可分为前期制作、动画片段制作与后期合成三个部分。
前期制作是指在使用计算机制作前，对动画片进行的规划与设计，主要包括：文学剧本创作、分镜头剧本创作、造型设计、场景设计。文学剧本，是动画片的基础，要求将文字表述视觉化即剧本所描述的内容可以用画面来表现，不具备视觉特点的描述（如抽象的心理描述等）是禁止的。动画片的文学剧本形式多样，如神话、科幻、民间故事等，要求内容健康、积极向上、思路清晰、逻辑合理。
分镜头剧本，是把文字进一步视觉化的重要一步，是导演根据文学剧本进行的再创作，体现导演的创作设想和艺术风格，分镜头剧本的结构：图画+文字，表达的内容包括镜头的类别和运动、构图和光影、运动方式和时间、音乐与音效等。其中每个图画代表一个镜头，文字用于说明如镜头长度、人物台词及动作等内容。 造型设计，包括人物造型、动物造型、器物造型等设计，设计内容包括角色的外型设计与动作设计，造型设计的要求比较严格，包括标准造型、转面图、结构图、比例图、道具服装分解图等，通过角色的典型动作设计（如几幅带有情绪的角色动作体现角色的性格和典型动作），并且附以文字说明来实现。造型可适当夸张、要突出角色特征，运动合乎规律。
场景设计，是整个动画片中景物和环境的来源，比较严谨的场景设计包括平面图、结构分解图、色彩气氛图等，通常用一幅图来表达。
动画片段制作
根据前期设计，在计算机中通过相关制作软件制作出动画片段，制作流程为建模、材质、灯光、动画、摄影机控制、渲染等，这是三维动画的制作特色。
建模，是动画师根据前期的造型设计，通过三维建模软件在计算机中绘制出角色模型。这是三维动画中很繁重的一项工作，需要出场的角色和场景中出现的物体都要建模。建模的灵魂是创意，核心是构思，源泉是美术素养。通常使用的软件有3DSMax、AutoCAD、Maya等。建模常见方式有：多边形建模——把复杂的模型用一个个小三角面或四边形组接在一起表示（放大后不光滑）；样条曲线建模——用几条样条曲线共同定义一个光滑的曲面，特性是平滑过渡性，不会产生陡边或皱纹。因此非常适合有机物体或角色的建模和动画。细分建模——结合多边形建模与样条曲线建模的优点面开发的建模方式。
建模不在于精确性，而在于艺术性，如《侏罗纪公园》中的恐龙模型。材质贴图，材质即材料的质地，就是把模型赋予生动的表面特性，具体体现在物体的颜色、透明度、反光度、反光强度、自发光及粗糙程度等特性上。贴图是指把二维图片通过软件的计算贴到三维模型上，形成表面细节和结构。对具体的图片要贴到特定的位置，三维软件使用了贴图坐标的概念。一般有平面、柱体和球体等贴图方式，分别对应于不同的需求。模型的材质与贴图要与现实生活中的对象属性相一致。
灯光，目的是最大限度地模拟自然界的光线类型和人工光线类型。三维软件中的灯光一般有泛光灯（如太阳、蜡烛等四面发射光线的光源）和方向灯（如探照灯、电筒等有照明方向的光源）。灯光起着照明场景、投射阴影及增添氛围的作用。通常采用三光源设置法：一个主灯，一个补灯和一个背灯。主灯是基本光源，其亮度最高，主灯决定光线的方向，角色的阴影主要由主灯产生，通常放在正面的3/4处即角色正面左边或右面45度处。补灯的作用是柔和主灯产生的阴影，特别是面部区域，常放置在靠近摄影机的位置。背灯的作用是加强主体角色及显现其轮廓，使主体角色从背景中突显出来，背景灯通常放置在背面的3/4处。
摄影机控制，依照摄影原理在三维动画软件中使用摄影机工具，实现分镜头剧本设计的镜头效果。画面的稳定、流畅是使用摄影机的第一要素。摄影机功能只有情节需要才使用，不是任何时候都使用。摄像机的位置变化也能使画面产生动态效果。
动画，根据分镜头剧本与动作设计，运用已设计的造型在三维动画制作软件中制作出一个个动画片段。动作与画面的变化通过关键帧来实现，设定动画的主要画面为关键帧，关键帧之间的过渡由计算机来完成。三维软件大都将动画信息以动画曲线来表示。动画曲线的横轴是时间（帧），竖轴是动画值，可以从动画曲线上看出动画设置的快慢急缓、上下跳跃。如3DSMax的动画曲线编辑器。三维动画的动是一门技术，其中人物说话的口型变化、喜怒哀乐的表情、走路动作等，都要符合自然规律，制作要尽可能细腻、逼真，因此动画师要专门研究各种事物的运动规律。如果需要，可参考声音的变化来制作动画，如根据讲话的声音制作讲话的口型变化，使动作与声音协调。对于人的动作变化，系统提供了骨骼工具，通过蒙皮技术，将模型与骨骼绑定，易产生合乎人的运动规律的动作。
渲染，是指根据场景的设置、赋予物体的材质和贴图、灯光等，由程序绘出一幅完整的画面或一段动画。三维动画必须渲染才能输出，造型的最终目的是得到静态或动画效果图，而这些都需要渲染才能完成。渲染是由渲染器完成，渲染器有线扫描方式（Line－scan如3dsMAX内建的）、光线跟踪方式（Ray－tracing）以及辐射度渲染方式（Radiosity如Lightscape渲染软件）等，其渲染质量依次递增，但所需时间也相应增加。较好的渲染器有Softimage公司的MetalRay和Pixal公司的RenderMan（Maya软件也支持RenderMan渲染输出）。通常输出为AVI类的视频文件。
后期合成
影视类三维动画的后期合成，主要是将之前所做的动画片段、声音等素材，按照分镜头剧本的设计，通过非线性编辑软件的编辑，最终生成动画影视文件。三维动画的制作是以多媒体计算机为工具，综合文学、美工美学、动力学、电影艺术等多学科的产物。实际操作中要求多人合作，大胆创新、不断完善，紧密结合社会现实，反映人们的需求，倡导正义与和谐。
三维动画 - 三维动画的发展方向
其发展方向，应用领域主要分两个方面：
A广泛应用类：主要包括如下九个方面行业
(1)建筑电影（也称其为建筑浏览，建筑漫游）主要以小区浏览，景观游历，虚拟现实为主。
(2)栏目包装：主要包括电视台频道包装：如佛山电视台、中央电视台等，栏目包装：如七巧板、今日话题，等等
(3)影视产品广告：要以药品、化妆品广告为主。如脑白金、美白系列化妆品等，还包括一些种子包装、新型机械、汽车广告等。
(4)影视特技：在影视产品方面，一些特技的应用使影视产品更具神秘新奇，绚丽的效果，使其更具视觉冲击力。
(5)工业造型设计：一些机械，汽车，精密仪器的设计，不用画图纸做成模型，用三维来制作并检验，可以达到真实的效果。具体的可以看看工业三维动画制作的应用范围。
(6)二维动画片:三维动画源于二维动画，所以运用三维的卡通材质可以再现二维卡通动画，二维与三维的转化变得很轻松。
(7)三维动画片:是艺术与技术完美结合的体现，也是三维动画领域目前难度较大的一个行业,她的峰颠蕴涵着无穷的财富,她充满奥秘！
(8)游戏制作:是近几年来，发展极为迅速的一个行业，他以玩家众多且乐此不疲为先决条件，市场开发的前景空前广阔，国内尚无规模较大且比较完善的游戏动画公司，自广电部总局发出通知，大力招商引资，在国内兴建游戏公司，且降低关税，这是游戏制作行业兴起的一个良好的开端!
(9)三维动画的还可以应用于网络动画以较小的一种格式上传
B 非广泛应用类：
非广泛应用类是指现时还未形成一定规模的行业，如:
(1)军事.医疗模拟
(2)家具.玩具.首饰设计
(3)环境模拟
(4)古建复原
(5)动感电影
(6)产品展示
在今天，数码三维，虚拟现实技术已成为一种潮流和技术趋势，它的出现,使各行各业都发生了彻底的变革，以前，图纸上的工作被搬到了荧屏上，工业设计不再用真实的模型，我们可以在一个建筑群开工之前看到完工之后的成品，甚至可以复原古代的动物，植物等，这不能不说是一种飞跃。
参考阅读： 三维动画介绍
