基于三維動畫技術的消防系統業務培訓

刁俊琴，崔學勇

(安徽新華學院，安徽　合肥　230088)

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基于三維動畫技術的消防系統業務培訓

刁俊琴，崔學勇

(安徽新華學院，安徽合肥230088)

摘要：隨著時代的發展，消防培訓作為一門邊緣工作逐漸受到社會的重視。借助電子計算機技術和互聯網技術，消防系統業務培訓在形式上變得日益豐富多彩，增加了學員學習的趣味性。在對于消防訓練、民眾消防知識、火災預警等方面，三維動畫技術能夠最大化的模擬事故現場，為培訓提供可視的動態行為指導。

關鍵詞：消防系統；培訓；三維動畫；運用

隨著經濟的發展，我國當前城市建筑物在密集程度和空間利用率上遠超十幾年前，這不僅加大了城市空間的利用率，也為消防安保帶來了更多的難度。本文就三維動畫技術和虛擬現實技術的發展現狀，概括性的分析了兩種技術在消防系統業務培訓中的廣泛應用和技術基礎。系統地闡述了三維動畫技術在培訓中的目標、初衷、方式、效果、模型結構和傳輸特點，并且就消防安保培訓中三維動畫技術的運用進行討論，旨在提高動畫制作水平，推動消防安保培訓的發展。

一、三維動畫技術概述

本文所指的用于消防系統培訓的三維動畫是以相關電子技術、消防理論為指導，應用到日常單位消防系統的培訓和學習中的三維動畫。一般來講，從學員與三維動畫的互動程度來看，三維培訓動畫可以分為視頻三維動畫和交互三維動畫。小視頻類三維動畫是通過培訓講師操作前進、后退、暫停等方式來展示消防培訓的具體內容，但是只能變更動畫的演示時間，不能變更演示角度；交互類三維動畫技術是難度較高的虛擬現實類的電子計算機技術，該技術實現了學員與培訓內容的互動，可以在動畫中自主變更觀看角度，實現智能培訓的效果。本文所提倡的三維動畫技術，大部分是基于小視頻類的三維動畫培訓。

二、消防培訓中三維動畫技術的新效果

三維動畫技術在消防系統的業務培訓中，發揮著重要的指導作用。他利用互聯網技術，實現了培訓課程的遠程傳輸，并且將各種培訓信息、動畫視頻在網絡平臺上共享，讓更多的單位、學校、社區享受到專業的培訓課程。從而提高了消防培訓的范圍，其具體作用如下。

1.創造全新的培訓模式

消防系統的業務培訓需要進行現代化的改革。因此，減少照本宣科的學院化培訓模式，最大限度的創造和接近真實火災環境成為當前培訓創新的切入點。引入三維動畫技術，將傳統的消防培訓中圖片——信息——講解的培訓模式向動畫——體驗——總結的新型培訓模式轉變。讓所有接受培訓的學員在上課過程中能夠直觀的感受到火災現場的具體環境。通過場景的模擬，學員可以在感官上生成火場定位、火情感應以及滅火模擬。利用計算機相關軟件將這些零散的元素串聯起來，再加上動畫效果的合成處理，按照科學的流程和順序反饋到學員的大腦中，形成消防培訓的二次印象。

2.加深培訓效果

三維動畫中擁有一種自動仿真的軟件系統，讓所有的學員在培訓過程中能夠通過外在信息的刺激產生身臨其境的效果，正如當前3D電影效果一樣，不僅可以感受到畫面的刺激，也能夠形成自身神經的感知，仿佛火焰、濃煙、建筑物等元素就在身邊，可以對現場的各種聲音加強體驗。這對于學員的學習效果是一種重要的加成。這種仿真、模擬培訓是基于培訓課程中重點案例建立的，因此最大限度的接近培訓的目的，讓學員在接受消防知識的時候，利用自身感知來排除安全環境下形成的一系列認知障礙，消化和吸收各種消防知識，全面提升消防系統業務培訓的培訓效果。

3.擴大培訓范圍

我國當前大部分企業、單位、地產物業公司，在消防系統業務培訓上都沒有專業的培訓課件，許多單位在進行培訓的時候還是使用普通的視頻來進行講解。雖然這種方式比傳統的授課形式更加有效，但是仍然缺少相關的親身體驗感覺。比如：無法讓學員感受到濃煙、毒氣的危險，也缺少危險科目消防知識的培訓，更無法預先展示既定單位的火災撲滅預案，沒有針對性的火災逃生知識，讓接受培訓的學員在知識的理論性和實用性上形成一條鴻溝。

此外，三維動畫技術可以將系統的火災逃生知識提供給我國的企事業單位，用于進行日常的消防系統培訓。這種動畫的培訓課程不僅降低了培訓的成本和危險性，也提高了學員接受培訓的興趣，使每個學員都可以用更加輕松的心態來進行平常難以接觸的消防培訓課程，并且將日常掌握的消防、逃生技巧消化吸收和模擬演練。

三、消防培訓中三維動畫技術運用現狀

近年來，隨著國家對消防培訓重視程度的不斷提高，含義三維動畫技術元素的消防系統培訓才開始逐漸發展。但是在許多培訓動畫的制作中依然存在著各種問題。

1.動畫情景設置問題

從學員的角度來看，三維動畫中場景的制作越精細、逼真，動畫的等級越高，培訓課件的價值就會越大。但是從筆者多年的工作經驗來看，當前動畫制作的場景設置已經進入一個誤區。不少市場上的三維動畫制作單位在進行動畫場景設置的時候，過于追求精細化的場景布置和模型布局，導致其動畫效果逼真，甚至達到接近電影特效的地步。這樣做一方面增加了三維動畫制作的成本；另一方面也增加了動畫中額外的干擾因素，也就是培訓動畫制作中的不必要信息。這些不必要信息是制作者在進行動畫設計的時候對于場景構建過于細致造成的，不由自主地出現在畫面中，分散了學員對于消防安全知識的注意力。

根據當前的三維立體空間模擬技術，用于消防培訓的動畫制作可以在空間場景上做到真實環境“一比一”的仿真模擬，讓學員在虛擬的場景中學到消防安全知識。但是這些環境畢竟是虛擬的，需要進行一定的藝術加工，因此三維動畫的制作者在技術與藝術的銜接上還存在一定的差距。

2.三維動畫的視覺效果呈現問題

視覺效果主要包括靜止效果和動態效果兩種，其影響因素有：色彩、構圖等。畫面構圖就是通過軟件將各種單元有機重組，呈現在一個畫面中。但是當前動畫制作公司在消防安全的內容與畫面構建上，難以形成統一，造成了構圖不完善的問題。動畫主體畫面中的目標人物、畫面組成、拍攝角度等，都對學員的認知能力造成壓迫。有些關鍵物體并沒有在畫面中的中心部位，難以在第一時間聚焦學員的目光，降低了培訓動畫的培訓效果。

降低動畫視覺效果的另一個原因為制作者色彩的選擇。色彩主要由三個基本要素：明度、色彩和純度組成，這三個要素密不可分，共同加強色彩以帶給人的不同感官。但是當前許多3D動畫在制作過程中，沒有按照色彩原理來進行布局，使得動畫某些鏡頭中主體、物體的層次不清楚。制作者沒有按照規定的要求來制作動畫，僅僅吸引一部分人的學習，并且在消防關鍵信息的營造上進入誤區，使得學員在接受培訓的時候，被非關鍵信息所誤導，甚至分散注意力，降低消防關鍵信息的吸引力。這一點尤其體現在對少兒和學生等未成年人的消防培訓中：當前許多消防培訓三維動畫作品，為了吸引學生觀看，在人物造型和場景模擬上采取動畫片中的部分鏡頭，這樣不利于學生的認知提升，增加了學生接受消防培訓的潛在學習感知和體驗，降低消防培訓的真實效率。

四、消防培訓中三維動畫制作技巧探析

1.三維動畫編制流程

消防系統業務培訓中的三維動畫都有獨特的制作程序，結合前人的經驗，再加上技術人員與消防官兵總結的不斷實踐和探索，筆者根據消防工作的實際需求，將動畫制作流程歸納為以下幾步。

第一,根據消防系統培訓的目標提出培訓策劃方案，再根據策劃方案中提出的培訓要求編制動畫腳本。完成腳本編輯的同時，需要動畫制作人員可以聯系美術設計，對動畫中的場景布局和人物形象進行藝術加工，并且設計相關的角色。

第二,基礎準備工作完成后就需要制作人員完成分鏡頭的制作，按照場景建模、角色模塊、角色動畫的方向來制作動畫框架?？蚣艽罱ㄍ戤吅筮€要往框架內部添加各種效果，如：燈光、材質、音效、渲染等。

第三，要結合講師的授課培訓風格進行編輯和完善，從全局把握，實現設計與效果的完美結合，最后合成輸出到學員面前。

2.動畫制作的技術準則

(1)設計整體性

動畫設計是一項十分復雜的任務，因此動畫制作者在進行場景設計的時候，需要建立一個總的設計構思，即動畫的全局觀念。這里的全局觀念包括了場景布局的統一，單元內前后風格的一致，變現主題的明確。因為三維動畫的主要作用是用來展現教學中理論難以覆蓋的那部分內容的，因此，動畫設計的整體性以及色彩要為具體的消防知識所服務。

(2) 透視原理

使用透視原理主要是在三維空間里保證空間邏輯的正確性，讓動畫中的空間效果更為逼真。在動畫尤其是三維動畫中，幾何透視與空氣透視是動畫制作者必須遵循的基本原理之一。采用透視原理既可以提高動畫場景中元素的多元化效果，增加動畫場景的感染力與渲染效果，又能夠節省動畫制作成本。

3.消防培訓中動畫制作的具體技術要點

對于三維動畫制作，最重要的技術就是場景模型構建與角色設計。場景模型構建是指在根據動畫制作技術的要求，在三維場景中創建立體的模型。將各種動畫效果添加到這個模型當中，可以說，模型就是動畫制作的結構，效果則是模型的外衣。針對當前消防動畫的培訓內容，建?？梢詤⒖家韵聨追N技術：幾何體—樣條曲線模型、復合模型、表面細分模型以及數據化的patch、NURBS 高級模型。

接下來就是三維動畫的角色設計工作。在已經建成的三維場景中，我們可以把消防培訓所需的各種內容以動畫的形式添加進去。比如3D-max軟件，該軟件提供了大部分三維動畫所需的場景設計模式，包括了變換動畫、變形動畫、角色動畫、粒子系統動畫、動力學模擬動畫、攝像機動畫等。將這些動畫進行有機組合，就可以做出符合培訓要求的消防系統業務培訓三維動畫了。

五、結語

綜上所述，隨著改革開放的不斷深入、建筑業在快速發展，3D技術在消防系統的業務培訓工作中應用的比例也在逐漸提高,這就對消防培訓工作隊伍的綜合素質提出了更高的要求。在消防系統的培訓中，如何提高科技含量，制作出既豐富多彩，生動靈活，又內容充實，意義深遠的三維動畫，成為當前培訓工作人員研究的重點。本文作者希望通過自己在消防系統業務培訓中的工作經驗，為三維動畫制作人員在制作消防培訓動畫中帶來一點幫助。

參考文獻：

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文獻標識碼：A

中圖分類號：P208

基金項目：安徽省人文社科項目“實現虛擬動畫技術應用于消防系統業務培訓的研究”(SK2015A673)

收稿日期：2015-10-15

文章編號：2095-4654(2016)01-0146-03