試論3D技術的應用

摘 要：隨著如今科技的快速發展，計算機三維技術也逐漸從不被大眾所了解發展到深入到生活中各個領域，在生活中的方方面面都出現了三維技術的身影。本文將從三維技術在3D動畫中的應用、在3D打印領域內的應用、在VR領域內的應用這三個方面淺談3D技術的廣泛應用，介紹3D技術與生活的緊密聯系

關鍵詞：三維技術；三維動畫；虛擬現實；3D打印

一、 3D技術的介紹

3D技術簡單一點來介紹就是一種虛擬的三維技術。3D技術是利用計算機的運算來達到視覺、聽覺方面給觀眾一種虛擬的立體下的技術。目前3D的顯示技術主要有三種，分別是立體圖像對技術、體三維顯示技術、全息技術。

立體圖像對技術原理是在場景中的兩個或者多個視圖之中，用某一種載體比如說能讓視覺變得更加立體的3D眼鏡，通過3D眼鏡與顯示器同步的信號來實現，達到立體視覺的目的。但是這種技術的實質是在空間中產生兩張或者產生多張平面的圖像，從而通過對眼睛視覺上的欺騙來達到立體成像的目的；全息技術也被稱為“全息照相”一種利用波的干涉還有衍射原理來記錄被攝物體的反射或透射光波中信息振幅、相位的照相成像技術。全息攝影是通過一束參考光和被攝物體上反射的光疊加在感光片上產生干涉條紋而成。全息攝影不僅記錄被攝物體反射光波的振幅（強度），而且還記錄反射光波的相對相位。所以用全息技術再現額圖像立體感是最真實的，當然全息技術也存在其缺陷，比如利用計算機產生的全息圖需要的計算量十分大，對硬件設備要求很高。還有一種成像技術是體三維顯示技術，這種技術是在物理上顯示出三個維度從而在空間中就能產生真正的3D效果。在體三維顯示技術中相對應二維數組中二維顯示中的每個元素被稱為像素，而在體顯示三維技術中在空間里的每個元素是被稱為體素，體素的組成在空間中將三維數組表現出來。

所以說三維不是相當于平面來說的，是立體的圖像。利用3D技術所直接做出來的是3D影像，不是3D實體圖像。如今，隨著計算機技術的進步3D技術的應用范圍已經十分廣泛了。在眾多領域如教育、醫療、航空航天、娛樂影視、軍事等各個領域都有涉及。本文將從三維動畫、VR、3D打印這三個方面淺談3D技術的發展。

二、 3D技術在影視方面的應用

三維動畫主要在幾個方面應用廣泛，一個方面是在影視動畫，如《瘋狂動物城》、《玩具總動員》、國產動畫《熊出沒》等；另一方面是應用在商業廣告、節目片頭，如近來十分火熱的綜藝《中餐廳》、《爸爸去哪兒》等，節目片頭都用到了C4D三維動畫來實現效果。3D技術在影視方面主要應用于影視特效方面。三維影視特效技術的發展、并在該領域深入應用，給觀眾帶來了相較于平面影視作品而前所未有的視覺震撼效果。3D的電影特效也被稱為特技的效果，這種特技效果是通過計算機技術制作出來的能夠給觀眾視覺享受、輔助于表達電影而現實生活中不存在、也不能靠演員真是表演出來，或者說表演出來、真實制作出來的成本十分大所以通過計算機三維技術來制作出來輔助表達的假象。這樣的電影特效不僅輔助導演對于電影內容的表達也增強了電影的視覺沖擊力，提升了觀眾的觀影體驗。以《阿凡達》為代表的三位立體影視作品，作為一部視效大片，給觀眾的視覺震撼力是極其強烈的。3D技術在影視動畫方面的應用主要依靠3DMAX、MAYA、C4D、犀牛等三維軟件前期進行角色建模、場景建模、并且在軟件里面對角色進行上骨骼、綁定骨骼、進行蒙皮等操作后調試動畫，動畫調試完成后在UVlayout、Bodypaint等軟件里面進行展UV、畫貼圖，調試材質。再通過攝影機的運動，按照前期分鏡的設計進行鏡頭設計，對景別、鏡頭的推、拉、搖、移、跟等鏡頭的運動對三維軟件里的角色動畫創建攝影機的動畫，再調試到合適的渲染設置模式以及渲染設置的數值，調試好后設置好存儲位置以及其他需要設置的數值，分鏡頭（即所有創建的攝影機）進行渲染，渲染成一張一張的圖片，即序列幀。將一個動態鏡頭再分為一幀一幀的靜態畫面，最后在后期特效軟件如NUKE、HOUDINI、AE以及合成軟件PR等軟件里面進行加特效和剪輯最后的成片。這些是三維動畫所需要的技術要求，但是三維動畫是動畫的一種表達方式，不能把技術當做全部，在學習這些技術的同時不能忘記動畫的基本原理和動畫的一些基本藝術素養，對于動畫的基礎素養的培養可以通過看一些書籍來學習比如《動畫是生存手冊》。切記不能因為三維動畫的技術要求而舍本逐末，忽略了動畫最為本質的東西只一味地追求技術。

三、 3D技術在3D打印領域內的應用

3D打印技術在最初是在模具制造以及工業領域來制造模型，而隨著3D打印技術的成熟以及材料的多樣，如今已可以直接制造產品了。設計哥哥領域如航天、國防、建筑設計、制造業、醫療行業、珠寶、建筑、服飾類。3D打印技術在醫療行業的應用，已有成功案例，一位83歲的老人患有慢性的骨頭感染，因而還生了有3D打印機“打印”出的下顎骨，這是世界上首位使用3D打印產品做的人體骨骼的案例；在制造行業，3D打印技術對比傳統制造行業在制作成本、制作速度以及制作的精確度上遠遠優于傳統制造業；在航天航空國防領域，GE中國研發中心的工程師門已經用3D打印機成功的制作出了航空發動機的重要零件。3D打印技術制作該零件所花的時間成本遠遠少于傳統的制造該零件所使用的時間成本。

四、 3D技術在虛擬現實領域內的應用

虛擬現實是沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機高級人機界面，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，3D技術在虛擬現實里的應用可以增強體驗者身臨其境的感受，增強體驗者的體驗感受。

參考文獻：

[1]范臻.三維影視特效技術在動畫電影產業中的發展[A].信息科技探索，1674-6708（2018）204-0146-02.

[2]陳云芳.二維和三維形式在動畫制作中的融合分析[A].電腦知識與技術，二維和三維形式在動畫制作中的融合分析.

作者簡介：

張琪，重慶市，重慶郵電大學。