數字媒體技術在短波電臺中的應用研究

姜海龍

（中電防務科技有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

數字媒體技術中的三維動畫本質上一種視覺溝通語言，其最終目的為了更有效的溝通與傳遞。因此，計算機三維動畫對進行視覺溝通有著非常重要的意義[1]。計算機三維動畫是設計師運用三維軟件在虛擬空間里建立模型，在不同的角度移動、旋轉、縮放觀看物體模型，創造出各種千變萬化的模型。立體模型的各個面是計算機經過數字計算得來的，不需要真實地把模型制作出來，其優點就是“無中生有”[2]。相比較平面靜態展示，數字媒體技術的優勢是將產品的結構、特點、功能、性能、設計原理、設備組成、應用場景、使用方法、注意事項等通過三維動畫形式來表現，使人們能夠全面、直觀、詳實地了解產品功能及特色，能給觀賞者以身臨其境的感覺。

1 模型數字化

利用三維軟件可在虛擬三維空間構建具有三維數據的模型，從簡單的幾何模型到復雜的角色模型，從靜態單個產品顯示，到動態復雜的場景。短波電臺的模型建立，采用德國的CINEMA 4D影視級三維軟件，其擁有強大的功能和較強的擴展性，且操作極為簡易。建模方式采用參數化幾何體和多邊形建模與曲線建模相結合的方式。參數化建模可以理解為“堆積木”，即通過拼湊模型來完成建模，對于簡單模型，就可以通過拼湊來完成。如螺釘、顯示屏、實體按鈕等就可以采用正方體、圓柱體等基礎形體搭建完成。多邊形建模必須將三維模型轉換為可編輯的多邊形，如前面板、電臺主體等，利用點線面的調整，通過擠壓、移動、旋轉、縮放等功能，達到模型布線規范合理。曲線建模的原理是利用繪制樣條，通過生成器和變形器完成模型的建立。如電臺的把手，就是通過繪制線條，利用生成器的掃描功能，完成形體的構造。通過靈活運用多種建模方式，能夠輕松完成短波電臺的數字模型，降低模型的數據量，提高后期的使用效率，也降低了軟件引擎崩潰的可能性。

圖1 短波電臺數字模型

2 材質真實化

材質是指某個表面的質地，可用來模擬物質表面的顏色、紋理和其他一些外觀上的特性，如表現金屬、水、木紋等特性。在計算機動畫渲染中，材質的設定是通過數值來調節的，在三維軟件中通過調整顏色、漫反射、發光、透明、凹凸、反射、折射、置換等可視化屬性來模擬真實物體材質。正是有了這些屬性，我們構建的三維虛擬世界才能和現實世界一樣絢麗多彩。

紋理，附著在材質上，可表現出更加豐富的表面特性，如木紋、銹斑、產品上的圖案等。紋理可以是3D的，也可以是2D的。例如，有些復雜的場景，在模擬大型場景建筑時，通常在不嚴重破壞建筑外形的前提下，盡量減少多邊形的數量，使用大量的簡單模型。因為如果整個場景都使用精細模型，將會使場景的模型量非常的龐大而導致無法工作。

燈光，在計算機3D軟件中，可提供各種光源來調整整個環境區域的明暗。環境光可以調整整個環境區域的明暗，如果覺得整個畫面太暗或太亮，就可以調整環境光的明亮。平行光用來模擬很遠很遠射過來的光，如日光就是一種平行光。點光源和聚光燈一樣，只不過聚光燈多了屏蔽，所以產生了屏蔽影子的效果。區域光是一種有面積光，像現實生活中熒光幕就是一個長方形平面的發光體。體積光是用光線能夠到達的體積范圍來定義的，這種光可以通過對光線的方向、顏色、遞減度來進行控制，所以大量被使用在室內設計的燈光表現。

圖2 短波電臺材質表現

3 產品動態化

根據產品想要表達的功能特點，設定虛擬攝像機動畫、產品運動軌跡、特效動畫等參數。計算機動畫類型一般包括：關鍵幀動畫、非線性動畫、路徑動畫、角色動畫、動作捕捉動畫、表達式動畫等。在視覺語言表現中，通過設置虛擬攝影機，不僅能達到真實攝影機實現的各種拍攝技巧，還能創造出各種天馬行空的特殊拍攝視角。攝影機運動一般分為固定攝影和移動攝影，其中移動攝影又可分為推、拉、搖、移、升、降、旋轉等移動方式。固定攝影是在鏡頭和機位不變的情況下進行拍攝。固定鏡頭善于表現人、物、被拍攝對象，而不必受到各種其他運動因素的困擾，特別適合場景以及局部特寫。

圖3 短波電臺關鍵幀動畫

4 渲染自動化

根據場景的設置、賦予物體的材質和貼圖、燈光等，設置渲染的精度、全局光照、渲染通道等，由程序繪出一幅完整的畫面或一段動畫，快速批量地自動生成。

在計算機中，渲染輸出主要就是將三維軟件的渲染器各個選項的設置和場景分層，其中，場景分層的設置是重中之重。通常很多人在做最終渲染的時候，把所有的東西放在一個層里一起渲染輸出，這是一個非常不好的習慣。首先，這幾乎沒有給后期合成階段留任何的余地，最多只能調調色，增加銳化值等。其次，有時復雜場景不分層會浪費渲染時間，比如，在某個鏡頭中，鏡頭沒有運動，而只有產品動，在這種情況下，如果所有的東西一起渲染會花費大量的時間，若分層渲染，背景只需要渲染一幀即可。

短波電臺采用分層多通道渲染，將背景單獨渲染一幀，產品的顏色層、高光層、陰影層、反射層、漫反射等分開渲染，有利于方便后期合成[3]。

圖4 短波電臺渲染序列靜幀

5 成品精細化

三維動畫的后期合成，就是對渲染的素材片段進行拼接組合以及加工調整。從技術上來說，是針對不同的視頻、音頻、圖形、聲音等不同元素進行加工和整合；從藝術上來說，既是要達到完美的視聽效果，使整個產品視頻形成獨特的風格[4]。

在輸出階段，設置好視頻文件的長寬比例，常見的有4：3、16：9（即我們常說的標準屏幕和寬屏幕）兩種；視頻的色彩模式常見的有RGB模式、CMYK模式、灰度模式、HSB模式、LAB模式；視頻的常用格式有AVI、DV-AVI、MOV、ASF、WMV、RM、RMVB；視頻常見的壓縮格式有JPEG、MPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、DivX。

聲音合成階段具體內容包含配音、音效、音樂三部分[4]。配音由專業配音演員在錄音棚錄制聲音，以防雜音的干擾，在后期調整時，音視頻融合得更自然，達到音畫同步。音效的主要功能是“模擬真實”，其中包含了“環境真實”和“心理真實”。音樂是一部影片的整體旋律，音樂的創作是根據畫面分鏡頭標識的時間，還有創作者對情節及角色情緒、氣氛的理解。音樂的主要功能是抒發感情、渲染氣氛塑造角色、表現創造者的態度、加強動作段落的效果、推動劇情的發展、加強結構的連貫性、形成影片的風格。

短波電臺數字媒體作品采用Adobe Premiere視頻剪輯和聲音合成軟件對整部片子進行校色、鏡頭剪輯和聲音合成等。該軟件可以將影片整理剪接、配音、配字幕，讓整個動畫節奏緊湊，更精彩有趣，是計算機動畫后期制作不可或缺的工具。除此之外，因為是Adobe公司開發的，所有影片支持透明效果，與各軟件兼容性較好，不會有讀不出來的情形。

圖5 后期合成

6 結束語

數字媒體技術的應用，對于產品展示本身，相比二維靜態展示，能使用戶能夠直觀、詳實、全方位動態了解產品的功能和特色，將產品可視化地展現給目標客戶，精準地傳達產品信息，使用戶了解產品使用，這項技術可復制、易推廣。對企業而言，不僅可提高公司產品的視覺形象，增加產品的科技感，也提升了產品附加值及用戶體驗，打造企業的品牌的認知度和美譽度。對于制造業領域，在響應國家大力發展數字經濟的背景下，產業數字化，數字產業化，能盤活設備資產，降低庫存，促進產品銷售，提升市場競爭力，助力制造業數字化轉型升級。