3.4構(gòu)建三維動(dòng)畫模型教學(xué)設(shè)計(jì)人教-中圖版高中信息技術(shù)選擇性必修5

第3章設(shè)計(jì)與制作三維創(chuàng)意作品3.4構(gòu)建三維動(dòng)畫模型教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)背景信息科技是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要部分，主要研究以數(shù)字形式表達(dá)的信息及其應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過(guò)程和工程實(shí)現(xiàn)。當(dāng)代高速發(fā)展的信息科技對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。義務(wù)教育信息科技課程具有基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性，為高中階段信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。信息科技課程旨在培養(yǎng)科學(xué)精神和科技倫理，提升自主可控意識(shí)，培育社會(huì)主義核心價(jià)值觀，樹立總體國(guó)家安全觀，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。教材分析本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容選自人教/地圖出版社選擇性必修5三維設(shè)計(jì)與創(chuàng)意第3章設(shè)計(jì)與制作三維創(chuàng)意作品3.4構(gòu)建三維動(dòng)畫模型。技術(shù)為三維作品的實(shí)現(xiàn)提供了支撐，但僅有技術(shù)手段還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要新穎、獨(dú)特的創(chuàng)意。創(chuàng)意設(shè)計(jì)是三維作品的靈魂，和技術(shù)相輔相成。本章在了解三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)基本原則的基礎(chǔ)上，欣賞、剖析幾個(gè)精彩的三維作品，由抽象到具體，領(lǐng)悟三維作品創(chuàng)意設(shè)計(jì)的思路與方法。在此基礎(chǔ)上，從生活與學(xué)習(xí)需求出發(fā)，以制作一個(gè)三維動(dòng)畫作品為例，引導(dǎo)同學(xué)們一起經(jīng)歷從規(guī)劃設(shè)計(jì)、三維建模、完善作品、動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)，直到最終的合成發(fā)布，體驗(yàn)制作三維作品的整個(gè)過(guò)程。教學(xué)目標(biāo)1.熟悉多邊形建模和利用貼圖技術(shù)建模兩種建模方法。2.熟悉虛擬三維空間的設(shè)計(jì)方式。3.體驗(yàn)適應(yīng)設(shè)計(jì)需要，選用合適的建模方法構(gòu)建三維動(dòng)畫模型的過(guò)程。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn):熟悉多邊形建模和利用貼圖技術(shù)建模兩種建模方法。教學(xué)難點(diǎn):體驗(yàn)適應(yīng)設(shè)計(jì)需要，選用合適的建模方法構(gòu)建三維動(dòng)畫模型的過(guò)程。教學(xué)方法與教學(xué)手段案例分析法、講授法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。教學(xué)過(guò)程問(wèn)題導(dǎo)入體驗(yàn)探索各具特色的動(dòng)畫角色動(dòng)畫的角色有人物、動(dòng)物等。在繪制人物時(shí)，要重點(diǎn)把握人物的臉形、五官特征、服飾、所處的時(shí)代等信息，以寫實(shí)或者卡通的手法突出人物的特征和身份。在繪制動(dòng)物時(shí)，要重點(diǎn)把握動(dòng)物的具體外形特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能使觀看者通過(guò)其外形特征和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，了解作品所要表達(dá)的主題（圖3.4.1）。討論：小組成員交流各自喜歡的三維動(dòng)畫作品，討論里面的角色都有哪些特征，在利用三維設(shè)計(jì)軟件建模時(shí)，如何才能更好地體現(xiàn)這些特征。利用多邊形建模的方法構(gòu)建模型多邊形建模是一種較為常用的建模方法，其原理比較簡(jiǎn)單：空間中任意兩個(gè)點(diǎn)能確定一條直線段，三個(gè)不在同一直線內(nèi)的點(diǎn)能夠確定一個(gè)三角面，這些點(diǎn)、線和面可以圍成一定的三維空間，即形成三維模型，如圖3.4.2所示。同時(shí)，點(diǎn)、線和面也成為了多邊形三維模型的基本組成要素。如果在空間內(nèi)確定更多的點(diǎn)，就能夠形成更多的三角面，進(jìn)而生成形狀復(fù)雜的三維模型。圖3.4.3展示的是人物素描的繪制過(guò)程?？梢钥闯觯诶L畫時(shí)，一般都先繪制基本的輪廓，然后逐步深入，最后刻畫細(xì)節(jié)并完成最終的作品。多邊形建模的方法與此類似，通過(guò)多邊形刻畫出大體的輪廓，然后在細(xì)節(jié)部分任意加點(diǎn)和線來(lái)創(chuàng)建復(fù)雜模型的表面，逐步構(gòu)建出三維模型的細(xì)節(jié)。例如，為了構(gòu)建如圖3.4.4所示的鰩魚，可以從立方體開始建模，逐步構(gòu)建出鰩魚三維模型（圖3.4.5）?？梢钥闯觯枚噙呅谓５慕Ｐ瘦^高，而且可以在保持豐富細(xì)節(jié)的情況下，構(gòu)建完全閉合的形體。但利用多邊形建模無(wú)法做到模型的完全精確，只能達(dá)到近似的效果。如果需要使用多邊形來(lái)描述平滑曲面形體時(shí)，多邊形的數(shù)量有可能會(huì)非常龐大，降低計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。多邊形模型的調(diào)整多邊形建模的基本方法是對(duì)模型上的點(diǎn)、線、面進(jìn)行空間上的編輯，也就是利用位移、旋轉(zhuǎn)、縮放三種常用手法對(duì)其進(jìn)行修改。圖3.4.6所示即為利用移動(dòng)工具調(diào)整立方體的側(cè)面。多邊形模型的切割在基本幾何體的基礎(chǔ)上，如果要增加更多的細(xì)節(jié)，必須有更多的頂點(diǎn)數(shù)量，而增加頂點(diǎn)數(shù)量最常用的方法就是對(duì)多邊形進(jìn)行切割操作。啟動(dòng)Maya軟件，先建立一個(gè)立方體，再將立方體調(diào)整為長(zhǎng)方體，然后利用“插入循環(huán)邊”工具，一次性地插入一組具有連續(xù)性的邊。圖3.4.7所示是插入兩條循環(huán)邊，將長(zhǎng)方體切成了三段。多邊形模型的擠出擠出是多邊形建模中最常用的經(jīng)典命令，常用于擠出面，以生成更多的頂點(diǎn)，形成新的結(jié)構(gòu)或分支。如圖3.4.8所示，選定長(zhǎng)方體的正面，利用“編輯網(wǎng)格→擠出”命令，可以初步得到鰩魚的頭部模型。反復(fù)利用“插入循環(huán)邊”工具和“編輯網(wǎng)格→擠出”命令，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)方體不同位置的面的擠出和縮放操作，可以順利得到鰩魚模型的頭部、魚鰭和尾部（圖3.4.9）。多邊形模型的平滑處理多邊形建模的核心是對(duì)模型上的點(diǎn)、線和面進(jìn)行空間位置上的調(diào)整。所以在建模時(shí)，盡量用較少的點(diǎn)、線、面勾勒模型，這樣相對(duì)易于控制外形。但是較少的點(diǎn)、線、面會(huì)讓人感覺(jué)模型的造型非常生硬，特別是需要平滑過(guò)渡的位置會(huì)變得特別粗糙。所以在建模的最后，還需要使用光滑化工具對(duì)模型表面的點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，以獲得相對(duì)光滑的效果。在制作鰩魚模型時(shí)，可以利用“軟選擇”命令調(diào)整鰩魚的形狀（圖3.4.10）；利用光滑化工具，可以使鰩魚模型更加平滑（圖3.4.11）。利用貼圖技術(shù)的方法構(gòu)建模型有時(shí)動(dòng)畫中的一些角色是基于自由手繪或圖片、照片等創(chuàng)作的，而且精度要求不太高。這時(shí)可以把相關(guān)圖片導(dǎo)入Maya作為參考，方便建立模型。這種建模方法一般采用貼圖技術(shù)來(lái)解決，較為便捷，而且在對(duì)細(xì)節(jié)要求不高的情況下，也比較實(shí)用。例如，在“拯救海洋”動(dòng)畫中，有較多的海洋生物需要建模。這些海洋生物雖然會(huì)游動(dòng)，但實(shí)際上僅僅充當(dāng)背景，并不需要太多細(xì)節(jié)。這時(shí)可以采用貼圖的方式，從簡(jiǎn)單的面片開始，通過(guò)移動(dòng)點(diǎn)的位置調(diào)整出輪廓，再沿垂直面片方向拉出厚度，復(fù)制出另外一側(cè)身體，最后縫合兩個(gè)面片即可得到模型。下面以圖3.4.12所示的小魚為例，嘗試?yán)觅N圖技術(shù)的建模方法。實(shí)踐活動(dòng)構(gòu)建小魚三維模型1.在Maya場(chǎng)景中建立一個(gè)平面，將圖3.4.12作為貼圖，導(dǎo)入Maya軟件中作為建模參考。2.先執(zhí)行“窗口→UV編輯器”命令，再執(zhí)行“多邊形→規(guī)格化”命令，完成參考面的設(shè)置（圖3.4.13）。3.利用多邊形平面制作小魚的側(cè)面。執(zhí)行“創(chuàng)建→多邊形基本體→平面”命令，在正視圖中拖出一個(gè)多邊形平面，然后通過(guò)調(diào)節(jié)平面中的頂點(diǎn)，描繪出小魚的身體輪廓（圖3.4.14）。4.執(zhí)行“軟選擇”命令，拖出小魚的身體厚度（圖3.4.15）。5.執(zhí)行“網(wǎng)格→鏡像幾何體”命令，沿著z軸負(fù)方向，鏡像出小魚的另一側(cè)身體，然后執(zhí)行“編輯網(wǎng)格→合并”命令，把兩邊的身體縫合起來(lái)。6.對(duì)稱調(diào)節(jié)魚身狀態(tài)，制作魚鰭等細(xì)節(jié)（圖3.4.16）。7.執(zhí)行光滑多邊形的操作后，得到小魚模型，然后執(zhí)行“文件→保存場(chǎng)景”命令保存文件，完成小魚模型的構(gòu)建（圖3.4.17）。閱讀拓展角色建模的兩種方式在真實(shí)的角色建模中，多邊形建模和貼圖技術(shù)這兩種建模方式一般是結(jié)合在一起應(yīng)用的。例如，在人物建模時(shí)，通常先導(dǎo)入人物的手稿，然后通過(guò)基本幾何體調(diào)整出頭部大致的輪廓，最后通過(guò)點(diǎn)、線和面對(duì)頭部的五官進(jìn)行細(xì)分修改，如圖3.4.18所示。實(shí)踐活動(dòng)構(gòu)建更多的魚類三維模型利用本節(jié)介紹的兩種建模方法，制作更多的魚類三維模型。圖3.4.19是一些參考樣例。項(xiàng)目實(shí)施構(gòu)建動(dòng)畫中角色的三維模型小組成員一起，利用本節(jié)的建模方法，制作本小組作品所需要的三維模型。圖3.4.20為一個(gè)小組制作的男孩三維模型，圖3.4.21為外星人三維模型。課后作業(yè)1.多邊形建模的原理是什么？Maya軟件中的多邊形建模和其他建模軟件中的多邊形建模有何不同？2.本章項(xiàng)目活動(dòng)中的三維動(dòng)畫短片中還需要其他模型，如不同部落的生物等。自由選擇一種生物，展開設(shè)計(jì)，并選擇合適的建模方法進(jìn)行制作，以便最終與本小組其他同學(xué)的設(shè)計(jì)一起合成動(dòng)畫。板書設(shè)計(jì)第3章設(shè)計(jì)與制作三維創(chuàng)意作品3.4構(gòu)建三維動(dòng)畫模型1.