浅谈三维动画室外布光的科技感表现开题报告

1. 研究目的与意义

短片设计围绕中国航天事业的发展，中国航天计划2023年发射第一台巡天望远镜，标志着中国航天事业走在全世界的前端。毕业设计短片以此为出发点，意在宣传和科普中国航天产业，比如人工智能技术助力中国深空探测事业的发展等。同时致敬了伟大的中国航天事业以及在背后默默付出的科研工作人员。

课题的主要研究方向是三维动画中建筑材料材质的表现与运用，对材质在本片中科技感的表现进行分析，以及阐述材质在本三维短片中的作用和表现，并将不同材质质感的特性和效果进行比较，综合探索，以期在毕业设计短片应用中达到更好的效果。中国经济与文化发展正处在高速发展的阶段，科技主题的文化表达正在成为视觉设计中的主流内容与风格之一。2023年热映的《流浪地球2》更是将科幻三维动画的应用进一步发酵。在建筑动画应用方面未来建筑、高科技建筑必然成为热点与发展趋势，所以对三维动画中建筑材料材质的研究与表现的是很有必要的，也具有较强的应用价值。

2. 课题关键问题和重难点

本课题研究与实践的关键在于布光时除了要达到突出主体，塑造形象，渲染气氛等目的，还要注意通过对光线表现虚拟场景的纵深感、透视感，如:近浓远谈，近暗远亮等，从而达到突破两维空间，创造三维空间的目的。保持用光的统一性，在同一场景，同一光照条件下，注意保持段落中每幅画面的影调一致；不同场景的动画影调也要保持一致。区别不同景别的用光，对不同景别的布光要注意交待环境，时间概念和现场气氛等。

因此，灯光的布设不仅仅是解决照明的问题，其设计难度在于实际设计与制作中需要结合场景建模、摄像机运动等其他要素，根据每个镜头的相应情况，研究在科技氛围下的室外如何确定光源的摆放位置；通过灯光表现出背景与物体之间的空间差异；如何巧妙构建室外灯光。

3. 国内外研究现状（文献综述）

随着科学技术的发展，动画制作从传统的平面动画转变为如今的三维动画。三维技术在丰富动画故事情节和画面内容的基础上，也带给观众更生动的视觉体验。许多优秀的国产三维动画不断涌现，如《白蛇缘起》《哪吒之魔童降世》等，这些动画不仅在故事情节和角色塑造上非常成功，对于灯光运用的细节把控也十分到位。

灯光的作用不仅仅是将物体照亮，还可以通过灯光效果向观众传达更多的信息。吴桐在《三维动画中灯光的布局和运用策略探析》中提到在三维动画的场景制作过程中，灯光的布局和应用是重要的一环，其使得动画场景、人物角色、故事内容以及动画要表达的思想内涵相契合。也就是说可以通过灯光这一要素来决定场景的基调、感觉或烘托场景气氛。要达到场景最终的真实效果，我们必须要建立许多不同的灯光来实现，因为在现实世界中光源是多方面的，如阳光、烛光、荧光灯等，在这些不同光源的影响下所观察到的事物效果也会不同。

而三维动画中灯光与现实生活中灯光有所不同，在3ds max中灯光一般分为标准灯光与光度学灯光两大类，其中标准灯光是基于计算机的模拟灯光对象，如阳光的光照，灯泡的照明等，光度学灯光是一种用于模拟真实灯光并可以精确的控制亮度的灯光类型。通过选择不同的灯光类型配合，则可以模拟出逼真的照明效果。

4. 研究方案

该课题的研究由理论研究与实践探索两部分组成，两方面的研究与探索同步进行，以理论研究支撑实践探索，以实践应用反馈研究成果。研究方案与设计方案交叉互补。 课题的理论研究方案主要采取文献研究法。首先，搜集三维动画中灯光制作相关文献资料，汇总并归纳了有关三维动画中室外灯光的基础理论，构建研究的主要脉络，初步形成框架，确立理论研究与探索的方向。根据理论框架进一步查阅文献资料，充实室外灯光运用的理论架构，形成室外灯光参数设置与室外布光表现短片科技感两大关键研究问题。其次，结合毕业设计短片制作实践方案，总结归纳设计中的室外灯光参数设置与布光技巧的主要心得。形成研究提纲，包括室外灯光设计在科幻动画中的作用，以其表现作用倒推制作需求，以画面表现需求布置灯光、设置参数等三个阶段。通过查阅资料、参考经典案例按照研究提纲细化室外布光的应用技巧。同时以理论调整短片的设计制作方案；推进毕业设计成果水平进一步提高。最后，在动画短片制作基本完成后，根据所搜集的资料文献以及制作过程中的心得撰写论文及研究文本。 课题实践设计方案分为短片前期设计、中期制作、后期制作三大阶段。首先，前期设计主要包含文字脚本、分镜，以及根据文字分镜创作分镜台本绘制以及场景、角色设定的绘制。在完成前期设计后形成毕业设计短片的基础构架，根据前期设计形成较为完备的制作规划与方案。中期制作阶段，根据课题理论研究对三维动画中室外场景布光部分进行设计与制作，归纳一定的参数设置规律以及影响因素。形成灯光参数设置、灯光的影响因素、灯光分布与场景辅助等问题的初步研究成果。由于灯光设置及渲染测试工作量较大并且与中期制作的其他环节关系较为紧密。因此，关键的布光研究计划于中期制作的后期进行细节研究与实践，利用该阶段制作中可能出现的密集渲染测试，关注灯光变化对场景的影响，对布光模式进一步研究。最后，完善室外场景的布光工作，结束中期制作。由于三维动画中布光并不是毕业设计的后期制作阶段的主要工作。因此，后期制作阶段主要工作是对灯光及涉及的渲染等课题研究成果的验证与调整；通过后期合成、校色、剪辑的工作，对中期制作中的结论进行进一步完善。 通过文献理论研究与实践应用探索的立体化结合，实现成果的相互支撑与反馈，可以较好的完成该课题的研究。

5. 工作计划

第1周：搜集大量相关资料，选好题并完成开题报告；

第2周：在导师指导下进行论文的写作大纲的指定；

第3周：在图书馆搜集相关的信息和资料；