浅谈三维动画中建筑材质的表现与运用开题报告

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

通过对相关三维模型材质制作的文献资料的理论研究，形成了材质球属性参数设置与贴图绘制两大关键研究问题。这就需要结合毕业设计短片制作实践方案，总结归纳设计中的材质球参数设置与贴图绘制的主要心得。形成研究提纲，包括材质球设计在建筑动画中的作用，以其表现作用倒推制作需求，以画面表现需求设计参数、制作贴图三个阶段。

在课题的中期实践制作过程中，会形成材质球参数设置、灯光的影响因素、UV分布与贴图辅助等问题的初步研究成果。由于贴图制作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，贴图制作成为了实践过程中的关键问题。关键的贴图绘制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，关注贴图变化对材质的影响，进行贴图绘制的进一步研究。最后，再完善材质球设计与贴图绘制等工作。

3. 国内外研究现状（文献综述）

随着现在3d技术的提升与创作手法的多元化,建筑动画从脚本创作到精良的模型制作，后期的电影剪辑手法,以及原创音乐音效，情感式的表现方法,制作出的建筑动画综合水准越来越高，建筑动画成本大幅度降低。因此，建筑动画的应用也越来越广泛，不再仅仅局限于房地产等建筑行业。

优秀的三维动画作品除了具有精细的模型和良好的灯光渲染外, 也离不开精美的材质贴图，作为三维动画中的重要的设计制作元素,合适的材质贴图已经成为塑造影片可信形象的重要环节。建筑动画是典型的三维动画类型，并且往往偏重写实物件与空间的表现，角色与特效等表现作为辅助。因此建筑动画的画面表现更依赖材质的表现，对材质运用的研究是建筑动画设计中必不可少的重要环节之一。

材质的制作与设计并不是单一问题。以3dmax为例材质与贴图的编辑都是物体的自然属性为基础, 常见的属性诸如：漫反射、反射、透明度、折射、自发光、凹凸等等，都需要过调节不同的参数来改变它们所呈现出来的效果。如何让材质变得逼真,就要靠我们对各个参数属性的不断尝试。

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，搜集三维模型材质制作相关文献资料，汇总并归纳了有关三维材质的基础理论，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，充实三维材质制作的理论架构，形成材质球属性参数设置与贴图绘制两大关键研究问题。其次，结合毕业设计短片制作实践方案，总结归纳设计中的材质球参数设置与贴图绘制的主要心得。形成研究提纲，包括材质球设计在建筑动画中的作用，以其表现作用倒推制作需求，以画面表现需求设计参数、制作贴图三个阶段。通过查阅资料、参考经典案例按照研究提纲细化材质贴图的应用技巧。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模型的材质贴图部分进行设计与制作，归纳一定的参数设置规律，根据短片具体内容，重点对建筑材料、金属材料的参数进行渲染测试。形成材质球参数设置、灯光的影响因素、uv分布与贴图辅助等问题的初步研究成果。由于贴图制作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，关键的贴图绘制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，关注贴图变化对材质的影响，进行贴图绘制的进一步研究。最后，完善材质球设计与贴图绘制等工作，结束中期制作。由于三维材质并不是毕业设计的后期制作阶段的主要工作，并且少量的特效工作所涉及的材质并不是本课题的主要研究方向。因此，后期制作阶段主要工作是对材质贴图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。

5. 工作计划

2月3日前毕业设计短片制作。完成开题报告，并上传系统。

2月24日前毕业设计短片前期剧本、分镜头设计稿、模型设计文件等资料技术资料提交检查，提交毕业设计报告（论文）提纲，及相关资料的收集和整理。

3月17日前毕业设计动画短片的中期制作，提交毕业设计短片小样。