柳州古桥的三维动画展示设计
柳州古桥的三维动画展示设计
随着计算机科学的高速发展，虚拟现实的技术在保护文物领域起到了至关重要的作用。针对柳州古桥不被注重保护及被破坏的现状，为提高人们爱护古桥文物的意识，以保护柳州古桥文物为目的，文章论述了柳州现存古桥文史资料与及目前不被重视及破坏的现状，以柳州广济桥为例子，呼吁人们积极加入保护古桥的行动中来。重点描绘柳州广济桥过去所承载的历史文化，由于历史原因被移建东坡公园后的大体情况。据此提出以个人古桥情结为线索，进行三维动画虚拟再现历史上新建年代的柳州广济桥。意义在于重现古时辉煌过去的广济桥，提升对古桥的鉴赏和展示，提高对古桥的保护意识，同时让它所承载的历史及地方文化能得以传承，做到薪尽火传。论文主体介绍整个展示动画设计的大体流程。从收集资料开始，首先网上收集关于广济桥的图片、文字、视频等资料，然后实地去考察拍照和视频。经过整理资料，构思动画的线索流程，绘制出分镜头脚本。接着介绍建模过程，包括门庭，书房，古道幽深，亭台楼榭，广济桥及周围环境的模型。接着为模型打灯光与附材质，制作镜头动画 。最后在后期编辑软件里剪辑与增加特效。以便能完整，真实地呈现历史中的柳州广济桥给观众。 20191110204726
关键词：柳州古桥；广济桥；古桥情结；三维虚拟展示；真实；
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 问题提出 2
1.3 研究意义 3
第2章 柳州广济桥三维虚拟动画设计方案构思 4
2.1 收集资料 4
2.2 设计构思 9
2.3 分镜头脚本 11
2.4 相关技术支持 19
第3章 柳州广济桥三维虚拟动画制作 20
3.1 模型建造 20
3.2 摄像镜头 29
3.3 灯光材质 30
3.4 动画渲染 31
第4章 动画后期编辑 33
4.1 动画视频剪辑 33
4.2 音效 33
4.3 动画输出 34
第5章 总结与展望 36
5.1 总结 36
5.2 展望 37 参考文献 38
致谢 39
第1章 绪论
1.1 选题背景
随着计算机科学的高速发展，虚拟现实技术已渗透进入了教育、医疗、军事、工程等各领域，并且在这些领域中起着重要的作用。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内事物。 虚拟，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。
利用虚拟现实技术，结合网络技术，可以将文物的展示、保护提高到一个崭新的阶段。首先表现在将文物实体通过影像数据采集手段，建立起实物三维或模型数据库，保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源，实现濒危文物资源的科学、高精度和永久的保存。 其次利用这些技术来提高文物修复的精度和预先判断、选取将要采用的保护手段，同时可以缩短修复工期。 通过计算机网络来整合统一大范围内的文物资源，并且通过网络在大范围内来利用虚拟技术更加全面、生动、逼真地展示文物，从而使文物脱离地域限制，实现资源共享，真正成为全人类可以“拥有”的文化遗产。使用虚拟现实技术可以推动文博行业更快地进入信息时代，实现文物展示和保护的现代化。
1.2 问题提出
水乡柳州，河湖纵横，为启通途，先贤取石为基，架桥为渡，千百年来，形成了丰富而独特的柳州古桥文化。但令人痛心的是，这些地方瑰宝并没有得到很好的保护，有的被超负荷地使用如图1.1所示，有的被随意改造，有的年久失修如图1.2所示，有的被随意改造，有的被拆除，水乡古桥日益减少，清丽韵味不断褪色。
图1.1 古桥被超负荷使用 图1.2 古桥年久失修
一座座古桥，记载着一个个动人的故事，演绎着一段段唯美的历史。可惜的是古桥正在不断减少，令人为之扼腕、痛心。
历史是多少钱都买不会来的，是无法用金钱来衡量的，因此保护古桥人人有责。作为一名有良知的大学生，我也有义务与责任运用自己已学的知识来提倡保护柳州古桥行动，即用三维模拟现实的方法，真实还原古桥历史上的模样，呈现古桥文化。由于柳州被破坏的或被移建的古桥太多，为用有限的时间以期达到最佳的宣传效果，以古时坐落在柳州老西门米市河一带，现被移建到东坡公园的广济桥为例。用3ds max 来真实模拟出广济桥及其周边江南环境。以此来警醒人们保护古桥文化就在当下。
1.3 研究意义
三维虚拟展示又叫3D动画，主要是运用三维制作软件在计算机建立一个纯虚拟的场景，然后再根据模型的轨迹和虚拟摄像机的其他相关参数，最后对做成的模型进行渲染，加上特殊材质，并且打开灯光，最后输出三维动画文件。相较而言，三维动画比以往的平面图像更加的直观，给观赏者身领其境的感觉，尤其是适用于尚未完成的项目，比如对未来世界的想象，对已成历史的东西进行虚拟再现等。让观赏者提前领略到实施后的完美效果，依据它的精确和真实还有可操作性。
桥是文化，她刻录着柳州历史的精髓；桥是艺术，她跨越着烂漫与秀美；桥是音乐，她烘托着远山与近水的雄奇。
广济桥寂寥地横卧在东坡公园里，周围高楼大厦已把她的光辉所掩盖。历史的车轮滚滚，将她遗弃在历史的车辙里。尽管她已不再承当桥接载重的历史义务，但仍然是一个区域文化的载体。通过三维软件—3ds max，依据文史资料对广济桥所承载的历史虚拟再现，让观赏者身临其境，感受广济桥的雄奇与辉煌。提升对古桥的鉴赏和展示，提高对古桥的保护意识，让它所承载的历史及地方文化能得以传承，做到薪尽火传。
3.1 模型建造
在3dmax中，共有三种不同的建模方法：多边形建模、片面建模、NURBS建模，尽管三种建模技术在功能上各有不同，但是在实际工作中他们就像汽车里的零件，各有职能，但又互相协助。如果可能的话，应该将这几种方法结合起来，事实上，笔者也就是这样子做了。
在建模开始前我们先对所要建造的对象构造进行分析。就拿笔者就拿建造的广济桥为例，如图3.1所示。
图3.1 广济桥
首先我们应该知道最好能按现实中1:1的比例去建造，这样有利于后面模型的统和，不至于照成有的模型过大或过小，导致比例失调。翻开史料可知广济桥是座三孔石拱桥，它有石阶84级，也就是每一边都有石阶42级。它长48.25米，宽4.9米，由此广济桥的主体便能轻易地建造出来。先建一个box，比例为长48250mm、宽4900mm、高6500mm。然后用线按着这长方体的比例将广济桥梯形轮廓描绘出来如图3.2所示。
随着计算机科学的高速发展，虚拟现实的技术在保护文物领域起到了至关重要的作用。针对柳州古桥不被注重保护及被破坏的现状，为提高人们爱护古桥文物的意识，以保护柳州古桥文物为目的，文章论述了柳州现存古桥文史资料与及目前不被重视及破坏的现状，以柳州广济桥为例子，呼吁人们积极加入保护古桥的行动中来。重点描绘柳州广济桥过去所承载的历史文化，由于历史原因被移建东坡公园后的大体情况。据此提出以个人古桥情结为线索，进行三维动画虚拟再现历史上新建年代的柳州广济桥。意义在于重现古时辉煌过去的广济桥，提升对古桥的鉴赏和展示，提高对古桥的保护意识，同时让它所承载的历史及地方文化能得以传承，做到薪尽火传。论文主体介绍整个展示动画设计的大体流程。从收集资料开始，首先网上收集关于广济桥的图片、文字、视频等资料，然后实地去考察拍照和视频。经过整理资料，构思动画的线索流程，绘制出分镜头脚本。接着介绍建模过程，包括门庭，书房，古道幽深，亭台楼榭，广济桥及周围环境的模型。接着为模型打灯光与附材质，制作镜头动画 。最后在后期编辑软件里剪辑与增加特效。以便能完整，真实地呈现历史中的柳州广济桥给观众。 20191110204726
关键词：柳州古桥；广济桥；古桥情结；三维虚拟展示；真实；
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 问题提出 2
1.3 研究意义 3
第2章 柳州广济桥三维虚拟动画设计方案构思 4
2.1 收集资料 4
2.2 设计构思 9
2.3 分镜头脚本 11
2.4 相关技术支持 19
第3章 柳州广济桥三维虚拟动画制作 20
3.1 模型建造 20
3.2 摄像镜头 29
3.3 灯光材质 30
3.4 动画渲染 31
第4章 动画后期编辑 33
4.1 动画视频剪辑 33
4.2 音效 33
4.3 动画输出 34
第5章 总结与展望 36
5.1 总结 36
5.2 展望 37 参考文献 38
致谢 39
第1章 绪论
1.1 选题背景
随着计算机科学的高速发展，虚拟现实技术已渗透进入了教育、医疗、军事、工程等各领域，并且在这些领域中起着重要的作用。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内事物。 虚拟，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。
概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。
利用虚拟现实技术，结合网络技术，可以将文物的展示、保护提高到一个崭新的阶段。首先表现在将文物实体通过影像数据采集手段，建立起实物三维或模型数据库，保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源，实现濒危文物资源的科学、高精度和永久的保存。 其次利用这些技术来提高文物修复的精度和预先判断、选取将要采用的保护手段，同时可以缩短修复工期。 通过计算机网络来整合统一大范围内的文物资源，并且通过网络在大范围内来利用虚拟技术更加全面、生动、逼真地展示文物，从而使文物脱离地域限制，实现资源共享，真正成为全人类可以“拥有”的文化遗产。使用虚拟现实技术可以推动文博行业更快地进入信息时代，实现文物展示和保护的现代化。
1.2 问题提出
水乡柳州，河湖纵横，为启通途，先贤取石为基，架桥为渡，千百年来，形成了丰富而独特的柳州古桥文化。但令人痛心的是，这些地方瑰宝并没有得到很好的保护，有的被超负荷地使用如图1.1所示，有的被随意改造，有的年久失修如图1.2所示，有的被随意改造，有的被拆除，水乡古桥日益减少，清丽韵味不断褪色。
图1.1 古桥被超负荷使用 图1.2 古桥年久失修
一座座古桥，记载着一个个动人的故事，演绎着一段段唯美的历史。可惜的是古桥正在不断减少，令人为之扼腕、痛心。
历史是多少钱都买不会来的，是无法用金钱来衡量的，因此保护古桥人人有责。作为一名有良知的大学生，我也有义务与责任运用自己已学的知识来提倡保护柳州古桥行动，即用三维模拟现实的方法，真实还原古桥历史上的模样，呈现古桥文化。由于柳州被破坏的或被移建的古桥太多，为用有限的时间以期达到最佳的宣传效果，以古时坐落在柳州老西门米市河一带，现被移建到东坡公园的广济桥为例。用3ds max 来真实模拟出广济桥及其周边江南环境。以此来警醒人们保护古桥文化就在当下。
1.3 研究意义
三维虚拟展示又叫3D动画，主要是运用三维制作软件在计算机建立一个纯虚拟的场景，然后再根据模型的轨迹和虚拟摄像机的其他相关参数，最后对做成的模型进行渲染，加上特殊材质，并且打开灯光，最后输出三维动画文件。相较而言，三维动画比以往的平面图像更加的直观，给观赏者身领其境的感觉，尤其是适用于尚未完成的项目，比如对未来世界的想象，对已成历史的东西进行虚拟再现等。让观赏者提前领略到实施后的完美效果，依据它的精确和真实还有可操作性。
桥是文化，她刻录着柳州历史的精髓；桥是艺术，她跨越着烂漫与秀美；桥是音乐，她烘托着远山与近水的雄奇。
广济桥寂寥地横卧在东坡公园里，周围高楼大厦已把她的光辉所掩盖。历史的车轮滚滚，将她遗弃在历史的车辙里。尽管她已不再承当桥接载重的历史义务，但仍然是一个区域文化的载体。通过三维软件—3ds max，依据文史资料对广济桥所承载的历史虚拟再现，让观赏者身临其境，感受广济桥的雄奇与辉煌。提升对古桥的鉴赏和展示，提高对古桥的保护意识，让它所承载的历史及地方文化能得以传承，做到薪尽火传。
3.1 模型建造
在3dmax中，共有三种不同的建模方法：多边形建模、片面建模、NURBS建模，尽管三种建模技术在功能上各有不同，但是在实际工作中他们就像汽车里的零件，各有职能，但又互相协助。如果可能的话，应该将这几种方法结合起来，事实上，笔者也就是这样子做了。
在建模开始前我们先对所要建造的对象构造进行分析。就拿笔者就拿建造的广济桥为例，如图3.1所示。
图3.1 广济桥
首先我们应该知道最好能按现实中1:1的比例去建造，这样有利于后面模型的统和，不至于照成有的模型过大或过小，导致比例失调。翻开史料可知广济桥是座三孔石拱桥，它有石阶84级，也就是每一边都有石阶42级。它长48.25米，宽4.9米，由此广济桥的主体便能轻易地建造出来。先建一个box，比例为长48250mm、宽4900mm、高6500mm。然后用线按着这长方体的比例将广济桥梯形轮廓描绘出来如图3.2所示。
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