基于三维动画技术的消防系统业务培训

刁俊琴，崔学勇

(安徽新华学院，安徽　合肥　230088)



基于三维动画技术的消防系统业务培训

刁俊琴，崔学勇

(安徽新华学院，安徽合肥230088)

摘要：随着时代的发展，消防培训作为一门边缘工作逐渐受到社会的重视。借助电子计算机技术和互联网技术，消防系统业务培训在形式上变得日益丰富多彩，增加了学员学习的趣味性。在对于消防训练、民众消防知识、火灾预警等方面，三维动画技术能够最大化的模拟事故现场，为培训提供可视的动态行为指导。

关键词：消防系统；培训；三维动画；运用

随着经济的发展，我国当前城市建筑物在密集程度和空间利用率上远超十几年前，这不仅加大了城市空间的利用率，也为消防安保带来了更多的难度。本文就三维动画技术和虚拟现实技术的发展现状，概括性的分析了两种技术在消防系统业务培训中的广泛应用和技术基础。系统地阐述了三维动画技术在培训中的目标、初衷、方式、效果、模型结构和传输特点，并且就消防安保培训中三维动画技术的运用进行讨论，旨在提高动画制作水平，推动消防安保培训的发展。

一、三维动画技术概述

本文所指的用于消防系统培训的三维动画是以相关电子技术、消防理论为指导，应用到日常单位消防系统的培训和学习中的三维动画。一般来讲，从学员与三维动画的互动程度来看，三维培训动画可以分为视频三维动画和交互三维动画。小视频类三维动画是通过培训讲师操作前进、后退、暂停等方式来展示消防培训的具体内容，但是只能变更动画的演示时间，不能变更演示角度；交互类三维动画技术是难度较高的虚拟现实类的电子计算机技术，该技术实现了学员与培训内容的互动，可以在动画中自主变更观看角度，实现智能培训的效果。本文所提倡的三维动画技术，大部分是基于小视频类的三维动画培训。

二、消防培训中三维动画技术的新效果

三维动画技术在消防系统的业务培训中，发挥着重要的指导作用。他利用互联网技术，实现了培训课程的远程传输，并且将各种培训信息、动画视频在网络平台上共享，让更多的单位、学校、社区享受到专业的培训课程。从而提高了消防培训的范围，其具体作用如下。

1.创造全新的培训模式

消防系统的业务培训需要进行现代化的改革。因此，减少照本宣科的学院化培训模式，最大限度的创造和接近真实火灾环境成为当前培训创新的切入点。引入三维动画技术，将传统的消防培训中图片——信息——讲解的培训模式向动画——体验——总结的新型培训模式转变。让所有接受培训的学员在上课过程中能够直观的感受到火灾现场的具体环境。通过场景的模拟，学员可以在感官上生成火场定位、火情感应以及灭火模拟。利用计算机相关软件将这些零散的元素串联起来，再加上动画效果的合成处理，按照科学的流程和顺序反馈到学员的大脑中，形成消防培训的二次印象。

2.加深培训效果

三维动画中拥有一种自动仿真的软件系统，让所有的学员在培训过程中能够通过外在信息的刺激产生身临其境的效果，正如当前3D电影效果一样，不仅可以感受到画面的刺激，也能够形成自身神经的感知，仿佛火焰、浓烟、建筑物等元素就在身边，可以对现场的各种声音加强体验。这对于学员的学习效果是一种重要的加成。这种仿真、模拟培训是基于培训课程中重点案例建立的，因此最大限度的接近培训的目的，让学员在接受消防知识的时候，利用自身感知来排除安全环境下形成的一系列认知障碍，消化和吸收各种消防知识，全面提升消防系统业务培训的培训效果。

3.扩大培训范围

我国当前大部分企业、单位、地产物业公司，在消防系统业务培训上都没有专业的培训课件，许多单位在进行培训的时候还是使用普通的视频来进行讲解。虽然这种方式比传统的授课形式更加有效，但是仍然缺少相关的亲身体验感觉。比如：无法让学员感受到浓烟、毒气的危险，也缺少危险科目消防知识的培训，更无法预先展示既定单位的火灾扑灭预案，没有针对性的火灾逃生知识，让接受培训的学员在知识的理论性和实用性上形成一条鸿沟。

此外，三维动画技术可以将系统的火灾逃生知识提供给我国的企事业单位，用于进行日常的消防系统培训。这种动画的培训课程不仅降低了培训的成本和危险性，也提高了学员接受培训的兴趣，使每个学员都可以用更加轻松的心态来进行平常难以接触的消防培训课程，并且将日常掌握的消防、逃生技巧消化吸收和模拟演练。

三、消防培训中三维动画技术运用现状

近年来，随着国家对消防培训重视程度的不断提高，含义三维动画技术元素的消防系统培训才开始逐渐发展。但是在许多培训动画的制作中依然存在着各种问题。

1.动画情景设置问题

从学员的角度来看，三维动画中场景的制作越精细、逼真，动画的等级越高，培训课件的价值就会越大。但是从笔者多年的工作经验来看，当前动画制作的场景设置已经进入一个误区。不少市场上的三维动画制作单位在进行动画场景设置的时候，过于追求精细化的场景布置和模型布局，导致其动画效果逼真，甚至达到接近电影特效的地步。这样做一方面增加了三维动画制作的成本；另一方面也增加了动画中额外的干扰因素，也就是培训动画制作中的不必要信息。这些不必要信息是制作者在进行动画设计的时候对于场景构建过于细致造成的，不由自主地出现在画面中，分散了学员对于消防安全知识的注意力。

根据当前的三维立体空间模拟技术，用于消防培训的动画制作可以在空间场景上做到真实环境“一比一”的仿真模拟，让学员在虚拟的场景中学到消防安全知识。但是这些环境毕竟是虚拟的，需要进行一定的艺术加工，因此三维动画的制作者在技术与艺术的衔接上还存在一定的差距。

2.三维动画的视觉效果呈现问题

视觉效果主要包括静止效果和动态效果两种，其影响因素有：色彩、构图等。画面构图就是通过软件将各种单元有机重组，呈现在一个画面中。但是当前动画制作公司在消防安全的内容与画面构建上，难以形成统一，造成了构图不完善的问题。动画主体画面中的目标人物、画面组成、拍摄角度等，都对学员的认知能力造成压迫。有些关键物体并没有在画面中的中心部位，难以在第一时间聚焦学员的目光，降低了培训动画的培训效果。

降低动画视觉效果的另一个原因为制作者色彩的选择。色彩主要由三个基本要素：明度、色彩和纯度组成，这三个要素密不可分，共同加强色彩以带给人的不同感官。但是当前许多3D动画在制作过程中，没有按照色彩原理来进行布局，使得动画某些镜头中主体、物体的层次不清楚。制作者没有按照规定的要求来制作动画，仅仅吸引一部分人的学习，并且在消防关键信息的营造上进入误区，使得学员在接受培训的时候，被非关键信息所误导，甚至分散注意力，降低消防关键信息的吸引力。这一点尤其体现在对少儿和学生等未成年人的消防培训中：当前许多消防培训三维动画作品，为了吸引学生观看，在人物造型和场景模拟上采取动画片中的部分镜头，这样不利于学生的认知提升，增加了学生接受消防培训的潜在学习感知和体验，降低消防培训的真实效率。

四、消防培训中三维动画制作技巧探析

1.三维动画编制流程

消防系统业务培训中的三维动画都有独特的制作程序，结合前人的经验，再加上技术人员与消防官兵总结的不断实践和探索，笔者根据消防工作的实际需求，将动画制作流程归纳为以下几步。

第一,根据消防系统培训的目标提出培训策划方案，再根据策划方案中提出的培训要求编制动画脚本。完成脚本编辑的同时，需要动画制作人员可以联系美术设计，对动画中的场景布局和人物形象进行艺术加工，并且设计相关的角色。

第二,基础准备工作完成后就需要制作人员完成分镜头的制作，按照场景建模、角色模块、角色动画的方向来制作动画框架。框架搭建完毕后还要往框架内部添加各种效果，如：灯光、材质、音效、渲染等。

第三，要结合讲师的授课培训风格进行编辑和完善，从全局把握，实现设计与效果的完美结合，最后合成输出到学员面前。

2.动画制作的技术准则

(1)设计整体性

动画设计是一项十分复杂的任务，因此动画制作者在进行场景设计的时候，需要建立一个总的设计构思，即动画的全局观念。这里的全局观念包括了场景布局的统一，单元内前后风格的一致，变现主题的明确。因为三维动画的主要作用是用来展现教学中理论难以覆盖的那部分内容的，因此，动画设计的整体性以及色彩要为具体的消防知识所服务。

(2) 透视原理

使用透视原理主要是在三维空间里保证空间逻辑的正确性，让动画中的空间效果更为逼真。在动画尤其是三维动画中，几何透视与空气透视是动画制作者必须遵循的基本原理之一。采用透视原理既可以提高动画场景中元素的多元化效果，增加动画场景的感染力与渲染效果，又能够节省动画制作成本。

3.消防培训中动画制作的具体技术要点

对于三维动画制作，最重要的技术就是场景模型构建与角色设计。场景模型构建是指在根据动画制作技术的要求，在三维场景中创建立体的模型。将各种动画效果添加到这个模型当中，可以说，模型就是动画制作的结构，效果则是模型的外衣。针对当前消防动画的培训内容，建模可以参考以下几种技术：几何体—样条曲线模型、复合模型、表面细分模型以及数据化的patch、NURBS 高级模型。

接下来就是三维动画的角色设计工作。在已经建成的三维场景中，我们可以把消防培训所需的各种内容以动画的形式添加进去。比如3D-max软件，该软件提供了大部分三维动画所需的场景设计模式，包括了变换动画、变形动画、角色动画、粒子系统动画、动力学模拟动画、摄像机动画等。将这些动画进行有机组合，就可以做出符合培训要求的消防系统业务培训三维动画了。

五、结语

综上所述，随着改革开放的不断深入、建筑业在快速发展，3D技术在消防系统的业务培训工作中应用的比例也在逐渐提高,这就对消防培训工作队伍的综合素质提出了更高的要求。在消防系统的培训中，如何提高科技含量，制作出既丰富多彩，生动灵活，又内容充实，意义深远的三维动画，成为当前培训工作人员研究的重点。本文作者希望通过自己在消防系统业务培训中的工作经验，为三维动画制作人员在制作消防培训动画中带来一点帮助。

参考文献：

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[2] 王琦. 3DS-Max 白金手册[M]. 北京：北京科海电子出版社，2012.200.

[3] 张宇哲，李兆东，陈滔. 三维动画技术在管理工作中的应用[J]. 沈阳教育学院学报，2009，(2).

文献标识码：A

中图分类号：P208

基金项目：安徽省人文社科项目“实现虚拟动画技术应用于消防系统业务培训的研究”(SK2015A673)

收稿日期：2015-10-15

文章编号：2095-4654(2016)01-0146-03