试论3D技术的应用

摘 要：随着如今科技的快速发展，计算机三维技术也逐渐从不被大众所了解发展到深入到生活中各个领域，在生活中的方方面面都出现了三维技术的身影。本文将从三维技术在3D动画中的应用、在3D打印领域内的应用、在VR领域内的应用这三个方面浅谈3D技术的广泛应用，介绍3D技术与生活的紧密联系

关键词：三维技术；三维动画；虚拟现实；3D打印

一、 3D技术的介绍

3D技术简单一点来介绍就是一种虚拟的三维技术。3D技术是利用计算机的运算来达到视觉、听觉方面给观众一种虚拟的立体下的技术。目前3D的显示技术主要有三种，分别是立体图像对技术、体三维显示技术、全息技术。

立体图像对技术原理是在场景中的两个或者多个视图之中，用某一种载体比如说能让视觉变得更加立体的3D眼镜，通过3D眼镜与显示器同步的信号来实现，达到立体视觉的目的。但是这种技术的实质是在空间中产生两张或者产生多张平面的图像，从而通过对眼睛视觉上的欺骗来达到立体成像的目的；全息技术也被称为“全息照相”一种利用波的干涉还有衍射原理来记录被摄物体的反射或透射光波中信息振幅、相位的照相成像技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。所以用全息技术再现额图像立体感是最真实的，当然全息技术也存在其缺陷，比如利用计算机产生的全息圖需要的计算量十分大，对硬件设备要求很高。还有一种成像技术是体三维显示技术，这种技术是在物理上显示出三个维度从而在空间中就能产生真正的3D效果。在体三维显示技术中相对应二维数组中二维显示中的每个元素被称为像素，而在体显示三维技术中在空间里的每个元素是被称为体素，体素的组成在空间中将三维数组表现出来。

所以说三维不是相当于平面来说的，是立体的图像。利用3D技术所直接做出来的是3D影像，不是3D实体图像。如今，随着计算机技术的进步3D技术的应用范围已经十分广泛了。在众多领域如教育、医疗、航空航天、娱乐影视、军事等各个领域都有涉及。本文将从三维动画、VR、3D打印这三个方面浅谈3D技术的发展。

二、 3D技术在影视方面的应用

三维动画主要在几个方面应用广泛，一个方面是在影视动画，如《疯狂动物城》、《玩具总动员》、国产动画《熊出没》等；另一方面是应用在商业广告、节目片头，如近来十分火热的综艺《中餐厅》、《爸爸去哪儿》等，节目片头都用到了C4D三维动画来实现效果。3D技术在影视方面主要应用于影视特效方面。三维影视特效技术的发展、并在该领域深入应用，给观众带来了相较于平面影视作品而前所未有的视觉震撼效果。3D的电影特效也被称为特技的效果，这种特技效果是通过计算机技术制作出来的能够给观众视觉享受、辅助于表达电影而现实生活中不存在、也不能靠演员真是表演出来，或者说表演出来、真实制作出来的成本十分大所以通过计算机三维技术来制作出来辅助表达的假象。这样的电影特效不仅辅助导演对于电影内容的表达也增强了电影的视觉冲击力，提升了观众的观影体验。以《阿凡达》为代表的三位立体影视作品，作为一部视效大片，给观众的视觉震撼力是极其强烈的。3D技术在影视动画方面的应用主要依靠3DMAX、MAYA、C4D、犀牛等三维软件前期进行角色建模、场景建模、并且在软件里面对角色进行上骨骼、绑定骨骼、进行蒙皮等操作后调试动画，动画调试完成后在UVlayout、Bodypaint等软件里面进行展UV、画贴图，调试材质。再通过摄影机的运动，按照前期分镜的设计进行镜头设计，对景别、镜头的推、拉、摇、移、跟等镜头的运动对三维软件里的角色动画创建摄影机的动画，再调试到合适的渲染设置模式以及渲染设置的数值，调试好后设置好存储位置以及其他需要设置的数值，分镜头（即所有创建的摄影机）进行渲染，渲染成一张一张的图片，即序列帧。将一个动态镜头再分为一帧一帧的静态画面，最后在后期特效软件如NUKE、HOUDINI、AE以及合成软件PR等软件里面进行加特效和剪辑最后的成片。这些是三维动画所需要的技术要求，但是三维动画是动画的一种表达方式，不能把技术当做全部，在学习这些技术的同时不能忘记动画的基本原理和动画的一些基本艺术素养，对于动画的基础素养的培养可以通过看一些书籍来学习比如《动画是生存手册》。切记不能因为三维动画的技术要求而舍本逐末，忽略了动画最为本质的东西只一味地追求技术。

三、 3D技术在3D打印领域内的应用

3D打印技术在最初是在模具制造以及工业领域来制造模型，而随着3D打印技术的成熟以及材料的多样，如今已可以直接制造产品了。设计哥哥领域如航天、国防、建筑设计、制造业、医疗行业、珠宝、建筑、服饰类。3D打印技术在医疗行业的应用，已有成功案例，一位83岁的老人患有慢性的骨头感染，因而还生了有3D打印机“打印”出的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做的人体骨骼的案例；在制造行业，3D打印技术对比传统制造行业在制作成本、制作速度以及制作的精确度上远远优于传统制造业；在航天航空国防领域，GE中国研发中心的工程师门已经用3D打印机成功的制作出了航空发动机的重要零件。3D打印技术制作该零件所花的时间成本远远少于传统的制造该零件所使用的时间成本。

四、 3D技术在虚拟现实领域内的应用

虚拟现实是沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，3D技术在虚拟现实里的应用可以增强体验者身临其境的感受，增强体验者的体验感受。

参考文献：

[1]范臻.三维影视特效技术在动画电影产业中的发展[A].信息科技探索，1674-6708（2018）204-0146-02.

[2]陈云芳.二维和三维形式在动画制作中的融合分析[A].电脑知识与技术，二维和三维形式在动画制作中的融合分析.

作者简介：

张琪，重庆市，重庆邮电大学。