三维动画技术在FPSO解脱拆除及拖航模拟中的应用

陈曦 田瑞南 赵佳宁 张奇 周健

（海洋石油工程股份有限公司 天津 300452）

图1 单点系泊系统概况示意图

图2 系统概况动画模拟效果

随着三维技术的提高，三维动画被应用到各个领域。施工动画作为三维动画的一个分支，因为其精准性、真实性和无限可操作性，目前被广泛应用于工程投标、汇报和评估等。海洋工程类施工动画与其它行业施工动画相比，又具有施工工艺复杂，涉及资源众多，场景较难模拟以及相关案例少等特点。本文中某泰国湾FPSO解脱拆除施工动画时长8分半，涉及FPSO解脱、拖航，立管、脐带缆和锚链拆除的全过程，可为相似项目提供施工演示，为后续相似项目动画制作提供借鉴。

1 前期准备

1.1 软件

1）绘图软件AutoCAD，用来查看及处理项目中的相关图纸。

2）三维动画制作软件3D MAX，用来建模、绘景及动画制作，是整个动画制作过程中的核心软件。

3）后期合成软件After Effect,用来合成、视频处理、字幕和配音等。

4）其它辅助软件或插件，如DreamScape，用来渲染海景。

1.2 人员及组织

1）动画编导小组

动画编导小组是根据施工流程和工艺要求，构思整个动画的表现要素，通常由各专业施工方案编写人员和动画制作小组组长组成。鉴于FPSO解脱拆除的非常规性，为了保证施工方案的准确表现，项目组与动画制作组间的沟通协调非常重要。

2）动画制作小组

动画小组由美工、模型师、动画师和合成师组成，大家各司其职并互相配合完成整个动画的制作。

2 三维动画制作

2.1 总体策划

编导小组根据项目说明书和施工方案，讨论并制定出三维动画策划书，包括制作动画的目标、完成时间、预计时长、基本结构和风格等。本项目动画章节依据施工内容分为八节，详见下表。

表1 初步动画脚本

2.2 细化动画脚本并分工

动画制作小组根据编导小组编制的三维动画策划书，讨论表现手法及镜头组成，细化动画脚本，规划好动画制作各方面的要素。根据细化脚本识别出全部工作量，并进行任务分配。在此期间，为了制作过程顺利完成，实现动画小组各成员间的协同合作，需要提前编写制作规范，小组成员必须严格遵守，如建模和绘景的单位尺寸、灯光材质要求，命名原则等。

2.3 三维动画制作

2.3.1 建模

此项目建模工作量巨大，有大型船舶FPSO、DSV、拖轮等，又有水下基盘、中水浮筒、水下机器人，重力基础，高压水切割等设备。基于以上特点，我们在实际建模中遵守以下准则①有AutoCAD文件的设备优先考虑采用CAD文件导入到3DMAX中，使用挤压、放样、布尔运算、网络细分等建模的方式进行建模；②建模时严格遵守规范，使用统一的单位，避免场景合并时出现比例不协调的问题；③为了使模型更加逼真，材质部分大部分采用真实贴图的形式来表现。

图3 部分模型展示

2.3.2 场景制作

此项目涉及的场景可以概括为四个：海面、海底、码头和海面以上以下同时展示，所以特意选择景观插件Dreamscape进行绘景。建立Dreamscape sea surface、Dreamscape Sun，通过设置合适的参数达到真实的海面和海底效果。通过设置3D MAX的Environment and Effects(环境与特效)控制面板来实现天空和云彩的设置。

图4 海面场景展示

图5 海底场景展示

2.3.3 动画制作

动画直接表达施工方案，是施工动画的核心。在本项目中通过模型的可见性、位移的变化和旋转等来实现模型的施工动作展示。对于船上的部分动作展示，首先要建立起它与船的父子关系，以达到父模型带动子模型，子模型可单独动作的效果。在此项目动画中，在表达焊接或者切割动画时，还用到了火效果，通过调节相位等制作动画效果。

图6 火效果

2.3.4 后期合成

3D MAX所有成果以图像文件tga格式输出，在After Effect文件中进行后期合成。此种方式可以实现在3D MAX中仅制作动作部分，场景在后期部分合成，以达到节约资源、渲染快、修改方便的特点。在本项目动画中，字母和配音也在After Effect文件中完成。

3 经验及教训

1）动画的场景一定要等到后期合成时渲染输出，尤其是对于复杂的需要计算量很大的场景。比如涉及到海面的场景。

2）对于施工动画，动画小组与项目方的沟通十分重要，最好做到每日成果汇报，避免动画展示内容与施工不一致的情况发生。

3）动画制作小组需要不断提高自己的制作水平，多看好的动画，汲取好的创意，并不断丰富素材，尤其是各种施工船舶模型，材质资源库等。

4）对于项目方，在移交资料的过程中，多使用照片视频等，更加直观的表述项目的意图。

4 结语

此项目动画最终时长8分14秒，基本涵盖了此项目中所有的施工步骤，并应用在汇报和方案审查各个环节，达到了很好的效果。此文论述了此动画制作流程及要点，可为相关行业此类施工动画的制作提供参考。