蒋一博设计说明V8文档格式.docx
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较传统房产广告而言，建筑动画因其独特的优势而更能满足市场的需求，而建筑动画在国内起步比较迟，市场空间相对比较广阔，国内越来越多建筑表现制作公司或影视广告公司加入到建筑动画表现这个行列当中来。
随着国内城市建设速度加快，建筑动画由以前单一领域的应用向多领域扩展，表现形式丰富多样。
（二）选题目的及意义
1选题目的
主要研究虚拟建筑漫游动画中的技术难点及具体制作流程。
由于这种漫游所看到的景象离观察者近，就要求绘制非常逼真，因此，建模时构造要精细，会消耗很多时间，同样，由于计算机性能的制约，构造出来的模型越复杂，在绘制时要达到实时效果就越困难，实时性太差就会使观察者无法接受。
这对矛盾是整个虚拟现实系统中是普遍存在的。
2选题意义
弘扬民族文化，用三维技术展现南海禅寺的宏伟壮观。
由于三维建筑动画是由最早的建筑漫游发展过来的，早期从业者大多是从效果图制作转过来的，而本设计中重点强调了影视语言的专业性是动画的成败关键，剪辑、构图、景别等等都是整体构思的要素，电影艺术的运用会给建筑作品带来画龙点睛的作用。
三、设计思路
（一）选题依据
本设计作品的选题是依据国外建筑动画的制作风格和制作手法来展现国内古建筑的宏伟壮观和典雅别致。
（二）创意过程
整个作品的创意构思来源于家乡的旅游胜地——南海禅寺，南海禅寺总建筑面积5万平方米，寺域开阔，建筑浩繁。
总体布局为传统对称型结构，殿堂建筑集中国古代建筑结构和先进的现代建筑工艺于一体，融汇了中国古代文化与佛教文化之精华，既宏伟壮观，又典雅别致。
它是目前东南亚建筑规模最大、工艺最精美的佛教寺院之一，所有我想用建筑动画的形式对它进行艺术的创作再现它的宏伟壮观。
计划像一座桥，连结我们现在所处的位置和你想要去的地方。
没有计划，实现目标往往可能是一句空话,所以时间安排是我创作毕业设计要做的第一件事情。
项目名
时间
起止日期
项目内容
分镜
3天
1/6--1/8
共9个场景，28个镜头
Layout
1/9--1/11
确定好摄影机的位置，为建模做参考
模型
35天
1/12--2/16
建筑模型18天，植物模型7天，
生物模型10天
材质
5天
2/17--2/21
水、树叶、地面、木头、草
贴图
20天
2/22--3/13
横梁、斗拱、地面、树叶、门、柱子、
石板、天空、牌坊的置换贴图、桃花
渲染
16天
3/14--3/30
主要使用Mentalray的天光，灯光雾
特效
6天
3/31--4/5
水、云、花草的粒子替代、飘落的树叶
合成
4/6--4/9
Nuke合成、调色、做光效
剪辑
2天
4/10--4/11
整理镜头顺序及转场效果
音乐
4天
4/12--4/15
挑选背景音乐、混音、输出
四、设计过程
（一）素材收集
巧妇难为无米之炊，为了后面工作的顺利进行，我用近一个月的时间从网上收集了大量的素材。
其中包括124G的声音素材（如图4-1音频素材、图4-2音频素材），260多张用于置换的灰度图素材（如图4-3灰度图素材、图4-4灰度图素材），以及3本与南海禅寺有关的建筑分析和历史解说，并4次去实地拍摄了500多张图片作为颜色贴图素材和建模参考素材（如图4-5建模参考素材）。
图4-1音频素材
图4-2音频素材
图4-3灰度图素材
图4-4灰度图素材
图4-5建模参考素材
（二）分镜创作
在一部电影及动画片的创作及制作的过程中，动画分镜头设计是体现片子整体画面风格，控制节奏，框架逻辑的重要环节。
在这其中，摄影机的运动直接影响到镜头的整体画面感，而镜头的画面衔接更是需要一个好的前期的分镜头设计。
导演阐述：
SC
景别
表现手法
分镜头脚本（镜头动画示意）
审核
A
B
S
F
导演备注
01
近景
合作门——房檐在地上投影的变化
（俯视、Camera和地面夹角25°
左右、由实变虚、
投影变化在10°
左右）
2
02
合作门——房檐在门上投影的变化
（仰视、Camera和门的夹角25°
左右、
投影变化在25°
03
特写
推
文殊殿走廊——盘龙柱在地上的投影
（俯视、Camera和地面夹角45°
左右、由虚变实、
投影变化在40°
（顶视、Camera和地面夹角基本垂直85°
4
双画面，
不同视角
表现同一
物体
04
全景
拉
文殊殿——全景
（仰视、正对大殿、Camera与地面夹角30°
）
6
05
中景
文殊殿走廊——云和屋檐在走廊的投影的变化
（平视、摄影机高度50cm左右）
5
06
远景
西山门大门（左画面）
（推、底视图、Camera螺旋向上）
西山门大门（右画面）
（拉、平视、树木随风晃动）
双画面
07
大雄宝殿——俯视阶梯上云的投影变化
（顶视、Camera和地面夹角85°
场景
08
推、升
大雄宝殿——仰视阶梯上云投影的变化
（仰视、正对大殿、Camera和地面45°
夹角、
Camera离阶梯5厘米左右）
7
09
十二牌坊——太阳的运动及辉光
（底视、正对麒麟、Camera和地面夹角80°
太阳运动5°
左右、Camera离地1米左右）
10
十二牌坊——单个牌坊
（平视、Camera离地3米左右、云不动）
11
十二牌坊——牌坊上方云的变化
（仰视、Camera和地面夹角15°
Camera离地1.5米左右）
3
不同角度
12
移
十二牌坊——云动
（底视、Camera和地面夹角80°
Camera离地1米左右）
13
近
放生池——水上的假山
（平视、Camera和水面夹角基本平行、
Camera离水面5厘米左右）
14
升
十二牌坊——侧面栏杆柱上的花纹
（平视、Camera螺旋上升由侧面拍摄变为正面）
15
放生池——底部的鹅卵石和少许焦散
（顶视、Camera与水面夹角80°
Camera离地3米左右）
16
放生池——上方飘落的樱花
（底视、云后期做，Camera与地面夹角80°
同一场景
17
（仰视、云后期做、Camera与地面夹角40°
18
（顶视、Camera与地面夹角70°
19
草地
（贴地镜头、焦点由近渐远最终对焦到即将
吹散的蒲公英上）
20
推
（顶视、Camera螺旋向下、蒲公英飞）
21
树叶的散焦效果
（树叶被风微微吹动、Camera缓慢上升）
22
升
大雄宝殿——镜头虚焦效果
（侧视大殿、焦点由前景树叶对焦到大殿、
背景云后期做、Camera缓慢运动）
23
大雄宝殿——大殿前方及阶梯
（仰视、侧视、背景的云在后期做、
Camera与大殿正面夹角20°
24
移
放生池——假山、亭子
（平视、Camera紧贴水面缓慢移动）
25
拉
河边远景
（远处静止的树林、树上飘落的柳絮
近处被风吹动的树木、缓缓的流水）
26
合作大桥的栏杆
（背景是合作门、应用景深、
云的投影、Camera离地40cm）
27
拉、升
从河中看桥——水面的雾气
（Camera离水面10cm高、镜头使用广角）
28
北山门——石柱上的图案
（仰视、Camera与地面夹角75°
29
北山门——屋檐下门牌的浮雕
（平视、Camera与门牌夹角30°
30
摇
北山门——内侧仙女浮雕
（仰视、背景的云后期做）
31
北山门全景
（侧面、仰视、Camera离地10cm左右）
（三）模型制作
模型是三维动画中的基础，只有创建好模型，后面的灯光、材质、特效、渲染才能进行。
本设计中的模型主要有植物模型（如图4-6植物模型、图4-7植物模型），建筑模型（如图4-8北山门模型、图4-9十二牌坊模型），以及少量的生物模型（如图4-10兽头模型、图4-11盘龙模型）。
图4-6植物模型
图4-7植物模型
图4-8北山门模型
图4-9十二牌坊模型
图4-10兽头模型
图4-11盘龙模型
场景中的植物模型大多数都是用MayaVisor（样品库）中的画笔画的（如图4-12MayaVisor中的草、图4-13MayaVisor中的树），其中一些距离镜头较近的地方制作了一些攀藤植物，这些植物是使用的Ivy_generator（常青藤生产者）这个插件做的（如图4-14Ivy_generator插件制作攀藤植物）。
图4-12MayaVisor中的草
图4-13MayaVisor中的树
图4-14Ivy_generator插件制作攀藤植物
建筑模型都是在Maya中制作的，为了提高渲染画面的质量给那些需要做置换的面做了细分处理。
生物模型在本设计中有两个物体，一个是兽头一个是盘龙，其中兽头是作为单独的物体建造的，为了给其添加更多的细节，我把在Maya中做好的模型导入到Mudbox中重新进行了模型修改（如图4-15Mudbox雕刻模型）。
盘龙我是作为多个物体组合的，其中龙的身体分为了两个部分，龙头分为了五个部分。
图4-15Mudbox雕刻模型
（四）材质贴图
在三维中材质是表现物体质感的关键，贴图是表现物体细节的主要方法，这两个步骤对于模拟真实世界的物体很重要，然而在两个步骤之前必须要做的就是为物体展UV，好的贴图纹理必须基于合理的UV分布。
建筑模型的UV很简单，所以我使用了Maya自带的UV编辑器来展UV（如图4-16MayaUV编辑器）。
图4-16MayaUV编辑器
生物模型有点复杂，我使用了Unfold3d这个插件来为其展UV，然后导入到Maya中执行UV传递（如图4-17Unfold3d展生物模型UV、图4-18在Maya中执行UV传递）。
图4-17Unfold3d展生物模型UV
图4-18在Maya中执行UV传递
植物模型的UV是自动展好的，因为使用的都是同一个贴图，所以每一片叶子都是相同（如图4-19创建植物时默认的UV）。
为了增加真实性我重新给近处的叶子分配了UV，使它们的叶子随机使用4张叶子的图片（如图4-20使用脚本重新分配的UV、图4-21草的颜色贴图、图4-22树叶的颜色贴图）。
当然手动的一片一片的调UV是不现实的，在国外论坛上看到的一段名为Div_Mesh（分离网格）的脚本，画笔转成多边形后把叶子先分离再合并然后执行脚本，这段脚本是专门用来随机分配植物叶子UV的。
图4-19创建植物时默认的UV
图4-20使用脚本重新分配的UV
当我用脚本给转成多边形的草重新分配UV时，发现分配的UV很混乱，从论坛上向前辈询问后得知是因为每一棵草的段数并不相同，所以那个脚本会出现错误。
解决的办法是在转化成多边形之前把画笔标签下的LengthMin（最小长度）和LengthMax（最大长度）的值改为相同，然后再转化成多边形，执行Separate（分离），再执行Combine（合并），然后选中一个叶子的面执行DivMesh（分离网格）的脚本，即完成UV的分配。
图4-21草的颜色贴图图4-22树叶的颜色贴图
在我的设计中有很多的浮雕模型，这些浮雕要在Maya中直接建造是不现实的，因为要创建这样高细节的模型没有几百万个面是不可能的，这样不仅电脑无法承受，制作者在有限的时间内也是很难实现的。
所以我采用了使用贴图的方式来减少自己的工作量以及电脑的负担。
在三维软件中用贴图能够实现立体效果的方法有四种，分别是BumpMapping（凹凸贴图）、NormalMapping（法线贴图）、ParallaxMapping（视差贴图）、DisplacementMapping（置换贴图）。
其中凹凸贴图是一种灰度图，它所实现的效果是一种假三维效果，并没有改变物体的表面而只是影响光照的结果，欺骗眼睛而已。
当然它不会因此而过时，因为在渲染时它所占用的内存非常的小（相对于其他三种），而且在实现小细节方面效果也不错，所以在我的设计中我用它来做一些树叶的凹凸、墙壁上小的颗粒等（如图4-23树叶的凹凸贴图）。
图4-23树叶的凹凸贴图图4-24树叶的颜色贴图
法线贴图和凹凸贴图一样都只是改变表面上的光照结果，并没有改变表面上的形状。
它最大的也是最明显的缺点就是它的视角问题。
表面上看，似乎只要是不接近水平，法线贴图就不会有视角问题。
其实不然，法线贴图因为不能实现自身内部的遮挡，因此不能表现平面上凹凸起伏比较大的场合。
但是法线贴图带来的优势是远远大于它的缺点的，表现的效果比凹凸贴图还是好了很多的。
设计中只使用它做了一个地面（如图4-25地面的法线贴图和颜色贴图）。
图4-25地面的法线贴图和颜色贴图
视差贴图是一种法线贴图算法的增强算法，其本质上和法线贴图没有区别。
优势是只需要增加3个HLSL语句和一个控制纹理通道（只需要几个GPU指令，代价小到可以忽略）就可以显著的增加物体表面的深度感。
但是法线贴图中出现的问题，视差贴图基本上都有，特别是视角接近平行的时候，凹凸感消失的问题并没有明显改善。
置换贴图是一个真正从物理上改变物体表面的算法，它是通过一种称为Micropolygons（微多边形）Tessellate（镶嵌）的技术来实现真正的改变物体表面的细节。
置换贴图和凹凸贴图一样都是使用的灰度图，它根据表面的灰度确定高度，然后根据镶嵌所得到的多边形，沿着原先的表面法线方向移动微多边形。
接着再为新的多边形确定好新的法线方向。
此时，物体的表面确实已经真的增加出了细节。
本设计中主要使用的就是这种方法来创建建筑物上的浮雕（如图4-28使用置换后基座渲染的最终效果）。
图4-26基座用的置换贴图
图4-27基座的颜色贴图
图4-28使用置换后基座渲染的最终效果
在使用置换的时候发现渲染出的效果很差（如图4-30使用置换的效果），细节少、有破面。
解决的的方法是使用Mentalray的Approximation（近似值）技术（如图4-31置换后使用Approximation的效果）。
图4-29使用凹凸的效果
图4-30使用置换的效果
图4-31置换后使用Approximation的效果
在建造较大的场景的时候会用到很多的面（如图4-32场景面数过多需要优化），电脑会变的很卡，渲染也会很慢，这时就要优化场景。
优化场景的常用方法就是使用面片贴图来表现远处的物体，近处的仍然使用精模。
图4-32场景面数过多需要优化
置换贴图是非常占用计算机物理内存的（如图4-33置换的内存使用），特别是在大的场景中表现的更为明显，因此置换贴图的绘制也是优化场景的一个重点。
图4-33置换的内存使用
在使用置换之前先考虑好哪些区域是摄影机能够看到的，在看不到的地方不做置换这样不仅可以减少内存使用，而且可以节省渲染时间。
我用Maya中的3D笔刷工具在物体上做好纹理标记确定置换贴图上哪些区域是不出现在摄影机中的，然后导入到Photoshop中绘制贴图（如图4-34纹理绘制）。
图4-34纹理绘制
图4-36盘龙柱最终的渲染效果
图4-37凹凸、法线、置换贴图展示
图4-38颜色贴图展示
图4-39颜色贴图展示
在整个作品中使用了大量的贴图包括颜色贴图、置换贴图、法线贴图和凹凸贴图和少量的高光贴图（如图4-37凹凸、法线、置换贴图展示，图4-38颜色贴图展示，图4-39颜色贴图展示）。
在本设计中还涉及到很多无缝贴图，比如墙面、地面、山门基座上的图案等，制作这些无缝贴图我使用了两种方法，一种是使用Maya2012的新增功能Substance节点，另一种是使用Photoshop绘制图案。
Maya2012以插件的形式（Substance.mll）增加了两个实用的2D纹理节点：
Substance和SubstanceOutput（如图4-40加载Substance插件）。
SubstanceOutput是Substance在导出贴图时自动创建的内置节点，因此不需要手动加入它。
图4-40加载Substance插件
通过Substance节点，将Maya安装时生成的纹理库文件加载（在根目录下的Substance文件夹下），可以得到丰富的预设纹理，里面提供了75个常用的贴图纹理（如图4-41查找Substance节点）。
图4-41查找Substance节点
当选择合适的纹理后，开启材质的光影属性，如Diffuse（漫反射），Specular（高光），Normal（法线）等，将得到相应的材质纹理效果（如图4-42使用Substance节点制作墙壁）。
图4-42使用Substance节点制作墙壁
另一种方法就是在PS中绘制自己想要的无缝贴图（如图4-43使用PS制作的山门基座图案），方法很简单就是使用滤镜下面的位移工具，然后耐心、仔细的修改接缝。
图4-43使用PS制作的山门基座图案
4-44使用制作的图案渲染出的效果
（五）特效制作
小山坡上的草我是使用的粒子替代做的，我用小山作为发生器从物体发射粒子，把粒子的最大数量改为2000，把发射器的速度改为0，发射速率改为10000，曲面发射。
为了不造成资源的浪费，可以给小山赋予一个新的材质，使用3DPaintTool（三维绘制工具）为其绘制颜色贴图，然后把绘制的贴图连接到发射器的TextureRate（纹理速率）上，勾选EnableTextureRate（启用纹理速率）和EmitFromDark（从暗部发射）。
然后选中物体做粒子替代，当播放时间时粒子替代会出现如图4-47所示的错误效果，解决方法是选中粒子为其添加以下属性：
图4-45创建属性
图4-46编写表达式
rotationPPvector
randomRotationfloat
aimDirvector
aimUpvector
图4-47粒子替代出现的问题图4-48问题解决后的正确效果
并编写表达式：
Creation:
particleShape1.aimUp=<
<
0,1,0>
>
;
particleShape1.randomRotationY=rand（360）;
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