3D3D技术及其应用.docx
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3D3D技术及其应用
3D、3D技术及其应用3D
3D是英文“3Dimensions”的简称，中文是指三维、三个维度、三个坐标，即有长、有宽、有高，换句话说，就是立体的，是相对于只有长和宽的平面（2D）而言。
我们本来就生活在三维的立体空间中，我们的眼睛和身体感知到的这个世界都是三维立体的，并且具有丰富的色彩、光泽、表面、材质等等外观质感，以及巧妙而错综复杂的内部结构和时空动态的运动关系；我们对这世界的任何发现和创造的原始冲动都是三维的。
3D技术
但是在人类漫长的历史进程中，局于技术条件的限制，无法简便、直接、
快捷地用直观三维的方式来描述这个三维的世界，只能在沙土、羊皮、纸
张的二维平面上，用影像表达和传递对这个世界的认识和创造，人们发明了平面投影和透视等方法，并基于纸张平面形成了抽象的2D平面文明体
系……因此整个人类的全部历史，都可以说是基于纸张平面的2D文明……
直到上个世纪电脑与网络的诞生；造纸术、印刷术，中国四大发明曾经为
全人类的2D文明发挥了极其重要的作用。
电脑的发明和快速普及，伴随互联网的飞速延伸，迅速地改变和还原
了这一切，深刻地改写着我们的生活方式/消费方式和工作方式/生产方
式……基于电脑和互联网的三维数字化技术，终于使人们对现实三维世界的认识重新回归到了原始的直观立体的境界。
无论在虚拟的网络上还是在现实的生活中，从大到飞机、轮船、汽车、电站、大厦、楼宇、桥梁，小
到生活中的每一个小小的工业产品，到处都能见到电脑制作的数字化的3D
模型、动画与仿真。
这不仅是“2D/平面”到“3D/立体”的优美转身！
更是2D平面时代到3D数字化时代的一场深刻革命！
3D技术应用
一个全新的3D数字化时代正向我们呼啸而来：
一切都将三维数字化一一3D
FORALL.!
今天我们讲的3D,主要特指是基于电脑/互联网的数字化的3D/三维/立体，既可以是动词、是名词，又可以是形容词、是状态副词，就也就是三维数字化。
3D或者说三维数字化技术，是基于电脑/网络/数字化平台的现代工具
性基础共用技术，包括3D软件的开发技术、3D硬件的开发技术，以及3D软件、3D硬件与其他软件硬件数字化平台/设备相结合在不同行业和不同需
求上的应用技术。
3D技术应用发展
随着近些年来电脑技术的快速发展，3D技术的研发与应用已经走过了几十
年的前期摸索阶段，技术的成熟度、完善度、易用性、人性化、经济性等，都已经取得了巨大的突破；随着电脑网络应用的快速普及，就3D应用而言，
更是成为了普通大专学生轻松驾驭的基本电脑工具，像电脑打字一样；3D
的消费和使用，如通过3D技术做出来的游戏、电影、大厦、汽车、手机、服装等等，更已经成为了普通大众工作和生活中的一部分。
旧时王榭堂前燕，飞入寻常百姓家。
3D就在每个人的身边，人人都可
以享用3D,3D让我们回归一个看似虚拟但却是真实的立体世界。
3D技术及其应用
3D技术是推进工业化与信息化“两化”融合的发动机，是促进产业开级和自主创新的推动力，是工业界与文化创意产业广泛应用的基础性、战略性工具技术，嵌入到了现代工业与文化创意产业的整个流程，包括工业
设计、工程设计、模具设计、数控编程、仿真分析、虚拟现实、展览展示、影视动漫、教育训练等，是各国争夺行业制高点的竞争焦点
3D技术的应用
经过多年的快速发展与广泛应用，近年3D技术得到了显著的成熟与普及；
一个以3D取彳t2D“立体”取代“平面”、“虚拟”模拟“现实”的3D
浪朝正在各个领域迅猛掀起。
3D技术的应用普及，有面向影视动画、动漫、游戏等视觉表现类的文化艺术类产品的开发和制作，有面向汽车、飞机、家电、家具等实物物质产品的设计和生产，也有面向人与环境交互的虚拟现实的仿真和摸拟等。
具体讲包括：
3D软件行业、3D硬件行业、数字娱乐行业、制造业、建
筑业、虚拟现实、地理信息GIS、3D互联网等等。
3D硬件产品
统计表明，在现代工业产品开发生产过程中，70%昔误在设计阶段已经产生，
而80%勺错误往往在生产或是更后续的阶段才被发现并进行修正。
3D的突
出优势在于能最大化的对产品进行仿真设计和用户沟通，尽可能早地将错误和需求变更解决在设计阶段，使产品开发周期缩短、生产成本降低，提升企业市场竞争优势。
在西方发达国家，3D已成为产品设计、制造、管理、市场、服务、消费等的创新基础和新的竞争高地；而掌握最前沿3D技术，也为他们把控产
业链、获取巨额利润提供了依托。
目前全球近80%勺飞机与50%勺汽车，使
用法国达索系统的3D软件设计制造；欧特克更是在3D数字娱乐等众多领
域引领全球创新走向；SONY三星等已经在3D数码产品上开辟了消费家电
行业新的滩头战场；IT巨头谷歌不断加大在3D地图、虚拟现实等3D前沿应用的研发投入；微软正试图利用自己在office上的优势，成为下一代3D
技术标准的制定者。
在此之下，3D电视、3D投影、3D照像、3D打印等新
型电子消费产品甚嚣尘上；3D互联网、3D虚拟世界等都已经在迅速地改变
着人们的生活。
2009年被已被广泛称为“3D技术元年”、2010年更被称为
“3D产业元年”，一个围绕3D的全球新兴战略产业正在快速形成并成为各国新的竞争焦点。
3D技术在各行业的应用情况
欲善其事，先利其器。
作为信息化条件下新的基本“语言”、“工具”和“平台”，3D技术的研发与应用关系着中国产业结构的提升，以及在下一
波世界竞争中占据怎样的位置。
没有3D技术与人才的支撑，产业升级、自
主创新、文化软实力打造等将无从做起，“中国创造”将成为一句空话。
把3D技术渗透到工业化与信息化“两化融合”的实践中，渗透到文化创意产业创新发展的实践中，渗透到新一代创新型实用人才培养的实践中，渗透到持续推动自主创新的进程中，不仅是技术能力建设，更是国家创新能力与文化软实力建设上台阶的重要基础。
3D软件
AbqusAcrobat3DAdamsAliasAlgorAnsysArtlantisArchiCADAutoCADBIMBLMCAD/CAID
CAE
CAM
CAXA
CATIA
Cosmos
Cimatron
C4D
Creator3D
Delmia
Delcam/Powermill
Ecotect
EdgeCAM
EoviaCarrara
FaceGenModeller
Fluent
HexagonHypermeshInventor
Insight
LightWave3DMayaMasterCAMMaxwellMATLABMacrostationMEPMoldFlow
MSC
Nastran
OpenMind
PDM
PLM
PkpmPro-EngineerPatran
Pro-NC
Quest3D
Radiosity
Rhino3D/犀牛Revit
Sap2000SketchupSolidWorksSolidEdgeSoftimage3DSurfCamTopsolidTD-Think3UG/UnigraphicsUlead
Vue5Infinitevirtools
UG3DVIA3Dsmax天正浩辰中望奔特力
3D硬件产品
3D显示器
3D笔记本
3D打印机
3D扫描仪
3D电视
3D手机
3D相机
3D投影仪
3D彩超工作站图形显卡
GPU
立体眼镜
3D眼镜
裸眼3D技术
3D-Led
头盔显示器
三维空间跟踪定位器
数据手套
三维空间交互球
多通道环幕
全国3D大赛
全国三维数字化创新设计大赛（简称“全国3D大赛”）以“推动3D技术普及、提升自主创新能力”为主题，以“学3D!
用3D!
我创造！
我快
乐！
”为口号，以“以赛促教、以赛促训、以赛促用、以赛促新”为宗旨，引领创新人才培养、掀起全民创新热潮、支撑“两化”融合、服务产业开级、践行创新型国家建设。
全国3D大赛分“工业与工程”方向（工业设计、模具设计、工程设计、
虚拟仿真等）及“文化创意”方向（影视动漫、数字艺术、虚拟现实等）两大方向，设立大学生组、职业组两个组别，并按省/自治区/直辖市设立赛区，每年举办一届：
1-4月宣传动员，5-7月初赛选拔，8-11赛区复赛，11月末全国现场总决赛。
全国3D大赛已成功举办第三届。
2008年第一届大赛，全国14个省/
直辖市/自治区168所大专院校参赛；2009年第二届大赛，全国28个省/直辖市/自治区508所大专院校参赛，参赛人员达50万人；2010年第三届
大赛即将进行全国现场总决赛，目前全国30个省/自治区/直辖市619所高
校与376家企业参赛，参赛人员达100万人。
INTEL、AMDNVIDIA、HP、DassaultSystemesAutodesk、联想、宏基、航天神舟软件、智联招聘等全球和国内知名企业也都参与到了全国3D大赛这台大戏之中。
全国3D大赛由科技部高新技术发展及产业化司、教育部科学技术司等部门指导，国家制造业信息化培训中心3D办（3D动力）发起举办，国家制
造业信息化培训中心3D办、江苏省常州市科教城管委会、3D动力网共同承
办。
全国3D大赛以三维数字化、网络信息化和虚拟仿真化的全新方式和现代手段，极大地降低了创新实践的技术与成本门槛，使得全民参与创新实践成为可能，因而大大拓展了创新的概念、设计的内涵、实践的形式与参与的范围，使得各类大专院校、更多专业与更大面的大学生能够参与进来，使得文化创意与工业领域各类众多企事业单位的设计人员、技术人员、技术工人、管理干部等更大面的职业人员能够参与进来，甚至使得中小学生也能够积极参与进来，借助3D大赛平台开展创新实践活动，把勇于创新、
敢于实践的创新精神和创新意识在3D大赛贯穿全年的巡讲、巡展等各个环
节活动中得到弘扬，把专业知识、实践能力与社会产业需求在创新实践的
过程中得到有力地渗透和融合，掀起了全国“学3D!
用3D!
我创造！
我快
乐！
”的新热潮。
全国3D大赛正是在国家大力推动自主创新、实现从“制造大国”到
“创造大国”转变的新的时代背景下开展的一项新兴赛事，体现了科技进步和产业升级的要求，是大学生科技竞赛与全民创新实践活动的一次新的发展，是贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要》的有力举措；是一台旨在提高创新素质和能力、营造良好创新环境、构建创新人才培养平台、推动国家经济结构调整和基础能力建设的“大戏”。
编辑本段3D电影
3D电影
D是英文Dimension（线度、维）的字头，3D是指三维空间。
国际上是以3D电影来表示立体电影。
人的视觉之所以能分辨远近，是靠两只眼睛的差距。
人的两眼分开约5
公分，两只眼睛除了瞄准正前方以外，看任何一样东西，两眼的角度都不会相同。
虽然差距很小，但经视网膜传到大脑里，脑子就用这微小的差距，产生远近的深度，从而产生立体感。
一只眼睛虽然能看到物体，但对物体远近的距离却不易分辨。
根据这一原理，如果把同一景像，用两只眼睛视角的差距制造出两个影像，然后让两只眼睛一边一个，各看到自己一边的影像，透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。
各式各样的立体演示技术，也多是运用这一原理，我们称其为“偏光原理”。
3D立体电影的制作有多种形式，其中较为广泛采用的是偏光眼镜法。
它以人眼观察景物的方法，利用两台并列安置的电影摄影机，分别代表人
的左、右眼，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。
放映时，将两条电影影片分别装入左、右电影放映机，并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。
两台放映机需同步运转，同时将画面投放在金属银幕上，形成左像右像双影。
当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴相一致；致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果。
展现出一幅幅连贯的立体画面，使观众感到景物扑面而来、或进入银幕深凹处，能产生强烈的“身临其境”感。
目前在电影院里主要是播放采用两种不同原理的3D影片：
一种以imax大屏幕立体电影为代表的，这种技术是效果最好的，即所谓的偏振光技术，在播放是，用两部带偏振镜的放映机同步放映两路视差影像，即左右眼分别应该看到的影像。
因此如不带电3d偏振光眼镜的话，
在屏幕上看到的就是重影影像，而观众配带的3d眼镜就是两个偏振光镜片，通过它们，就能让我们的左右眼分别看到屏幕上放映的左右眼视差图像，
产生立体效果。
imax影院的屏幕有高达七十多米高的，图象非常清晰，3d
效果强烈，音响也很棒，是目前立体影院中最好的。
另外一种称为红蓝补色立体电影，中国以前放的都是这种电影，观看影片时，影院会给观众发一个几块钱就能买到的左红右蓝的滤色眼镜，带上后左眼就能看到屏幕上的红影图象，右眼看到蓝影图像，从而产生立体影像，这种立体电影比imax要差很多，立体感要差一些，但它的成本较低，也可以在普通的电影银幕上放映，可以让更多的人体会到立体电影带来的视觉魔术，同时由于这种电影对屏幕没有限制，所以我们只要买一副几块钱的红蓝立体眼镜，就能在电脑上观看立体电影。
还有一种常用的技术是立体眼镜的原理，这种立体眼镜采用时分方式，交替关闭左右液晶镜片，而与之想配套的播放软件分别在屏幕上同步交替播放左右眼视差影像，因此我们的左右眼就能分别看到左右的视差影像。
只要这个交替的速度足够快，就能让我们看到立体影像，并且不会有闪烁感。
因此对电脑显示器的要求较高，需要CRT显示器，并且刷新频率至少
达到100mhz以上，不过由于其便于与电脑一起配合使用。
编辑本段3D——3D印刷
立体印刷品具有图片新颖，极强的视觉冲击力等特点，从而达到醒目且过目不忘的效果；是目前一种图像表现形式。
本产品是一种印刷品的延
伸品，因而凡印刷品适用的范围，本产品匀适用；同时又具有广告和防伪功效。
立体、变图产品具有下列优越性：
1、图侬新颖、别致、美观、过目
不忘，消费者在欣赏之余往往不会轻易丢弃，从而牢牢记住产品企业形像，是目前一种子最好的宣传、亡生形式。
2、具有防伪功能，有利于品牌的产品和知识产权保护。
目前立体印刷的表现形式是最好的，而且不需要投入昂贵的成本，只
要在技术上严格把关，就可以生产出精美的立体印刷品。
在投资时，以下几点是要考虑的。
技术的准备立体印刷和一般印刷工艺大致相同，但更
严格，对精确度也要求更高。
比如，套印要准确，网点还原要更加清晰和饱和，否则，就会影响图像的清晰度和立体感。
编辑本段3D——三维图形
3D是three-dimens
3D效果图
ional的缩写，就是三维图形。
在计算机里显示3d图形，就是说在平面里
显示三维图形。
不像现实世界里，真实的三维空间，有真实的距离空间。
计算机里只是看起来很像真实世界，因此在计算机显示的3d图形，就是让
人眼看上就像真的一样。
人眼有一个特性就是近大远小，就会形成立体感。
计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，
是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。
基于色彩学的有关知识，三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色，而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。
这一认识被广
3D-三维图形（16张）
泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。
比如要绘制的3d文字,
即在原始位置显示高亮度颜色，而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓，这样在视觉上便会产生3d文字的效果。
具体实现时，可用完全
一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字，只要使两个文
字的坐标合适，就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字。
常见的3D软件
AutoCAD
AutoCAD（AutoComputerAidedDesign）是美国Autodesk公司首次
于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设
计文档和基本三维设计。
现已经成为国际上广为流行的绘图工具。
件格式成为二维绘图的事实标准格式。
简介
AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CADft术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完美，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。
AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。
它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。
在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。
AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由320X200到2048X1024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这
就为AutoCAD的普及创造了条件。
3DSMAX
3dsmax是当前世界上销售量最大的三维建模，动画及渲染解决方案。
他将广泛应用于视觉效果，角色动画及
3DSMAX
下一代的游戏。
至今3dsmax获得过65多个业界奖项，而3dsmax将继承以往的成功并加入应用于角色动画的新的IK体系，为下一代游戏设计的交互
图形界面，业界应用最广的建模平台并集成了新的subdivision表面和多
边形几何模型，集成了新的ActiveShade及RenderElements功能的渲染能力。
同时3dsmax提供了与高级渲染器的连接比如mentalray和Renderman,来产生特殊的渲染能力如全景照亮，聚焦及分布式渲染。
创造丰富、复杂的可视化设计，为畅销游戏生成逼真的角色，把3D特
效带到大屏幕。
Autodesk®3dsMax®20083D建槿、动画和渲染软件通过简化处理复杂场景的过程，可以帮助设计可视化专业人员、游戏开发人员以及视觉特效艺术家最大化他们的生产力。
Maya
Maya是美国Alias|Wavefront公司出品的世界顶级的三维动画软件,应用对象是专业的
Maya
影视广告，角色动画，电影特技等。
Maya功能完善，工作灵活，易学易用，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。
其售价高昂，声名显赫，是制作者梦寐以求的制作工具，掌握了Maya,会极大的提
高制作效率和品质，调节出仿真的角色动画，渲染出电影一般的真实效果，向世界顶级动画师迈进。
Maya集成了Alias/Wavefront最先进的动画及数字效果技术。
她不仅
包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合。
Maya可在WindowsNI与SGIIRIX操作系统上运行。
在目前市场上用来进行数字和三维制作的工具中，Maya
是首选解决方案。
Poser
Poser是Metacreations公司推出的一款三维动物、人体造型和三维人
体动画制作的极品软件。
用过Poser2与Poser3的朋友一定能感受到Poser
的人体设计和动画制作是那么的轻松自如，制作出的作品又是那么生动。
而今Poser更能为你的三维人体造型增添发型、衣服、饰品等装饰。
让你的设计与创意轻松展现。
SoftimageXSI
Softim
SoftimageXSI
ageXSI是动画制作的顶级软件，和同类比起来最大的优点是输出质量好，原因是它集成了metalray渲染器，后来发展到增加了非线功能的XSI,更
是hollywood的利器。
Rhino
Rhino是是美国RobertMcNeel&Assoc.开发的PC上强大的专业3D造型软件，它可以广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。
具设计团队是原ALIASDesignStudio设计程序师，其Beta
测试版即推出以来，历经一年半的测试，是有历以来态度最严谨的网上测试。
它能轻易整合3DSMAX与Softimage的模型功能部分，对要求精细、弹性与复杂的3DNURBSK型，有点石成金白效能。
能输出obj、DXFIGES、STL3dm等不同格式，并适用于几乎所有3D软件，尤其对增加整个3D工
作团队的模型生产力有明显效果，故使用3DMAXAutoCADMAYASoftimage、
Houdini、Lightwave等3D设计人员不可不学习使用。
LightWave3D
由美国NewTek公司开发的LightWave3D是一款高性价比的三维动画制作软件，它的功能非常强大，是业界为数不多的几款重量级三维动画软件之一。
LightWave3D从有趣的AMIGA开始，发展到今天的8.5版本，已经成为一款功能非常强大的三维动画软件，支持WINDOWS98/NT/2000/Me,MAC
OS9/Xp。
被广泛应用在电影、电视、游戏、网页、广告、印刷、动画等各领域。
它的操作简便，易学易用，在生物建模和角色动画方面功能异常强大；基于光线跟踪、光能传递等技术的渲染模块，令它的渲染品质几尽完美。
它以其优异性能倍受影视特效制作公司和游戏开发商的青睐。
火爆一时的好莱坞大片《TITANIC»中细致逼真的船体模型、《REDPLANET中的
电影特效以及《恐龙危机2》、《生化危机-代号维洛尼卡》等许多经典游
戏均由LightWave3D开发制作完成。
Xara3D
一个简单的3D程序，你甚至不需要学习，就可以创作出用于你的网页的高品质的3D文字标题，所有的图片全都具有光滑平整的专业品质，它也可以创建高品质的动画GIF和AVI。
另外还有3d动画制作软件MotionBUilder和3d渲染软件Lightscape等。
Cinema4D
字面意思：
4D电影（cinema[5sinimE]n.电影院，电影）是一套由
德国公司MaxonComputer开发的3D绘图软件，以及高的运算速度和强大的渲染插件著称。
Cinema4D应用广泛，在广告、电影、工业设计、等方面都有出色的表现，例如影片《毁灭战士〉〉（Doom、《范海辛〉〉＜VanHelsing〉、《蜘蛛侠〉〉、以及动画片《极地特快〉〉、《丛林总动员》（OpenSeason）
等等。
它正成为许多一流艺术家和电影公司的首选，Cinema4D已经走向成
熟。
概要Cinema4D的前身是1989年发表的软件FastRay最初只发表在Amiga上，Amiga是一种早期的个人电脑系统，当时还没有图形界面。
两
年后，在1991年FastRay更新到了1.0但是，这个软件当时还并没有有涉及到三维领域。
1993年FastRay更名为CINEMA4D1.0,仍然在Amiga±
发布。
模块组件MoGraph系统：
在Cinema4d9.6版本中首次出现，
他将提供给艺术家一个全新的维度和方法，又为Cinema4D添上了一个绝
对利器。
它将类似矩阵式的制图模式变的极为简单有效而且极为方便，一个单一的物体，经过奇妙的排列和组合，并且配合各种效应器的帮助，你
会发现单调的简单图形也会有不可思议的效果。
毛发系统：
Cinema4d所
开发的毛发系统也是起今为止最强大的系统之一。
AdvancedRender:
高
级渲染模块。
Cinema4d的渲染插件非常强大何以渲染出极为逼真的效果。
BodyPaint3D:
三维纹理绘画使用这个模块可以直接在三维模型上进行绘画，有多种笔触支持压感和图层功能，功能强大。
CINEBENCH:
花鸦三维
动画机构是德国MAXO公司软件亚洲测试组成员，推介使用马克森CINEBENCHU1版本测试电脑三维制图以及动画性能，花鸦C4D近期发布下
载网址，请关注花鸦新闻资讯。
Dynamics:
动力学模块提供了模拟真实
物理环境的功能，通过这个模拟的空间可以实现例如重力、风力、质量、
刚体、柔体等效果。
MOCCA骨架系统，多用于角色设计。
NETRender:
网络渲染模块，可以将几台电脑用网络连接起来
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