3.4構建三維動畫模型教學設計人教-中圖版高中信息技術選擇性必修5

第3章設計與制作三維創(chuàng)意作品3.4構建三維動畫模型教學設計教學背景信息科技是現(xiàn)代科學技術領域的重要部分，主要研究以數(shù)字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現(xiàn)。當代高速發(fā)展的信息科技對全球經(jīng)濟、社會和文化發(fā)展起著越來越重要的作用。義務教育信息科技課程具有基礎性、實踐性和綜合性，為高中階段信息技術課程的學習奠定基礎。信息科技課程旨在培養(yǎng)科學精神和科技倫理，提升自主可控意識，培育社會主義核心價值觀，樹立總體國家安全觀，提升數(shù)字素養(yǎng)與技能。教材分析本節(jié)課的教學內(nèi)容選自人教/地圖出版社選擇性必修5三維設計與創(chuàng)意第3章設計與制作三維創(chuàng)意作品3.4構建三維動畫模型。技術為三維作品的實現(xiàn)提供了支撐，但僅有技術手段還遠遠不夠，還需要新穎、獨特的創(chuàng)意。創(chuàng)意設計是三維作品的靈魂，和技術相輔相成。本章在了解三維創(chuàng)意設計基本原則的基礎上，欣賞、剖析幾個精彩的三維作品，由抽象到具體，領悟三維作品創(chuàng)意設計的思路與方法。在此基礎上，從生活與學習需求出發(fā)，以制作一個三維動畫作品為例，引導同學們一起經(jīng)歷從規(guī)劃設計、三維建模、完善作品、動畫實現(xiàn)，直到最終的合成發(fā)布，體驗制作三維作品的整個過程。教學目標1.熟悉多邊形建模和利用貼圖技術建模兩種建模方法。2.熟悉虛擬三維空間的設計方式。3.體驗適應設計需要，選用合適的建模方法構建三維動畫模型的過程。教學重點與難點教學重點:熟悉多邊形建模和利用貼圖技術建模兩種建模方法。教學難點:體驗適應設計需要，選用合適的建模方法構建三維動畫模型的過程。教學方法與教學手段案例分析法、講授法、任務驅動法。教學過程問題導入體驗探索各具特色的動畫角色動畫的角色有人物、動物等。在繪制人物時，要重點把握人物的臉形、五官特征、服飾、所處的時代等信息，以寫實或者卡通的手法突出人物的特征和身份。在繪制動物時，要重點把握動物的具體外形特征和運動規(guī)律，能使觀看者通過其外形特征和運動規(guī)律，了解作品所要表達的主題（圖3.4.1）。討論：小組成員交流各自喜歡的三維動畫作品，討論里面的角色都有哪些特征，在利用三維設計軟件建模時，如何才能更好地體現(xiàn)這些特征。利用多邊形建模的方法構建模型多邊形建模是一種較為常用的建模方法，其原理比較簡單：空間中任意兩個點能確定一條直線段，三個不在同一直線內(nèi)的點能夠確定一個三角面，這些點、線和面可以圍成一定的三維空間，即形成三維模型，如圖3.4.2所示。同時，點、線和面也成為了多邊形三維模型的基本組成要素。如果在空間內(nèi)確定更多的點，就能夠形成更多的三角面，進而生成形狀復雜的三維模型。圖3.4.3展示的是人物素描的繪制過程?？梢钥闯?，在繪畫時，一般都先繪制基本的輪廓，然后逐步深入，最后刻畫細節(jié)并完成最終的作品。多邊形建模的方法與此類似，通過多邊形刻畫出大體的輪廓，然后在細節(jié)部分任意加點和線來創(chuàng)建復雜模型的表面，逐步構建出三維模型的細節(jié)。例如，為了構建如圖3.4.4所示的鰩魚，可以從立方體開始建模，逐步構建出鰩魚三維模型（圖3.4.5）?？梢钥闯觯枚噙呅谓５慕Ｐ瘦^高，而且可以在保持豐富細節(jié)的情況下，構建完全閉合的形體。但利用多邊形建模無法做到模型的完全精確，只能達到近似的效果。如果需要使用多邊形來描述平滑曲面形體時，多邊形的數(shù)量有可能會非常龐大，降低計算機的運行速度。多邊形模型的調(diào)整多邊形建模的基本方法是對模型上的點、線、面進行空間上的編輯，也就是利用位移、旋轉、縮放三種常用手法對其進行修改。圖3.4.6所示即為利用移動工具調(diào)整立方體的側面。多邊形模型的切割在基本幾何體的基礎上，如果要增加更多的細節(jié)，必須有更多的頂點數(shù)量，而增加頂點數(shù)量最常用的方法就是對多邊形進行切割操作。啟動Maya軟件，先建立一個立方體，再將立方體調(diào)整為長方體，然后利用“插入循環(huán)邊”工具，一次性地插入一組具有連續(xù)性的邊。圖3.4.7所示是插入兩條循環(huán)邊，將長方體切成了三段。多邊形模型的擠出擠出是多邊形建模中最常用的經(jīng)典命令，常用于擠出面，以生成更多的頂點，形成新的結構或分支。如圖3.4.8所示，選定長方體的正面，利用“編輯網(wǎng)格→擠出”命令，可以初步得到鰩魚的頭部模型。反復利用“插入循環(huán)邊”工具和“編輯網(wǎng)格→擠出”命令，通過對長方體不同位置的面的擠出和縮放操作，可以順利得到鰩魚模型的頭部、魚鰭和尾部（圖3.4.9）。多邊形模型的平滑處理多邊形建模的核心是對模型上的點、線和面進行空間位置上的調(diào)整。所以在建模時，盡量用較少的點、線、面勾勒模型，這樣相對易于控制外形。但是較少的點、線、面會讓人感覺模型的造型非常生硬，特別是需要平滑過渡的位置會變得特別粗糙。所以在建模的最后，還需要使用光滑化工具對模型表面的點進行插值計算，以獲得相對光滑的效果。在制作鰩魚模型時，可以利用“軟選擇”命令調(diào)整鰩魚的形狀（圖3.4.10）；利用光滑化工具，可以使鰩魚模型更加平滑（圖3.4.11）。利用貼圖技術的方法構建模型有時動畫中的一些角色是基于自由手繪或圖片、照片等創(chuàng)作的，而且精度要求不太高。這時可以把相關圖片導入Maya作為參考，方便建立模型。這種建模方法一般采用貼圖技術來解決，較為便捷，而且在對細節(jié)要求不高的情況下，也比較實用。例如，在“拯救海洋”動畫中，有較多的海洋生物需要建模。這些海洋生物雖然會游動，但實際上僅僅充當背景，并不需要太多細節(jié)。這時可以采用貼圖的方式，從簡單的面片開始，通過移動點的位置調(diào)整出輪廓，再沿垂直面片方向拉出厚度，復制出另外一側身體，最后縫合兩個面片即可得到模型。下面以圖3.4.12所示的小魚為例，嘗試利用貼圖技術的建模方法。實踐活動構建小魚三維模型1.在Maya場景中建立一個平面，將圖3.4.12作為貼圖，導入Maya軟件中作為建模參考。2.先執(zhí)行“窗口→UV編輯器”命令，再執(zhí)行“多邊形→規(guī)格化”命令，完成參考面的設置（圖3.4.13）。3.利用多邊形平面制作小魚的側面。執(zhí)行“創(chuàng)建→多邊形基本體→平面”命令，在正視圖中拖出一個多邊形平面，然后通過調(diào)節(jié)平面中的頂點，描繪出小魚的身體輪廓（圖3.4.14）。4.執(zhí)行“軟選擇”命令，拖出小魚的身體厚度（圖3.4.15）。5.執(zhí)行“網(wǎng)格→鏡像幾何體”命令，沿著z軸負方向，鏡像出小魚的另一側身體，然后執(zhí)行“編輯網(wǎng)格→合并”命令，把兩邊的身體縫合起來。6.對稱調(diào)節(jié)魚身狀態(tài)，制作魚鰭等細節(jié)（圖3.4.16）。7.執(zhí)行光滑多邊形的操作后，得到小魚模型，然后執(zhí)行“文件→保存場景”命令保存文件，完成小魚模型的構建（圖3.4.17）。閱讀拓展角色建模的兩種方式在真實的角色建模中，多邊形建模和貼圖技術這兩種建模方式一般是結合在一起應用的。例如，在人物建模時，通常先導入人物的手稿，然后通過基本幾何體調(diào)整出頭部大致的輪廓，最后通過點、線和面對頭部的五官進行細分修改，如圖3.4.18所示。實踐活動構建更多的魚類三維模型利用本節(jié)介紹的兩種建模方法，制作更多的魚類三維模型。圖3.4.19是一些參考樣例。項目實施構建動畫中角色的三維模型小組成員一起，利用本節(jié)的建模方法，制作本小組作品所需要的三維模型。圖3.4.20為一個小組制作的男孩三維模型，圖3.4.21為外星人三維模型。課后作業(yè)1.多邊形建模的原理是什么？Maya軟件中的多邊形建模和其他建模軟件中的多邊形建模有何不同？2.本章項目活動中的三維動畫短片中還需要其他模型，如不同部落的生物等。自由選擇一種生物，展開設計，并選擇合適的建模方法進行制作，以便最終與本小組其他同學的設計一起合成動畫。板書設計第3章設計與制作三維創(chuàng)意作品3.4構建三維動畫模型1.