一种水电工程三维动画的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种水电工程三维动画的制作方法，采用三维协同设计软件Catia精确地创建水电工程三维模型并导出模型，然后在3dsmax中合并以及优化导出的三维模型并导出地形模型，在Vue中加载3dsmax导出的模型并搭建自然场景，然后在3dsmax中导入Vue场景并赋予物体材质和设置动画，再在3dsmax中制作单个镜头并渲染输出，最后通过后期视频软件AE、Premiere制作特效并进行音画合成输出最终动画视频。本发明专利技术满足了设计模型的精度要求，提高了制作效率和效果，充分发挥了Catia强大的建模功能、3dsmax软件强大的动画制作功能和Vue的快速搭建室外场景功能，另一方面，在3dsmax中利用插件引用Vue的算法进行渲染，大大提高了渲染效率。

A Method of Making Three-Dimensional Animation for Hydropower Engineering

The invention discloses a method for making three-dimensional animation of hydropower projects. The three-dimensional model of hydropower projects is accurately created and derived by using the three-dimensional collaborative design software Catia. Then the three-dimensional model is merged and optimized in 3dsmax, and the terrain model is derived. The model derived by 3dsmax is loaded in Vue and the natural scene is built. Then the Vue scene is imported into 3dsmax, and the material and animation of the object are given. Then a single lens is produced and rendered in 3dsmax. Finally, special effects are produced by AE and Premiere, and the final animated video is synthesized by sound and picture. The invention satisfies the precision requirement of the design model, improves the production efficiency and effect, gives full play to Catia's powerful modeling function, 3dsmax software's powerful animation production function and Vue's fast building outdoor scene function. On the other hand, in 3dsmax, the use of plug-ins to reference Vue's algorithm for rendering greatly improves rendering. Efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种水电工程三维动画的制作方法
本专利技术属于水电工程场景图形模拟及仿真
，特别是水电工程的三维动画制作方法。
技术介绍
大型水电工程建设周期长、投资大、结构复杂、专业协同多，应用三维动画技术可显著提高方案决策的效率和质量。三维动画作为一种多媒体表现方式，其动态、逼真的效果在指导工程设计和施工过程中发挥了重要作用，可显著提高方案决策的效率和质量。在方案汇报中，业主也更愿意看到根据繁琐的报告图纸而形成的直观生动的三维动画。水电工程场景范围大至几十平方公里甚至几百平方公里，对自然场景的表现要求贴近实际、尽善尽美。在水电工程三维动画制作中大多采用较为流行的三维软件3dsmax、Maya、C4D、Revit、sketchup等，由于水电工程模型存在很多异性结构，尤其针对地形的曲面结构，利用上述软件在进行三维建模时，难以精确地创建三维模型，利用3dsmax、Maya、C4D在进行场景搭建时，没有完整的自然生态系统，其场景的逼真与生动性往往不尽人意，而且渲染效率非常低。具体来说，传统的动画制作方法存在以下缺点：①由于水电工程模型存在很多异性结构，尤其针对地形的曲面结构，三维软件3dsmax、Maya、C4D、Revit、sketchup等难以进行精确地建模，大都是概念性地建模，难以满足设计要求。②由于自然场景中花草树木数量大、个体间差异随机变化，传统的三维动画制作方法需要人为去设置随机差异，需要大量的调试才能达到理想的效果。③传统的制作方法由于受数据处理能力的限制，通常采用种植面片树的方式搭建自然景观，其真实度难以媲美真实的三维模型。④在传统的三维动画制作软件中添加大量植被三维模型，其数据量是庞大的，难以保证软件的正常运行和渲染。⑤传统的制作软件在渲染大型室外场景时，渲染一帧动画耗费的时间较长，难以满足紧迫的工程需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种水电工程三维动画的制作方法，精确地创建模型、快速搭建逼真的自然场景、高效率渲染水电工程三维动画。本专利技术的技术方案如下：一种水电工程三维动画的制作方法，包括以下步骤：步骤1，基于三维协同设计软件精确地创建水电工程三维模型；步骤2，将创建的三维模型导出为wrl格式并导入到3dsmax中，合并相同材质的模型，采用编辑多边形的方式修改模型布线方式，减少模型面片数，降低数据量，按照三维动画命名规则对各个模型命名；步骤3，导出obj格式的地形模型数据加载到Vue中，设定场景的环境，在Vue中添加自然环境，对地形进行材质及植被的制作；步骤4，在Vue中完建好场景的自然景观后，将建好的场景数据导入3dsmax中，对水工建筑物、道路、机电设备模型赋予材质；步骤5，设置摄像机的运动路径，标注各建筑物的尺寸，对无法用肉眼观察的部分工程建筑物设置遮挡物属性为不可见进行展示；步骤6，在3dsmax中完成场景和镜头的动画设定后，采用其自带的渲染器mentalray进行序列帧图片的渲染输出；步骤7，最后通过视频后期软件AE添加效果，利用Premiere软件进行音画合成得到完整的水电工程三维动画。优选地，所述步骤1中的三维协同设计软件为Catia，采用其曲面建模功能，其强大的曲面建模功能满足水电工程模型要求。优选地，所述步骤1中水电工程地形模型采用面片方式建模，其它建筑物模型采用NURBS方式建模，建模比例都为1:1。优选地，所述步骤3中场景的环境包括季节、昼夜和时间。优选地，所述步骤3中自然环境包括大气、自然光、天空、水和植被。优选地，所述步骤4中利用插件VuexStream将建好的场景数据导入3dsmax中。优选地，所述步骤7中视频后期软件添加的效果包括特效、字幕、图像和音频。本专利技术具有如下特点：(1)基于三维协同制作软件Catia可精确地创建水电工程三维模型。(2)基于自然景观制作软件Vue快速创建自然场景，极大的提高制作效率和效果；(3)基于3dsmax软件快速的对水工建筑物、道路、机电设备模型赋予材质；(4)利用3dsmax软件强大的动画制作功能快速方便的进行动态效果的制作；(5)在3dsmax利用插件引用Vue的算法进行渲染，大大提高渲染效率。与现有的水电工程三维动画制作方法相比，本专利技术结合Catia、Vue、3dsmax各自的优势，可精确地创建水电工程三维模型，快速方便的搭建水电工程场景，极大提高制作效率，且场景表现逼真、清晰、细腻、真实度极高。传统的制作方法在运行大型室外场景时，通常难以正常运行，而该场景在3dsmax中以Vue独有的算法在3dsmax中显示时，在相同的硬件条件下能够运行流畅、操作方便。利用插件VuexStream引用Vue的算法在3dsmax中进行渲染可大大提高渲染效率，经实际测试，在某一水电工程案例中，传统制作方法渲染一帧动画需要10～15min的时间，而现在只需要3～4min的时间。Catia、Vue与3dsmax在水电工程三维动画中的联合应用可精确地创建三维场景、极大地缩短水电工程三维动画制作周期。附图说明图1为本专利技术中水电工程三维动画制作方法流程图；图2为龙溪口航电枢纽工程三维模型图；图3和图4为龙溪口航电枢纽工程三维动画截图。具体实施方式下面，结合附图对本专利技术进行进一步的说明，本专利技术已在四川岷江龙溪口航电枢纽工程中成功应用，并取得了良好的效果。本实施例中采用的对应软件版本统一为：CatiaV5、3dsmax2017、Vue9、AECC2017和PremiereProCC2017。如图1所示，为本专利技术的水电工程三维动画制作流程图，其主要包括以下步骤：步骤1，基于三维协同设计软件Catia精确地创建水电工程三维模型；步骤2，将创建的三维模型导出为wrl格式并导入到3dsmax中，合并相同材质的模型，采用编辑多边形的方式修改模型布线方式，减少模型面片数，降低数据量，按照三维动画命名规则对各个模型命名；步骤3，导出obj格式的地形模型数据加载到Vue中，设定场景的环境，在Vue中添加自然环境，对地形进行材质及植被的制作；步骤4，在Vue中完建好场景的自然景观后，利用VuexStream插件将建好的场景数据导入3dsmax中，对水工建筑物、道路、机电设备模型赋予材质；步骤5，设置摄像机的运动路径，标注各建筑物的尺寸，对无法用肉眼观察的部分工程建筑物设置遮挡物属性为不可见进行展示；步骤6，在3dsmax中完成场景和镜头的动画设定后，采用其自带的渲染器mentalray进行序列帧图片的渲染输出；步骤7，最后通过视频后期软件AE添加效果，利用Premiere软件进行音画合成得到完整的水电工程三维动画。如图2所示，为采用Catia建立的龙溪口航电枢纽工程三维模型图，如图3和图4所示，为采用Vue+3dsmax渲染后并配合后期视频软件制作的三维动画视频截图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电工程三维动画的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于三维协同设计软件精确地创建水电工程三维模型；步骤2，将创建的三维模型导出为wrl格式并导入到3dsmax中，合并相同材质的模型，采用编辑多边形的方式修改模型布线方式，减少模型面片数，降低数据量，按照三维动画命名规则对各个模型命名；步骤3，导出obj格式的地形模型数据加载到Vue中，设定场景的环境，在Vue中添加自然环境，对地形进行材质及植被的制作；步骤4，在Vue中完建好场景的自然景观后，将建好的场景数据导入3dsmax中，对水工建筑物、道路、机电设备模型赋予材质；步骤5，设置摄像机的运动路径，标注各建筑物的尺寸，对无法用肉眼观察的部分工程建筑物设置遮挡物属性为不可见进行展示；步骤6，在3dsmax中完成场景和镜头的动画设定后，采用其自带的渲染器mentalray进行序列帧图片的渲染输出；步骤7，最后通过视频后期软件AE添加效果，利用Premiere软件进行音画合成得到完整的水电工程三维动画。

【技术特征摘要】
1.一种水电工程三维动画的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于三维协同设计软件精确地创建水电工程三维模型；步骤2，将创建的三维模型导出为wrl格式并导入到3dsmax中，合并相同材质的模型，采用编辑多边形的方式修改模型布线方式，减少模型面片数，降低数据量，按照三维动画命名规则对各个模型命名；步骤3，导出obj格式的地形模型数据加载到Vue中，设定场景的环境，在Vue中添加自然环境，对地形进行材质及植被的制作；步骤4，在Vue中完建好场景的自然景观后，将建好的场景数据导入3dsmax中，对水工建筑物、道路、机电设备模型赋予材质；步骤5，设置摄像机的运动路径，标注各建筑物的尺寸，对无法用肉眼观察的部分工程建筑物设置遮挡物属性为不可见进行展示；步骤6，在3dsmax中完成场景和镜头的动画设定后，采用其自带的渲染器mentalray进行序列帧图片的渲染输出；步骤7，最后通过视频后期软件AE添加效果，利用Premiere软件进行音...

【专利技术属性】
技术研发人员：林攀，李希龙，黄洁，李水生，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52