動畫專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)三維材質(zhì)貼圖與渲染課程教學(xué)改革研究

方慧

摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)三維動畫作為動畫專業(yè)主要的方向，其所有課程為動畫專業(yè)主干課程。在虛擬現(xiàn)實(shí)三維動畫基礎(chǔ)課程--三維模型制作課程授課完成后，場景及其模型需要進(jìn)行燈光設(shè)置、材質(zhì)設(shè)置、貼圖設(shè)置和渲染，此時才能將素模模擬顯示為實(shí)物，使三維模型呈現(xiàn)出在前期設(shè)定的效果。本課程作為動畫專業(yè)必修課程，課程的教學(xué)效果直接影響后期的成品視覺效果，但是在課程的實(shí)踐教學(xué)中遇到了一些問題，這些問題嚴(yán)重了妨礙了后期三維動畫成品的視覺效果和學(xué)習(xí)。本文基于實(shí)踐教學(xué)，以虛擬現(xiàn)實(shí)三維動畫課程整體課程為體系，以本專業(yè)為研究對象，對三維材質(zhì)貼圖與渲染課程現(xiàn)狀、存在問題進(jìn)行闡述并分析，并提出對該課程的改革措施，希望能夠分享本門課程教學(xué)改革措施。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；三維材質(zhì)貼圖；三維渲染；教學(xué)改革

一、概述

虛擬現(xiàn)實(shí)動畫就是用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)以動畫的形式表現(xiàn)出來，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的運(yùn)用于城市規(guī)劃、醫(yī)用、軍事與航天工業(yè)、工業(yè)仿真等方面。

虛擬現(xiàn)實(shí)動畫實(shí)現(xiàn)的第一階段就是創(chuàng)建虛擬三維空間環(huán)境，該虛擬三維空間環(huán)境的創(chuàng)建，首先需要使用三維制作軟件運(yùn)用其中的建模模塊對三維空間環(huán)境進(jìn)行模型創(chuàng)建。待模型創(chuàng)建完成后，為素模添加燈光設(shè)置、材質(zhì)設(shè)置、貼圖設(shè)置，然后設(shè)置渲染各項(xiàng)參數(shù)，將虛擬三維空間渲染成為仿真實(shí)世界的效果。

在現(xiàn)階段，高校對于三維材質(zhì)貼圖與渲染課程的學(xué)習(xí)大部分都和前期三維模型制作課程環(huán)節(jié)脫離，沒有真正的做到課程與課程之間的銜接。據(jù)此，如何將三維材質(zhì)貼圖與渲染課程和前期三維模型課程相關(guān)聯(lián)，同時使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用燈光、材質(zhì)、貼圖和渲染技術(shù)渲染出高質(zhì)量的成品效果，并將渲染的成片運(yùn)用于虛擬現(xiàn)實(shí)中，將三維動畫和虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，就成為了當(dāng)前最棘手的問題。所以在三維材質(zhì)貼圖與渲染課程中，對課程內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)整體的設(shè)置，對課程知識點(diǎn)進(jìn)行模塊化梳理，就成為了當(dāng)下提升三維動畫和虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合成品效果的關(guān)鍵。

二、授課環(huán)節(jié)中存在問題

在我校三維動畫課程體系設(shè)置中，三維動畫制作所教授的軟件為Autodesk Maya。該軟件是現(xiàn)今主流的制作三維動畫的軟件之一，其具有友好的用戶界面，工作效率高，渲染效果真實(shí)，易學(xué)易用的特點(diǎn)。

在我校三維材質(zhì)貼圖與渲染課程所教授的是Autodesk Maya軟件的渲染模塊。在該渲染模塊的講授過程中，需要講授的部分有燈光、材質(zhì)球、UV、貼圖繪制、渲染設(shè)置。該部分所涉及的模塊內(nèi)容較多，學(xué)生需要全部掌握才能渲染制作出高品質(zhì)的成品。所以在實(shí)際授課和課程安排中出現(xiàn)了一系列問題，這些問題對該課程及后續(xù)課程的開展起到了妨礙作用。

1.課程連貫性不強(qiáng)

我專業(yè)三維動畫課程的課程設(shè)置按照Autodesk Maya軟件中的四大模塊功能進(jìn)行劃分，分為三維模型制作、三維材質(zhì)貼圖與渲染、三維動畫制作和三維動畫特效。這樣的課程設(shè)置能夠讓學(xué)生在兩個學(xué)期完全掌握三維動畫制作的流程和方法。三維材質(zhì)貼圖與渲染課程開設(shè)在三維模型制作課程之后，主要作用是為素模添加燈光、材質(zhì)、貼圖，并最終渲染成品。

在課程設(shè)置上，應(yīng)該站在整體三維動畫課程的高度，將四門課程進(jìn)行課程內(nèi)容整體框架設(shè)置。將整體課程案例系統(tǒng)的整合到三維動畫四門課程之中，并且避免在授課階段只是講授軟件運(yùn)用命令，應(yīng)該注意前后課程及各知識點(diǎn)的融合。以靜幀場景為例，場景案例模型應(yīng)該選用三維模型制作課程上完成的案例，然后在本課程中添加燈光、材質(zhì)、貼圖，并最終渲染出來。這樣就將兩門課程關(guān)聯(lián)，并且整合了兩門課程的知識點(diǎn)，解決了做到了針對性不強(qiáng)、關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)的問題。

2.學(xué)生分析能力和動手能力差

三維材質(zhì)貼圖與渲染課程所講授的模塊內(nèi)容較多，并且是相互關(guān)聯(lián)的。所以在本課程中，學(xué)生需要掌握各模塊知識點(diǎn)內(nèi)容，掌握其中渲染成品中效果不佳的主要原因。這些原因有的是燈光的問題，有的是材質(zhì)的問題，有的是渲染設(shè)置的問題，還有的是貼圖的問題，又或者是幾個問題的綜合。對此學(xué)生就必須對每個模塊有較強(qiáng)的分析能力和熟練的操作能力。對此，本課程需要在短短的64學(xué)時中完成該課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)就必須學(xué)生自己能夠具備良好的分析能力和動手能力，能夠知道渲染過程中的問題。但是實(shí)際情況是，學(xué)生分析能力和動手能力較差。

三、改革措施運(yùn)用

對于三維材質(zhì)貼圖與渲染課程中在實(shí)際授課環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的一系列問題進(jìn)行分析后，從實(shí)際情況入手，為提高本門課程的教學(xué)效果，對于本課程的教學(xué)改革措施從如下幾個方面進(jìn)行。

1.合理設(shè)置課程內(nèi)容

三維材質(zhì)貼圖與渲染課程應(yīng)該遵循三維課程宏觀上的設(shè)置，將三維模型制作課程的素模及其場景為制作案例，在此基礎(chǔ)上完成素模及其場景的渲染效果成品。以此在課程的連貫性上，將三維模型制作和三維材質(zhì)貼圖與渲染課程有效的關(guān)聯(lián)起來。并且對于這兩門課程之間的問題進(jìn)行梳理及其歸納，對學(xué)生說明這兩門課程的差異性。以古代瓦頂建筑為例，在三維模型制作課程中，需要將瓦頂?shù)耐咂粋€一個制作出來，這樣能夠體現(xiàn)其細(xì)致性。但是在三維材質(zhì)貼圖與渲染課程中，如果該瓦頂?shù)溺R頭要求不高，可以只創(chuàng)建一個平面，通過貼圖的方式制作瓦頂瓦片。對于這樣的差異要在結(jié)合這兩門課程知識點(diǎn)后進(jìn)行說明。

2.加強(qiáng)貼圖繪制能力培養(yǎng)

本課程中需要繪制貼圖，需要學(xué)生講模型進(jìn)行展UV操作后，繪制貼圖。在繪制貼圖中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的手繪能力不強(qiáng)，并且部分學(xué)生認(rèn)為貼圖繪制沒有必要。主要原因在于學(xué)生對于手繪能力的不重視。作為動畫專業(yè)學(xué)生，手繪能力是基礎(chǔ)，不應(yīng)該荒廢。所以在課程設(shè)置中，需要加大貼圖繪制課程比例，加強(qiáng)貼圖繪制能力培養(yǎng)。

3.增強(qiáng)學(xué)生分析能力

三維材質(zhì)貼圖與渲染課程所講授的模塊內(nèi)容較多，并且是相互關(guān)聯(lián)的。所以在本課程中，需要教會學(xué)生分析渲染成品不佳的方法。而不是單純的教授學(xué)生軟件的運(yùn)用。提高學(xué)生的分析能力。

四、結(jié)語

三維材質(zhì)貼圖與渲染課程作為實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)三維動畫的第二個環(huán)節(jié)，必須關(guān)聯(lián)課程案例，強(qiáng)化實(shí)踐動手能力和分析能力，這樣才能起到本課程承上啟下的作用。

基金項(xiàng)目：

2017年度湖北省教育廳人文社會科學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：17G120）《虛擬現(xiàn)實(shí)時代三維動畫教育模式改革創(chuàng)新研究》階段性成果。