地下工程裝備三維動(dòng)畫的創(chuàng)新應(yīng)用與研究

朱 謙 安秀欣

(中國鐵建重工集團(tuán)股份有限公司 湖南長沙 410100)

1 地下工程裝備三維動(dòng)畫相關(guān)背景

地下工程裝備由于其工作環(huán)境的特殊性，施工過程實(shí)拍畫面的拍攝相對(duì)困難。因此，目前地下工程裝備的宣傳和介紹通常是采用三維動(dòng)畫表現(xiàn)的形式進(jìn)行模擬展示。

三維動(dòng)畫技術(shù)通過模擬機(jī)械運(yùn)動(dòng)、虛擬場景搭建、仿真粒子特效等方式可以實(shí)現(xiàn)大部分地下工程裝備的工作畫面，相比實(shí)拍或其他表現(xiàn)形式，三維動(dòng)畫技術(shù)可以表達(dá)的畫面更加豐富，可展示的角度也更加自由[1]。隨著三維動(dòng)畫軟件的廣泛應(yīng)用和計(jì)算機(jī)硬件水平的提高，三維動(dòng)畫作為近年來新興的宣傳形式越來越受歡迎。

1.1 三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)的軟件選擇

截至目前，市場中存在多個(gè)不同類型的三維動(dòng)畫軟件，且優(yōu)勢各不相同。在地下工程裝備三維動(dòng)畫制作中，三維軟件的選擇十分關(guān)鍵，需要根據(jù)制作的動(dòng)畫類型和其功能需求進(jìn)行篩選。目前軟件市場較常見的三維動(dòng)畫軟件主要有3ds Max、C4D、blender、Maya等，這些三維動(dòng)畫軟件各有其合適的應(yīng)用領(lǐng)域，我們需根據(jù)需要制作的動(dòng)畫內(nèi)容來選擇合適的三維軟件。

Maya是美國Autodesk公司推出的一款非常強(qiáng)大的三維模型動(dòng)畫制作軟件，無論是模型的精細(xì)感、毛發(fā)布料的真實(shí)度、運(yùn)動(dòng)技術(shù)匹配流暢性都是世界一流的，所以廣泛運(yùn)用在電影電視、廣告包裝、網(wǎng)絡(luò)游戲、影視后期等范圍。

3ds Max和Maya類似，突出運(yùn)用在廣告、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、工程可視化等領(lǐng)域，比如很多基于BIM＋GIS可視化交互平臺(tái)的設(shè)計(jì)案例就是由3ds Max軟件進(jìn)行建模導(dǎo)入[2]，相對(duì)Maya而言，面市較早，運(yùn)用群體較大、對(duì)硬件配置的要求也相對(duì)普通、上手容易的同時(shí)網(wǎng)絡(luò)上也有大量的教程[3]。所以在影視動(dòng)畫相對(duì)專業(yè)的領(lǐng)域，制作人更偏向于Maya，在工業(yè)產(chǎn)品、建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域則更偏向采用3ds Max。同時(shí)，與傳統(tǒng)3ds Max線性渲染技術(shù)相比，使用了VRay插件后的渲染效果更加真實(shí)和美觀[4]。

C4D軟件擁有上手簡單、渲染效果優(yōu)秀、貼圖繪制功能強(qiáng)大等優(yōu)勢，但缺點(diǎn)也同樣明顯，國內(nèi)插件普及度不高、模型雕刻功能不強(qiáng)、大型模型乏力，更偏向于小型工業(yè)產(chǎn)品廣告[5]。

Blender是開放源代碼的新型三維動(dòng)畫軟件。和C4D類似，上手簡單，動(dòng)畫處理效果優(yōu)秀，但在精細(xì)建模和紋理化上面相對(duì)落后，不擅長搭建大型場景。

根據(jù)地下工程裝備的使用環(huán)境，其動(dòng)畫普遍需要搭建大型場景以及大型工業(yè)產(chǎn)品建模，同時(shí)大型重工企業(yè)的動(dòng)畫制作需求更多元，需要更成熟的動(dòng)畫軟件。根據(jù)調(diào)研內(nèi)容，3ds Max是目前最適合用于制作地下工程裝備動(dòng)畫的軟件。

1.2 三維動(dòng)畫制作過程

在完成前期準(zhǔn)備之后，開始三維動(dòng)畫宣傳片制作，步驟如下:

(1)根據(jù)宣傳需求，團(tuán)隊(duì)需要先規(guī)劃好動(dòng)畫腳本、鏡頭以及地下工程裝備的動(dòng)作細(xì)節(jié)。根據(jù)產(chǎn)品的工作環(huán)境搭建相應(yīng)的三維場景，同時(shí)導(dǎo)入地下工程裝備的三維工程文件進(jìn)行3ds Max軟件模型整理和動(dòng)作關(guān)系的梳理和設(shè)計(jì)。

(2)處理材質(zhì)效果、粒子特效和攝像機(jī)鏡頭運(yùn)動(dòng)。完成上述步驟之后，開始啟動(dòng)動(dòng)畫渲染。

(3)動(dòng)畫幀全部渲染完成之后進(jìn)行剪輯合成和后期特效制作，最后進(jìn)行動(dòng)畫成品的輸出，最終效果如圖1所示。

圖1 成品動(dòng)畫畫面截圖

2 地下工程裝備三維動(dòng)畫運(yùn)用的優(yōu)勢及問題

2.1 地下工程裝備三維動(dòng)畫宣傳的優(yōu)勢

地下工程裝備的宣傳內(nèi)容里，需要展示的地下施工場景的畫面較多。地下鏡頭的實(shí)拍畫面較難實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，二維模擬圖片展示的內(nèi)容有限。相比之下，三維動(dòng)畫的形式具有畫面內(nèi)容豐富，適用場景廣；鏡頭自由度高，展示角度更加靈活；后期對(duì)展示內(nèi)容的修改和調(diào)整更加方便等優(yōu)勢?；诖?，三維動(dòng)畫的形式在重工企業(yè)的宣傳視頻中被廣泛地采用。

2.2 重工企業(yè)三維動(dòng)畫視頻遇到的問題

截至目前，基于動(dòng)畫團(tuán)隊(duì)積累的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在三維動(dòng)畫制作過程中，通常會(huì)遇到以下問題:

(1)傳播范圍有限

傳統(tǒng)地下工程裝備宣傳視頻的內(nèi)容中，專業(yè)性內(nèi)容展示占比較大，比如產(chǎn)品性能、動(dòng)作細(xì)節(jié)以及功能參數(shù)等，非相關(guān)用戶不會(huì)去主動(dòng)接觸這些內(nèi)容，以至于視頻的傳播范圍受限。

(2)交互方式單一

地下工程裝備宣傳視頻在很多場景中需要對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作進(jìn)行細(xì)節(jié)展示，有時(shí)用戶會(huì)有需要反復(fù)觀看的要求。要滿足這類需求，傳統(tǒng)宣傳視頻的形式稍顯乏力，可以在新的動(dòng)畫交互形式上進(jìn)行探索和嘗試。

(3)運(yùn)用形式單一

三維動(dòng)畫技術(shù)在企業(yè)中通常只是用作于制作宣傳片或者技術(shù)交流視頻。鑒于其可展現(xiàn)的內(nèi)容豐富、鏡頭操作靈活、后期調(diào)整方便等優(yōu)勢，使用范圍不必拘泥于傳統(tǒng)宣傳視頻的制作，應(yīng)該多嘗試其他的運(yùn)用形式。

3 創(chuàng)新方向與應(yīng)用研究

3.1 短視頻平臺(tái)傳播

隨著移動(dòng)設(shè)備的廣泛普及和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們?cè)谠絹碓娇旃?jié)奏的生活中，更加青睞時(shí)長短、內(nèi)容簡單、隨時(shí)可瀏覽的短視頻內(nèi)容形式[6]。為了了解地下工程裝備三維短視頻的可實(shí)現(xiàn)性，需要對(duì)當(dāng)前主流短視頻形式進(jìn)行調(diào)研分析。

3.1.1 短視頻優(yōu)勢

(1)更大的傳播范圍和更高的傳播頻次

由于短視頻擁有廣大的受眾，而且數(shù)量還在不斷上升，使得短視頻平臺(tái)擁有相比傳統(tǒng)平臺(tái)更高的商業(yè)宣傳價(jià)值，成為了企業(yè)宣傳的重點(diǎn)領(lǐng)域。

(2)更靈活的內(nèi)容形式

短視頻平臺(tái)由于受眾廣的優(yōu)勢，使其內(nèi)容形式更加多元化，用戶對(duì)視頻形式的接受程度也更高。因此，相比傳統(tǒng)產(chǎn)品宣傳動(dòng)畫，短視頻宣傳動(dòng)畫制作的自由度更高。

(3)內(nèi)容簡短精煉

由于短視頻類型有時(shí)長要求，要求內(nèi)容盡量簡短精要，促進(jìn)企業(yè)宣傳視頻制作時(shí)，更重視提高視頻的內(nèi)容密度，宣傳效率更高。

3.1.2 短視頻動(dòng)畫創(chuàng)新點(diǎn)

(1)打破了傳統(tǒng)地下工程裝備宣傳視頻中各裝備互不相干的情況，制作統(tǒng)一風(fēng)格的裝備系列短視頻。

(2)地下工程裝備短視頻可以嘗試更改原本嚴(yán)肅的產(chǎn)品宣傳風(fēng)格，轉(zhuǎn)變成受大眾喜愛的內(nèi)容形式。在保留專業(yè)信息的基礎(chǔ)上，相比現(xiàn)有的偏PGC(專業(yè)人士生產(chǎn)內(nèi)容)的地下工程裝備視頻，在內(nèi)容、燈光、場景、劇本、拍攝手法等方面進(jìn)行創(chuàng)新和風(fēng)格確立，更有利于視頻的傳播和錨定短視頻受眾，以起到擴(kuò)大公司產(chǎn)品知名度的效果。

3.1.3 短視頻難點(diǎn)

(1)地下工程裝備屬于專業(yè)性較強(qiáng)的領(lǐng)域，短視頻受眾群較小，擴(kuò)展受眾的方向比較難以把握，打造一款形式新穎且接受度高的視頻難度較大。

(2)施工過程中，不同的裝備負(fù)責(zé)不同的功能版塊，如何有效統(tǒng)一這些設(shè)備的視頻風(fēng)格，在實(shí)踐上有一定的難度，同時(shí)還需要保證風(fēng)格與其他同類型產(chǎn)品短視頻有一定的區(qū)別。

(3)地下工程裝備短視頻一改傳統(tǒng)媒體傳播時(shí)的視頻制作程序，在視頻中加入更多設(shè)計(jì)元素，需要團(tuán)隊(duì)對(duì)于短視頻創(chuàng)新方向有更精確的把控和更細(xì)致、美觀的動(dòng)畫細(xì)節(jié)制作。

綜上，短視頻的宣傳方式對(duì)于重工企業(yè)的宣傳來說具有相當(dāng)大的商業(yè)傳播潛力。同時(shí)，要將地下工程裝備宣傳動(dòng)畫打入短視頻平臺(tái)也存在多種多樣的挑戰(zhàn)性。

3.2 互動(dòng)動(dòng)畫模式的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸不再滿足于信息傳播的現(xiàn)狀，開始渴望新的視覺形式出現(xiàn)，互動(dòng)伴隨著技術(shù)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生?；?dòng)動(dòng)畫是一種人與動(dòng)畫內(nèi)容的互動(dòng)的全新視頻類型，基于交互技術(shù)和可交互設(shè)備的發(fā)展，交互式動(dòng)畫逐漸走進(jìn)了公眾的視野[7]。相比傳統(tǒng)動(dòng)畫線性的敘事邏輯，觀眾在觀看交互動(dòng)畫的同時(shí)，在一個(gè)或多個(gè)內(nèi)容節(jié)點(diǎn)與劇情進(jìn)行互動(dòng)來改變動(dòng)畫內(nèi)容的走向，互動(dòng)視頻內(nèi)容不再完全是創(chuàng)作者的單方面表述，用戶可以通過觀看過程中的交互方式，改變動(dòng)畫內(nèi)容的走向，讓觀眾有更多的選擇或是更有代入感的體驗(yàn)[8]。接下來介紹兩種動(dòng)畫的互動(dòng)方式:

(1)分支動(dòng)畫

分支動(dòng)畫即在動(dòng)畫某個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置選項(xiàng)，根據(jù)選項(xiàng)開展對(duì)應(yīng)內(nèi)容，故分支動(dòng)畫通常擁有多條敘述線。其優(yōu)勢是互動(dòng)程度深，用戶的體驗(yàn)會(huì)更有沉浸感。缺點(diǎn)是視頻通常會(huì)有一半以上的內(nèi)容不會(huì)被用戶看到，制作成本較高。

(2)變換視角

變換視角是指在用戶觀看動(dòng)畫過程中的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，有多個(gè)視角可供用戶選擇。相對(duì)分支動(dòng)畫的互動(dòng)，變換視角的方式并不會(huì)對(duì)故事主線產(chǎn)生影響，動(dòng)畫的腳本、場景、動(dòng)作等都不需要改變，只需增加新的渲染鏡頭，雖然互動(dòng)性不高，但動(dòng)畫的制作成本相對(duì)低很多。在重工產(chǎn)品視頻中某些特定的場景，比如產(chǎn)品細(xì)節(jié)介紹、部件展示、地面建筑和地層材質(zhì)展示等需要多視角展示的情況，變換視角的方式能起到更好的互動(dòng)效果。

雖然互動(dòng)動(dòng)畫技術(shù)應(yīng)用目前還處于起步階段，而且當(dāng)前面臨技術(shù)不夠成熟、投入產(chǎn)出比低、公眾認(rèn)知度不高等各種難題，但基于之前對(duì)互動(dòng)動(dòng)畫優(yōu)勢的分析，這種新興的動(dòng)畫形式值得企業(yè)去探索[9]。

3.3 企業(yè)內(nèi)部的3D可視化應(yīng)用

現(xiàn)在的制造業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)等都需要運(yùn)用到3D模型，而3D模型的可視化呈現(xiàn)便是大多數(shù)3D需求的最核心性基礎(chǔ)功能。3D圖像處理技術(shù)不僅可以運(yùn)用于企業(yè)的產(chǎn)品動(dòng)畫，可以通過3D效果呈現(xiàn)一些原本不夠直觀的功能或數(shù)據(jù)，從而提升企業(yè)內(nèi)部溝通和企業(yè)管理的效率[10]。

(1)在企業(yè)內(nèi)部溝通時(shí)，通常有很多參數(shù)和結(jié)構(gòu)需要展示交流，比如:機(jī)械結(jié)構(gòu)的受力分布、內(nèi)部管路分布的情況、產(chǎn)品操作的交互順序等。這種情況之下文字或者圖片的方式通常不足以清晰直觀地傳遞觀點(diǎn)，3D可視化的方式更能直觀地展示信息。

(2)在企業(yè)管理時(shí)，合適地運(yùn)用3D可視化可以提高管理效率。比如用3D模型和指示特效來展示設(shè)備的運(yùn)行情況和布局；通過色彩和3D特效讓廠房里的通風(fēng)、濕度、溫度等參數(shù)在屏幕上實(shí)現(xiàn)視覺化呈現(xiàn)[11]，讓操作者能夠更直觀地了解各設(shè)備或整個(gè)工作場景的運(yùn)行狀況。同時(shí)，3D可視化也可以運(yùn)用在企業(yè)的員工培訓(xùn)之中，無需現(xiàn)場操作即可直接體驗(yàn)工作流程[12]。研究表明，VR培訓(xùn)的效率比傳統(tǒng)方法高很多。所以可視化教學(xué)不僅具有安全性，而且對(duì)于培訓(xùn)對(duì)象更具吸引力，也更方便用于測試和故障的排除。

鑒于3D可視化的多種優(yōu)勢，在今后重工企業(yè)的對(duì)外宣傳和內(nèi)部應(yīng)用中會(huì)顯得愈發(fā)重要。

4 結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，其已經(jīng)成為如今企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃中舉足輕重的關(guān)鍵影響因素。在新媒體平臺(tái)的時(shí)代，如何合理利用短視頻平臺(tái)的傳播效率和互動(dòng)動(dòng)畫技術(shù)更有代入感的用戶體驗(yàn)是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)宣傳的關(guān)鍵，期待地下工程裝備三維動(dòng)畫在新的領(lǐng)域能迸發(fā)出更加燦爛的火花。