三维动画技术与三维虚拟技术的研究
第２１卷第９期计算机仿真２００４年９月
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三维动画技术与三维虚拟技术的研究
刘贤梅，黄静，刘晓明
（大庆石油学院计算机科学与工程学院，黑龙江大庆１６３３１８）
摘要：目前三维图形技术主要包括两大类：三维动画技术和三维虚拟技术。该文的日的是研究两种技术的开发原理，并通过
对两种技术的对比，进一步说明了三维虚拟仿真技术在实时性、交互性方面的优势。该文首先介绍了三维动画技术的应用
原理、开发步骤，重点阐述了三维虚拟技术中的实时显示技术和交互技术，给出了虚拟仿真应用的开发方法及基于两种技术
的应用实例，并对两种技术在实时性、交互性、时间性和三维建模效果等方面作了比较，最后展望三维虚拟技术的发展方向。
关键词：三维动画；三维虚拟；实时性；交互性；碰撞检测
中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ
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１引言
随着计算机三维图形技术的不断发展，人们在不断地尝试和找寻各种适合本行业的三维图形技术，正因为它比平面图更直观，在很多场合更能说明问题。所以三维图形技术的应用将是近几年的发展方向。
在目前的三维图形技术中，主要包括两大类：一是三维动画技术，另一种是三维虚拟技术。三维动画技术和三维虚拟技术都是模拟真实和想象的世界。动画主要用于电影、广告等各种预先设计好的演示等；虚拟主要用于仿真，需要对用户输入做出反应，如飞行训练、油藏模拟、特种作业培训、模拟驾驶、场景再现、方案模拟论证、城市规划、娱乐、机械制造及其它应用。其中，三维虚拟技术无疑是一个新兴的、极具优势的应用技术。
２三维图形技术应用原理
基金项目：教育部科学技术研究重点项目（地方０２０５２）；黑龙江省自然科学基金项目（Ｆ０２１６）；黑龙江省教改项目（１１９５０５）
收稿日期：２００４—０２—１１２．１三维动画技术应用原理
三维动画技术又称为三维预渲染回放技术，即先进行三维预渲染，得到完整的三维动画视频，然后再利用播放器将三维动画视频播放出来。
这种传统的计算机动画，是采用关键帧（对于在运动过程中出现的主要画面，称为关键帧）的方式制作的，所以也叫关键帧动画或帧动画。帧动画是由若干幅连续的画面组成的图像或图形序列，即物体的运动路径需人为指定。制作这一类动画常用的工具平台有３ＤＭＡＸ、ＡｕｔｏＣＡＤ、ＭＡＹＡ、Ｓｏｆｔ．ｉｍａｇｅ
３Ｄ、ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ３Ｄ、Ｒｅｎｄｅｎｎａｎ、Ａｎｉｍａｔｏｒ等。
下面通过介绍动画的制作过程来说明三维动画技术应用原理。动画的制作主要经过四个步骤：造型、动画、绘图和着色输出。
１）造型（三维建模）
造型就是利用三维造型软件在电脑上绘制三维物体。在造型之前需要设计好各个三维物体的形状、它们在整个场景中的位置。造型分两个步骤：①先要绘出基本的几何形体，再将它们变成需要的形状，然后通过不同的方法将它们
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