三维动画技术在产品展示设计的应用

　　对3D打印技术原理与结构、产品三维动画技术进行了梳理，以一款折叠式3D打印机为例，开展了产品三维动画的制作实践，较好地满足了产品宣传展示、教育培训、咨询服务等方面三维需求需求，为三维动画技术在3D打印机产品展示设计中的应用提供了案例启发和技术示范。

　　关键词：三维动画技术；3D打印机；展示设计

　　3D打印机是应用快速成型技术工艺，采用层层堆积的方式分层制造三维形态的专用设备。随着各类3D打印机的不断涌现，成型技术工艺及结构形式各不相同，通过三维动画技术，发挥虚拟展示的功能性、真实性和艺术性，能够较好地满足3D打印机产品展示设计的应用需求。

　　13D打印技术原理及结构概述

　　3D打印成型技术工艺主要有光固化成型（SLA）、叠层实体制造（LOM）、选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积制造（FDM）、三维印刷（3DP）五类。

　　2产品三维动画技术

　　产品三维动画是运用三维建模及动画制作工具、渲染工具、后期制作工具等，对产品的工作原理、内部结构、运动形式、性能特点、视觉形象、安装维护等特点进行展示，能够较好地达到宣传展示产品、培养技术人才、节约服务成本等目的。产品三维动画制作主要涉及的软件工具类有：

　　2.1三维建模及动画制作工具

　　产品及场景数字模型的建立是产品三维动画制作的第一步。产品建模常用的工具Cinema4D、3dMax、Rhino、Maya、Solidwoks等均被广泛应用于工业产品设计与动画制作领域。在中小场景产品动画以及产品构件拆分组合动画等常见产品动画制作中，工业设计渲染工具KeyShot应用广泛，还可渲染生成360°环绕查看格式，可契合目前网页端或移动终端的展示需求。

　　2.2渲染工具

　　产品三维动画的表现效果需具有一定的抽象性和概括性。3dMax、Cinema4D、Maya、KeyShot等工具均集成了先进的动画以及数字效果技术、运算速度和强大的三维渲染插件等，具有优秀的动画渲染功能，能较好满足制作效率、渲染品质的要求。

　　2.3后期制作工具

　　产品三维动画制作及渲染一般按分镜头脚本完成，渲染输出片段式独立动画文件，各片段经剪辑、特效制作、配音配字等，最终生成完整的产品动画。AfterEffects是应用广泛的视频特效合成软件，具有强大的图形视频处理、路径控制、特技控制、多层剪辑、关键帧编辑等功能。

　　2.4交互性虚拟展示工具

　　随着互联网和虚拟展示技术的发展，可交互的产品三维动画提供用户可参与和控制动画播放内容的手段，使用户由被动接受信息变为主动选择与参与，从而更好地理解产品的品牌价值、功能特性、感官形象等。

　　3折叠式3D打印机产品三维动画制作实践

　　3.1制作要求

　　折叠式3D打印机是一款基于ABS熔融沉积成型技术及龙门式结构，立柱与悬臂可折叠入机身内部，实现收纳和便携功能的小型3D打印机。动画制作要求为能够全面展示产品在成型技术、产品结构、折叠功能、扩展功能、使用方法等方面的功能特性；能够全面展示产品的外观造型、材料与工艺、色彩与细节等方面的感官形象，传达产品及品牌形象。

　　3.2产品及场景数字模型的建立

　　基于3DMAX，通过多边形建模、面片建模、NURBS建模等方法进行产品及场景的数字建模。多边形建模方法中，面数是反应产品细节的重要因素，充分的细节可使模型更加具体。但在实际制作时，在满足模型效果前提下，应尽量控制点面的数量，避免因模型数据量过大，而导致渲染效率低下。适当的场景可使动画效果更加生动、内容更加丰富。产品动画的重点是展示产品的功能特性和视觉形象，所以场景应具有抽象性和概括性，能够达到包容画面、衬托产品主体的作用即可，避免喧宾夺主。本文应用U字型背景，既可达到上述目标，也可有效节约渲染时间，提高制作效率。

　　3.3产品动画流程的制定

　　产品三维动画的演示流程即动画的脚本。本动画按照折叠式3D打印机的使用流程进行展示（图1），并通过分镜头脚本进行整理。1产品使用流程

　　3.4产品动画的制作

　　按照分镜头脚本，调整好动画的场景，使空间场景、产品本体、画面色彩、光影关系等具有协调感。通过摄像机动画实现观察位置的变化，从不同视角展示产品；设置好打印机折叠状态和展开状态关键帧，通过关键帧动画实现折叠过程的动画展示；通过材质动画中的透明度变化实现部分结构的消失与呈现；通过切片工具模拟FDM工艺打印过程。如图2。

　　3.5产品动画的渲染

　　本文选择Vray渲染器进行动画渲染。折叠式3D打印机外观的主要材质与工艺为黑色亚克力抛光、金属拉丝。可根据材料及工艺呈现的质感和肌理，调整颜色、折射、反光、透明度等参数，制作出材质球。灯光是影响渲染效果的另一重要因素。产品动画可在场景中设置一个主光和两个副光，主光用于整体照明，副光用于局部照明。还可通过辅光源控制场景中最亮和最暗区域间的对比度。材质和灯光的参数应进行优化设置，保证渲染效果的同时，提高渲染效率。

　　3.6产品动画的后期制作

　　动画渲染完成后，可先根据脚本为动画增添特效，如打印流程中工作部件的亮显强调、logo部件的光效、示意箭头的加入等。各分镜头动画特效添加完毕之后，便可将各部分连接起来，整合过程中应注意镜头转换衔接自然。最后根据整个动画的内容、节奏等，加入文字和音乐。

　　4结语

　　通过产品三维动画技术对折叠式3D打印机这一新型轻量级3D打印机的结构特征、折叠方式、成型原理、视觉形象等进行了较好的展示。随着互联网与虚拟展示技术的进一步发展，基于移动终端的交互型产品展示技术也将被更广泛应用，提升3D打印机产品虚拟展示的用户体验。

　　参考文献：

　　[1]杨继全，戴宁，侯丽雅.三维打印设计与制造[M].北京：科学出版社，2013.

　　[2]陈于书，蔡葵.三维动画技术在家具产品设计中的应用研究[J].包装工程，2017，38（2）：136-140.

　　作者：刘玮 王琦 王博

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