第一篇：石油化工大型罐區中控制閥的安全應用與研究

第41卷第2期

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Vol.41，No.2 2012年2月

Contemporary Chemical Industry

February，2012

石油化工大型罐區中控制閥的安全應用與研究

李柯萱1，施華峰1，任

泓2

（1.遼寧石油化工大學，遼寧 撫順 113001；

2.中國寰球工程公司遼寧分公司，遼寧 撫順 113006）

摘要：控制閥是石油化工罐區中的主要元件之一，它的安全性能是衡量閥門質量優劣的重要指標，閥門

檢驗標準中對閥門的安全等級有明確的規定。通過對控制閥的類型與結構分析，并在工程設計中充分考慮其使 用工況，使控制閥在石油化工大型罐區中尤其在安全方面能夠合理的進行選型及應用，力求選用的閥門滿足安 全、合理和經濟的原則。

關

鍵

詞：控制閥；密封等級；防火；API607

中圖分類號：TP 21

文獻標識碼： A

文章編號： 1671-0460（2012）02-0203-03

Safety-application and Research of Control Valves

in Large Petrochemical Tank Farm

LI Ke-xuan 1，SHI Hua-feng 1，REN hong 2

（1.Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China；

2.HQCEC Liaoning Branch, Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract: Control valves are main component in oil chemical tank farm.Safety performance of the valves is an important index of quality.The security level in inspection standards for valve has specific provision.In this paper, through analyzing types and structures of control valves and considering its operating conditions in engineering design, suitable control valves were selected and used in petrochemical industry large tank farm in terms of security, reasonable and economic principles.Key words: Control valves;Sealed class;Fire prevention;API607

控制閥是控制系統的終端,主要對輸油、輸氣管 線起開啟和關閉作用。一旦其發生故障，對生產過 程的影響非常大。閥門出現故障原因可歸納為以下 幾點：

(1)用戶對閥門結構、安裝調試等技術要求不 了解。有些用戶按照自己的工作習慣對閥門進行測 試而未能嚴格按照國際或國家標準進行測試從而出 現問題。

(2)用戶使用調整不當或出現問題未及時發現 并排除造成閥門損壞。一些用戶使用方法不當造成 閥門損壞或者改變閥門原有裝配狀態后未能準確調

更加深入的理解，從而降低誤操作帶來的損失。大型罐區中的閥門

在石油化工大型罐區中，要求線路切斷閥—— 控制閥具有可靠的開關，緊急切斷，密封好，泄漏 量小和防火等性能。球閥、蝶閥和閘閥是應用于儲 罐中控制入口進出料最廣泛的閥門。

它們作為控制系統的終端設備，為生產流程的 安全運行起著不可估量的作用。尤其在化工生產裝 置中，隨著裝置高負荷運行，閥門的腐蝕、沖刷、磨損、振動、內漏等問題不斷發生，導致閥門的使

整復原，閥門工作一定時間之后便發生損壞。

用壽命縮短、工作可靠性下降、進而引起工藝系統

(3)閥門選型失誤。選型的失誤往往有兩種情 和裝置的生產效率大幅度下降，嚴重時甚至導致全 況，閥門選型人員的工作失誤和用戶提供錯誤信息。

線停車[1]。

(4)閥門長期工作導致部分零件疲勞損壞。這 種損壞是任何設備都不可避免的正常損壞。

由此控制閥在石油化工大型罐區中運行的安全 性備受關注。本文主要對石油化工罐區設計中閥門 的結構和類型進行分析和闡述，使相關人員對其有

因此，需要設計和操作人員對影響閥門安全的 諸因素：閥門結構型式、泄漏量、防火以及執行機 構的型式等有更深層和更系統的認識。

1.1 球閥

球閥的啟閉件為一球體，結構如圖1所示。

收稿日期： 2012-01-11

作者簡介： 李柯萱（1985-），女，遼寧撫順人，碩士研究生，2009年畢業于遼寧石油化工大學測控技術與儀器專業，研究方向：智能儀表的測

量與控制。E-mail：likexuan1124@126.com。

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限制，蝶閥不宜用于特別高的壓力、壓差條件下。

圖1 球閥結構圖

Fig.1 Structure of ball valves

球體與其相連的連桿在動力作用下做直線運 圖2 蝶閥結構圖

Fig.2 Structure of butterfly valves

動，通過拔叉和滑塊球體繞閥體中心線作旋轉來實

1.3 閘閥 現開啟和關閉動作，使其具有可靠的開關作用。球

閘閥可以滿足生產過程中自動快速排放和緊急

閥的結構形式分為浮動球式和固定球式，連接形式

切斷的操作要求，適用于生產過程和設備的安全保護

分為法蘭連接、焊接連接及螺紋連接。

系統及一般的兩位控制和開關操作場合。閘閥分為楔

球閥的特點如下：

形閘閥和平行板閘閥兩種，結構如圖3圖4所示。

(1)結構緊湊，重量輕，體積小，開關操作迅速、容易；(2)帶有二次防火密封結構的全密封型，密封 方式采用具有雙線密封閥座的雙密封結構；(3)閥體 對稱，能很好地承受來自管道的溫度應力；(4)介質 流向可以任意，流量特性為快開特性；(5)流阻小，球閥開孔尺寸與管徑相同，特別適用于二位式開關 控制，像緊急切斷、順序控制等場合。選用閥門的 口徑通常與工藝管道的直徑相同[2]。

1.2 蝶閥

圖3 楔形閘閥結構

Fig.3 Structure of wedge gate valves 蝶閥的啟閉件為一蝶形閥板，具有切斷作用。

蝶閥按結構分為三種型式，中心對置蝶閥是閥板以 閥桿為中心對稱布置，這種閥門的結構一般是單根 閥桿，通常口徑小于500 mm，彈性閥座將閥體蓋住，介質不與閥體直接接觸，有較好的防腐性能。單偏 心蝶閥是閥桿與閥板有一個方向的偏心，一般為較 大口徑的蝶閥，閥桿大都采用兩節結構。雙

（三）偏心蝶閥是閥桿與閥板有兩

（三）個方向的偏心。由于蝶閥具有自清潔作用，因此可廣泛使用于有懸 浮顆粒物和濃濁漿狀的流體，它特別適用于大口徑、大流量、低壓差的場合。

按使用要求可分為常溫蝶閥（-20~45 ℃）、高溫

蝶閥（450 ℃、600~850 ℃）、低溫蝶閥（-200~-40 圖4 平行板閘閥結構

Fig.4 Structure of parallel plate gate valves ℃）、高壓蝶閥（PN32 MPa）。普通蝶閥結構主要由 閥體、閥板、傳動件及執行器構成，如圖2所示。用 從圖中可以看到楔形閘閥的閥芯是一個楔形塊，圓盤形閥板往復回轉90°來開啟、關閉。突出的特 如圖3（11）所示，當閥門關閉時執行機構推動閥桿 點是體積小、重量輕、安裝尺寸小。蝶閥適合大口徑、使楔形塊壓緊閥座。為了保證密封，需要執行機構消

大流量，要求開啟、關閉速度快，且具有良好的流體 耗較大的力將閥芯與閥座砸緊。這樣會發出較大的切 控制特性，不干凈介質場合。由于結構和密封材料的 斷力，使管線產生振動，噪音大。如果長時間關閉閥

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門還可能導致閥芯與閥座之間銹死而難以開啟。針對 楔形閘閥的不足，工業中更多采用平行板閘閥，它在 結構上采用對閥芯安裝了一對平行閥板的方法。當閥 門關閉時，閥芯被平行板夾緊來保證密封性能；當閥 門開啟時,先將平行板分開,然后閥芯再離開閥座。這 樣可使執行機構更省力,減少了噪音和振動的產生。

度及壓力，一般對于含有固體顆粒或具有磨損性或 溫度高于200 ℃的介質最好選用硬密封，口徑大于 50 mm；壓差較大還要考慮其閥門力矩大小，力矩 較大時應選用固定密封球閥。但無論軟密封還是硬 密封，球閥的密封等級都可達到Ⅵ級。

中心對置蝶閥密封性能較好，能達到ANSI-B104 Ⅵ級或零泄漏，但啟閉所需的扭矩較大；單偏心蝶閥 2 控制閥設計 的密封性能比中心對稱蝶閥差一些；啟閉所需的扭矩

2.1 執行機構

較中心對稱蝶閥小；雙

（三）偏心蝶閥的密封面呈正

控制閥由閥體和執行機構兩部分組成，因此執行 圓臺形。其閥座有彈性體閥座和金屬閥座兩種，彈性 機構的選擇也是十分重要的。執行機構分為電動和氣 體閥座的密封等級可達ANSI-B104的Ⅵ級或零泄漏，動兩種，電動執行機構一般由電機、蝸輪蝸桿減速機 金屬閥座常由金屬薄板加工而成，密封等級一般為Ⅳ 構、電源部分、伺服放大部分、位置反饋以及顯示控 級。火災安全型的雙偏心蝶閥的閥座是由彈性體閥座 制面板等部分組成。電能通過電機和傳動部分，帶動 加上金屬薄板的閥座復合而成。正常情況下由彈性體 閥桿或風門連桿做直線運動或轉動。伺服放大部分以 閥座密封，可達ANSI-B104的Ⅵ級密封；火災時，由 及位置反饋實現了精確調整、準確定位的控制作用[3]。于彈性體閥座燒毀，靠金屬閥座密封，此時閥門的密 顯示部分是為了實現良好的人機對話和控制作用。

封降到ANSI-B104的Ⅳ級。

考慮到石油化工大型罐區中的介質具有易燃易 閘閥的硬密封采用金屬材料,密封性能相對較差, 爆的特性，因此較常采用氣動執行機構，它具有結構 盡管有制造商宣稱可以作到零泄漏。軟密封的優點是 簡單、動作速度快、維修方便和價格便宜等優點。氣 密封性能好,缺點是容易老化、磨損、使用壽命短。硬 動活塞執行機構按動作方式可分為單作用和雙作用 密封使用壽命長，但是密封性相對比軟密封差。這兩 兩種如圖5所示，在結構上又分為單彈簧薄膜式和多 種密封可以相互補充的,就密封性而言軟密封相對較 彈簧薄膜式兩種[4]。單作用式氣動執行機構中薄膜與 好,但是現在硬密封的密封性也能夠滿足相應的要求。

彈簧連接，利用通入到薄膜氣室的信號壓力使彈簧發 2.3 閥門電纜

生形變，從而控制閥芯動作。雙作用執行機構是利用 閥門電纜分為動力電纜和控制電纜，它也是閥門 薄膜兩端氣室的壓力差來控制閥芯動作。

安全運行的一個重要保障，它保證了控制閥能準確的

接收來自控制室的信號，為了避免閥門電纜在火災中

燃燒，可以采用阻燃型防火電纜或采用埋地方式并盡

量采取水平鋪設形式，這樣可有效保護閥門控制電纜

圖5 執行機構單作用和雙作用圖示 的安全，確保在緊急狀況下控制閥能關得嚴、打得開。

Fig.5 Actuators single function and dual action figure 2.2 閥門密封

閥的密封按ANSI標準共分為六級，在罐區設 計中一般選擇IV、V、VI級。閥門工作時，需要其 具有良好的密封性，對于閥門的密封有兩種：硬密 封和軟密封。所謂硬密封即閥板密封面和閥體密封 面配對為金屬材料。這種結構的閥門結構簡單，使 用壽命長，耐高溫，但是如果要做到完全密封對工 藝要求非常高，而且完全密封后，由于閥體與閥座 接觸緊密，容易銹死，不利開啟。軟密封是閥座采 用具有彈性的材料，這種結構有利于完全密封，不 易使流體流入閥間，對閥門起到保潔的作用。但軟 密封不適合用于含有顆粒的流體，因為較硬的顆粒 會滯留在閥座上，損傷彈性材料影響閥門密封等級。而且，在防火性能上軟密封相對硬密封較差。

球閥的軟、硬密封選用主要依據工藝介質、溫 閥門防火

閥的防火設計，美國API607[5]防火標準中對于 如何進行閥門的火災測試有非常詳盡的描述，對于 測試后的評判標準也有明確的規定。在石油化工罐 區中壓力一般控制在4.0 MPa，當火災發生時，閥 所在的著火區域很快就會處于高溫燃燒下，能否在 30 min內依然保證嚴密關斷及操作效果，成為閥門 防火設計的關鍵所在。API607規定，在燃燒測試階 段，對于上游密封或雙向密封且壓力等級小于 class600或者對于其他壓力等級小于class900的閥 門，尺寸為<=10寸的閥門，其允許最大泄漏量為 100 mL/min,對于尺寸為>10寸的閥門，允許的最大 泄露量為1 000 mL/min。因此，石油化工罐區中閥 門的設計選型應盡可能考慮閥門的防火性能，以確 保火災事故狀態下罐區的安全。

第二篇：Lipp制罐技術在紹興黃酒廠沼氣工程中的研究與應用

Lipp制罐技術在紹興黃酒廠沼氣工程中的研究與應用

摘 要: “大中型沼氣工程現代化施工技術的研究”是國家“九五”科技攻關項目——“生物質能利用技術”中的研究專題之一。1996年在紹興最大三家黃酒廠污水沼氣工程的設計、建造中，本所成功的引進、消化德國Lipp制罐技術，并與新工藝優化組合研制成新型成套沼氣工程工藝設備，該技術具有施工周期短、造價低、質量好等優點，其施工周期比傳統施工方式縮短60%以上，造價節省20%以上。已被聯合國開發計劃署和全球環境基金列為示范技術。

1．項目概況目前，在我國的大中型沼氣工程設計與建設中，一般均采用傳統的鋼筋混凝土或鋼板現場焊接方式建造各種工藝用途的池體和罐體。由于在施工工藝和技術上仍沿用傳統的建筑材料和手工作業方式，存在施工周期長、建筑材料耗量大，設備配套性差、自動化程度低、工程質量難以控制等問題，影響了我國沼氣工程建設事業穩步發展和進入更高層次。因此，在大中型沼氣工程的建設中新技術、新工藝、新材料的開發研究和應用已成為急需解決的一項課題。在紹興黃酒廠沼氣工程中，我們引進、消化和吸收德國Lipp公司的新型建材和施工技術，并結合先進的厭氧和好氧消化工藝進行了優化和國產化改進。1996年春季，在浙江紹興中糧紹興酒有限公司的污水處理沼氣工程的設計和施工中，首次引進德國Lipp“螺旋、雙折邊、咬合” 制罐技術，作為第一個Lipp制罐技術引進、消化、吸收的研究與示范工程，Lipp罐的所有材料均由德國進口，包括厭氧罐與SBR池的不銹鋼復合鋼板、壓頂異型槽鋼、厭氧罐的不銹鋼薄膜頂和保溫材料等。隨后在黃酒集團和塔牌酒廠污水處理沼氣工程的設計與施工中，Lipp罐工程設計、罐體制作材料與罐體制作工藝的國產化研究進一步完善，材料的國產化率達到90%以上，實現自行設計和施工。

2．工程工藝介紹紹興黃酒以其獨特的釀造工藝和醇香味美而蜚聲中外，然而，紹興黃酒在釀造過程中產生大量的污水，對鑒湖水環境造成日益嚴重的污染。黃酒生產排放廢水按濃度可分為高濃度廢水和中低濃度廢水。高濃度廢水主要有米漿廢水、前酵缸沖洗廢水、帶槽洗壇廢水、淋飯廢水，廢水中富含淀粉、糖類、蛋白質等有機質。（水質見表1）表1 黃酒污水水量和水質 項 目 水量 CODcr BOD5 SS PH值 高濃度污水 100噸/天 30000mg/l 20000 mg/l 1000 mg/l 4.5 稀污水 500噸/天 250mg/l 150 mg/l 250 mg/l 6-7 注：數據為紹興中糧鑒湖酒廠的污水處理工程的監測數據根據黃酒污水濃度高，酸性大，氨氮高的特點，采用濃稀污水分流和“UASB—SBR”工藝路線處理黃酒污水，工藝流程詳見圖1。l 濃污水先進行水解預處理，水解酸化池內設彈性填料，用于附著微生物，HRT=24h。l 厭氧消化采用UASB 工藝，厭氧罐內設三相分離器、布水器及回流裝置。采用38℃±2中溫 發酵，水力滯留時間4.5天，有機負荷5kgCOD/ m3.d，產氣率2.1m3/m3.d。l 好氧處理采用SBR工藝，該工藝在高效去除COD的同時，還具有硝化、反硝化的作用。設二座反應罐，滯留時間1天，罐內設漂浮式不銹鋼潷水器和不銹鋼條形曝氣頭。SBR池采用8小時一個周期，進水2小時，曝氣4小時，沉淀1小時，排水1小時，COD去除率90%，好氧出水COD≤100 mg/l達到《污水綜合排放標準》（GB8978—88）的一級標準。l 制取的可再生能源—沼氣采用意大利進口的沼氣自動噴燃裝置與煤混燒方式，供鍋爐燃燒使用。

3、Lipp制罐技術的國產化研究與應用

3.1 Lipp制罐技術的特點 Lipp制罐技術是德國發明家薩瓦.Lipp先生的專利技術，它應用金屬塑性加工中的加工硬化原理和薄殼原理，通過專用技術和設備將2—4mm厚的不銹鋼復合板（或高強度鍍鋅鋼板），采用“螺旋、雙折邊、咬口”工藝來建造圓型池和罐體。由于是機械化、自動化制作和采用薄鋼板作為建筑材料，因此Lipp制罐技術具有施工周期短、造價低、質量好等優點，其施工周期比傳統施工方式縮短60%以上，與傳統的鋼結構罐相比，節約鋼材40%以上。Lipp制罐技術主要制作特點就是采用專用設備—一臺折邊機和一臺咬和機，將薄鋼板通過上下之間的咬和形成螺旋上升的、連續的咬和筋，從而形成圓形罐體，Lipp罐壁咬和筋的成型過程見圖2。由于Lipp罐具有連續的、螺旋上升的、等距的咬和筋的結構特點，雖然Lipp罐是薄壁結構，但卻具有相當大的環向受拉強度，能承受罐體內部液體產生環向拉力。連續的、螺旋上升的、等距的咬和筋起著加強筋的作用，可見Lipp罐結構上非常合理和獨特。

3.2Lipp制罐技術國產化研究及優化根據Lipp制罐技術的特點，在紹興黃酒廠污水處理沼氣工程設計中，我們將Lipp制罐技術與先進的厭氧和好氧消化工藝結合，進行優化和國產化改進。設計了Lipp罐結構的厭氧罐、SBR池、貯氣柜、配水池、污泥濃縮池等，工程應用情況見表2。經過Lipp技術工程化研究和應用表明，我們在建池材料、厭氧罐封頂、厭氧罐保溫層、工藝接口、密封槽、軟土地基設計等方面技術已實現Lipp罐體的優化和國產化改進，并積累了豐富的Lipp罐工程設計經驗，完善和發展了Lipp制罐成套技術。表2 Lipp罐在紹興黃酒廠沼氣工程中應用一覽表 序號 建設單位名稱 建造 年份 罐體名稱 單罐容積（m3）數量（座）幾何尺寸（m）罐體 材料 備注

中糧紹興酒有限公司 1996年 3月 厭氧消化罐 500 1 φ9×9.6 不銹鋼復合鋼板 德國進口 SBR池 400 2 φ10×5.2 不銹鋼復合鋼板 德國進口 貯氣柜(干式)200 1 φ6.7×8.5 高強度鍍鋅鋼板 德國進口 2 紹興塔牌酒廠 1996年 9月 厭氧消化罐 500 1 φ9×9.6 不銹鋼復合鋼板 國產 SBR池 220 2 φ8×4.5 高強度鍍鋅鋼板 國產 貯氣柜(濕式)50 1 φ5×3.4 高強度鍍鋅鋼板 國產 配水池 110 1 φ6×4 高強度鍍鋅鋼板 國產

紹興黃酒集團 1996年 9月 厭氧消化罐 1000 2 φ11×12 不銹鋼復合鋼板國產 配水池 800 1 φ13×6 高強度鍍鋅鋼板 國產 污泥濃縮池 140 1 φ6×6 高強度鍍鋅鋼板 國產 貯氣柜(干式)200 1 φ6.7×8.5 高強度鍍鋅鋼板 國產

3.2.1厭氧罐封頂的優化、改進設計 在首次利用Lipp罐結構的厭氧罐的罐頂是采用德國進口0.6mm的不銹鋼薄膜頂結構, 薄膜頂具有材料省、重量輕、強度好、安裝方便等優點。但是，根據厭氧罐工藝特點和維修管理等實際情況，這種結構形式也存在以下缺點： l 厭氧罐薄膜頂結構沒有放散孔，沒有置換空氣的安全裝置，不利于厭氧罐大換料和維修管理的安全作業。l 對于直徑9米的Lip罐，其薄膜頂直徑為9.6米，必須在專用場地焊接制作，卷成筒形后長度也有9.6米，其運輸成了一大難題。l 由于厭氧罐要求完全密封，而薄膜頂與它的壓頂槽鋼之間的密封僅靠螺栓和密封膠，萬一發生沼氣泄漏事故，維修難度較大。l 薄膜頂的安裝必須與卷罐同時進行，而不設置放散孔結構的薄膜頂對厭氧罐內工藝裝置如三相分離器、溢流槽等的制作安裝非常不便，也影響材料的進出與罐內通風。針對以上問題，我們將薄膜平頂改成剛性錐形頂，其中央設置帶水封功能的放散孔，采用不銹鋼板現場焊接而成。改進后的剛性錐形頂與進口薄膜平頂相比具有以下優點： l 改進后的厭氧罐剛性錐形頂設置了帶水封功能的放散孔，使厭氧罐內的沼氣壓力不會因超過額 定壓力而破壞罐體，也不會因負壓而破壞罐體。l 避免了超長材料的運輸問題。l 厭氧罐剛性錐形頂的安裝時間可以安排在厭氧罐內工藝裝置制作完成后進行，敞口的罐體使三相分離器、溢流槽等的制作安裝更為安全方便，材料的進出也較為容易。l 厭氧罐頂正中最高處設置的放散孔，在厭氧罐大換料和維修保養時有利于罐內氣體的置換和安全操作。

3.2.2厭氧罐保溫層的改進設計和國產化在首次中糧紹興酒有限公司的污水處理沼氣工程中，500m3厭氧罐的保溫層材料整體從奧地利進口。雖然這種保溫材料重量輕、安裝方便，保溫效果良好，其缺點就是價格非常昂貴，且國內沒有生產類似產品的廠家。因此，我們對厭氧罐保溫層的進行了改進設計和材料國產化。根據Lipp罐的外部構造，采用雙層廉價的聚苯乙烯泡沫保溫板錯縫覆蓋，并用專用夾具和扁鐵固定在罐壁上，其外側采用彩色瓦楞保護板與扁鐵用鉚釘鉚接固定。這種形式的保溫材料不僅價廉，其總費用為進口材料的40%；而且保溫層無縫隙，保溫性能優于進口復合保溫材料。3.2.3Lipp罐底板的優化、改進設計 l 紹興地區的地質屬沿海軟土地基帶，地質條件較差。由于Lipp罐體較薄，相對于基礎底板剛度極小，對底板的不均勻變形反應較敏感，必須地基進行了加強處理。因此，根據具體地質條件，二個工程的厭氧罐、SBR池等Lipp罐體的地基采用水泥攪拌樁處理，另一個工程Lipp罐體采用沉管灌注樁處理。經現場施工沉降觀測，厭氧罐和SBR池的沉降均符合設計，對Lipp罐體沒有帶來不利影響，為Lipp罐在不良地質條件下的設計與施工積累的經驗。l 在沼氣工程中，厭氧罐是最關鍵的工藝裝置。它的特點是有效水位相對較高，通常在9~11m，罐體和底板受力都較大。雖然，Lipp式罐體本身具有相當大的環拉強度，能夠滿足池體強度要求。但是，厭氧罐下部設有人孔、進料管、排渣管、循環管等工藝管道接口，使得罐底結構處于不利條件，變形較大，易造成底板密封槽滲水。因此，在厭氧罐底部設置一道環形圈梁，限制罐體變形。l 將原德國提供等厚截面的鋼筋混凝土底板基礎，更改設計成中間薄，兩邊厚的變截面的鋼筋混凝土底板基礎，用以克服水平位移，增強Lipp罐鋼筋混凝土底板基礎的穩定性。

3.2.4Lipp罐體與底板的密封槽的優化與改進設計在中糧紹興酒有限公司的污水處理沼氣工程中，由于是首次采用Lipp罐結構，密封槽采用德國設計施工圖，密封材料均由德國進口，包括膨脹混凝土、專用密封膠、瀝青油膏和油氈等。在此后工程中，我們全部采用了國產密封材料，并采用更為合理與可靠的密封方式，密封槽的優化與改進的內容主要在以下二個方面： l 根據不同的罐體尺寸與罐體高度適當調整密封槽的寬度和深度，以使Lipp罐與混凝土底板的連接更可靠，密封性更好，更利于密封槽內膨脹混凝土的澆筑。l 改變密封槽預埋件與罐體連接的構造設計，以及密封槽構造，更便于施工。

3.3 Lipp制罐技術改進和國產化后綜合經濟分析 在紹興黃酒廠污水處理沼氣工程中, Lipp制罐技術經過不斷的實踐和總結改進，改進后的國產 Lipp工藝裝置與鋼筋混凝土池、進口Lipp工藝罐相比具有較低的單位價格。國產Lipp厭氧罐與鋼筋混凝土厭氧罐在200m3左右，隨著厭氧罐容積的增加，國產Lipp厭氧罐的單位價格與進口Lipp厭氧罐、鋼筋混凝土厭氧罐的單位價格之間的差距加大；而進口Lipp厭氧罐價格偏高的主要原因是由于進口Lipp厭氧罐的價格組成中保溫材料占了較大的比重。國產Lipp敞口池、進口Lipp敞口池與鋼筋混凝土敞口池相比，除了在小容積的情況下，國產與進口Lipp敞口池在價格上都具有較大的優勢。國產Lipp敞口池在300 m3處單價與鋼筋混凝土池接近，進口Lipp敞口池在1000 m3處單價與鋼筋混凝土池接近，隨著厭氧罐容積的增加，國產和進口Lipp敞口池的價格優勢越來越明顯。

4.結束語在引進、消化、吸收具有國際先進水平，符合中國國情的德國Lipp制罐技術的過程中，我們堅持改進提高和國產化的原則，在確保工程質量達到德國制造標準的同時，結合先進的沼氣工程工藝技術，逐步使Lipp罐的制作、新型復合材料及保溫層、密封層等設計與施工優化，國產化率達到90%以上。該項目的成功完成，加快了我國大中型沼氣工程的產業化過程，使我國大中型沼氣工程技術與國際先進水平接軌，進入一個新的發展階段。

第三篇：淺議工程建設項目管理中的應用與研究

淺議工程建設項目管理中的應用與研究

摘要：工程項目管理是全方位的，有其重要性和特殊性，要求項目經營者對施工項目的質量、安全與文明施工、進度、成本等都要納入正規化、標準化管理，這樣才能使施工項目各項工作有條不紊、順利進行。施工項目的成功管理不僅對項目、對企業有良好的經濟效益，對國家也會產生良好的社會效益。

工程建設在實施項目管理過程中，設置項目管理組織機構是至關重要的，建立高效的組織體系和組織機構是施工項目管理成功的保證。首先要做好組織準備，建立一個完善的管理隊伍，能使項目經理指揮靈便、運轉自如、工作高效的組織機構——項目經理部。其目的就是為了提供進行施工項目管理的組織保證，一個好的組織機構，可以有效地完成施工項目管理目標，有效地應付各種環境的變化，使組織系統正常運轉，保證完成施工任務。組織機構能否正常運轉，關鍵在于選擇項目經理，不同的項目需要不同素質的人才。項目經理人選應具備領導才能、政治素質、理論知識水平、實踐經驗、時間觀念等基本素質。現代社會經濟總量不斷增加，經濟全球化、信息化趨勢日益增強，發展速度加快，過程復雜，新的行業、領域不斷出現，產品開發周期縮短，導致越來越多的“一次性”、無先例可循的任務的出現。不論經濟結構如何變化，工程項目建設仍是我國經濟發展的主要載體。加強工程建設項目管理，將是項目建設能否達到預期目的的重要條件。

工程建設項目管理是在限定的工期、質量、費用目標內對工程項目進行綜合管理以實現項目預定目標。隨著投資規模、領域的擴大，投資來源多樣化，工程項目對環境、經濟影響增強，工程項目管理已從工程項目施工管理擴展到從立項到交付使用維護全過程的管理。工程項目管理的目的不僅是實現具體的目標，是對質量、工期、費用的控制，還要與資金籌措、風險分析、使用維護以及與所在地經濟、環境等聯系起來，做到項目建設與環境、社會的協調，否則可能重蹈以前投資失誤、失策、失控的覆轍。

由于工程項目是一次性的，工程項目管理是各部門工作的最后體現，為此必須利用現代化的管理技術和手段，強化工程項目管理，組織高效益的施工，使生產要素優化組合、合理配置，保證施工生產的均衡性，以實現項目目標和使企業獲得良好的綜合效益。

工程建設項目管理的主要內容是“三控制二管理一協調”，即質量控制、進度控制、投資控制、合同管理、信息管理和組織協調。

1.質量控制

工程項目質量控制是指在力求實現工程建設項目目標的過程中，為滿足項目質量要求所開展的管理活動。影響工程項目質量的因素主要有人、機械、材料、方法和環境五個方面。工程項目的質量控制，是一個全面的、全過程的控制，項目管理人員應當采取有效措施對影響工程質量的因素進行控制，以確保工程建設質量。從思想、業務等多方面綜合考慮人的素質，保證參建人員以積極的態度投身到工程建設中；根據工程項目的工藝、技術要求，合理選用機械，確定機械設備的類型和數量，建立健全各項管理制度，確保施工機械以良好的狀態投入工程建設中；嚴把材料檢查驗收關，正確合理地使用原材料，檢查、督促做好收、發、儲、運等技術管理工作；通過分析、研究、對比，在確認方法可行的前提下優化方案，選用符合工程建設實際、設計合理、工藝先進、措施可行、縮短工期、降低能耗的方案。通

過指導、督促、檢查，為參建各方建立良好的技術、管理和工作環境，為實現質量控制目標提供良好的外部環境條件。

工程項目質量控制工作的重點應放在調查研究外部環境和系統內部各種干擾質量的因素上，要做好風險分析和管理工作，預測各種可能出現的質量偏差，制定切實可行的預防措施。使主動控制措施與監督、檢查、反饋等被動控制措施有機結合起來，發現問題及時解決，發生偏差及時糾正，使工程項目質量始終處于項目管理人員的有效監督控制之下，確保工程建設質量。

2.進度控制

工程項目進度控制是指在項目目標實施的過程中，為使工程建設的實際進度與計劃進度要求相一致，按計劃要求的時間施工而開展的控制活動，是對工程項目從編制項目建議書開始，經可行性研究、設計和施工，直至項目竣工驗收、投產使用為止的全過程控制。工程項目進度控制的目標是使工程項目按照預定的時間完成，交付使用。

在工程項目建設過程中，由于種種因素的影響，工程項目的實際進度往往不能按計劃進度實現，實際進度與計劃進度存在一定的偏差。如參與工程建設的人員素質和能力較低，材料供應不及時，機械設備數量不足，建設資金不能及時到位，施工技術水平低，不能熟練掌握和運用新技術、新材料、新工藝等。項目實施過程中，要達到工程項目的進度控制目標，必須認真分析各種因素對工程進度目標的影響程度，并對影響工程項目進度的各種因素加以控制，采取切實有效地措施，減少或避免這些因素對工程進度的影響，使工程進展具有連續性和均衡性，縮短建設工期。及時將實際進度與計劃進度進行對比，發現偏差，采取有效措施消除影響，并采取趕工措施，使實際進度與計劃進度保持一致。

組織協調是實現進度控制的有效措施，為有效控制工程項目的進度，必須協調好參建各方的關系，處理參建各方工作中存在的問題，建立協調的工作關系，投入適當的人力、物力做好聯絡、聯合、調和工作，搞好工程項目的進度控制。

3.投資控制

工程項目投資控制是指在工程項目實施過程中，在滿足質量和進度要求的前提下，使項目實際投資不超過計劃投資的控制手段。

工程項目實施過程中，嚴格按照工程建設合同進行工程結算，嚴禁超計劃結算。工程項目的投資控制不是單一目標的控制，應與工程項目的質量控制和進度控制同步進行，工程建設質量不經驗收合格，不予結算工程價款。項目管理人員在對投資目標控制時，應考慮整個目標的協調、統一，反復協調工程質量、進度和投資之間的關系，考慮采取投資控制措施對質量控制、進度控制產生的不利影響，使投資控制與質量控制、進度控制滿足工程建設的需要，在保證質量的前提下，加快施工進度，縮短工期，降低耗資，力求實現三大控制目標的最佳配合。

4.合同管理

建設施工合同是指承發包雙方為實現建設工程目標,明確相互責任、權利、義務關系的協議;是承包人進行工程建設,發包人支付價款,控制工程項目質量、進度、投資,進而保證工程建設活動順利進行的重要法律文件。有效的合同管理是促進參與工程建設各方全面履行合同約定的義務,確保實現建設目標的重要手段。

合同在建設項目管理過程中正在發揮越來越重要的作用，通過對合同管理目標責任的分解，可以規范項目管理機構的內部職能，緊密圍繞合同條款開展項目管理工作。合同中明確約定的各項權利和義務是承發包雙方的最高行為準則，是雙方履行義務、享有權利的法律基礎。建設項目由于建設周期長、合同金額大、參建單位眾多和項目之間接口復雜等特點。在合同履行過程中，業主與承包商之間、不同承包商之間、承包商與分包商之間以及業主與材料供應商之間不可避兔地產生各種爭執和糾紛。合同是處理建設項目實施過程中各種爭執和糾紛的法律依據。

5.信息管理

信息與物質、能源一樣,是構成社會經濟發展的重要資源。任何一項管理活動都離不開某種信息的處理工作。建設工程項目各方面的管理活動并不孤立,它們之間存在相互依賴、相互制約的聯系。于是，各管理活動之間必然需要信息的交流與傳遞，建設工程項目管理工作的復雜與繁重程度直接決定了項目管理過程中信息流動的復雜和頻繁等特點。通過信息反饋與調控，對工程項目進行全面綜合管理，包括計劃、組織、指揮、協調、控制，以實現項目的目標。

項目信息交流管理，系指為確保項目信息快速有效地收集和傳遞的一系列工作，包括信息交流規劃，信息傳遞，進度報告和施工資料文件的管理等。

6.組織協調

建設工程項目管理是一個多部門、多專業的綜合全面的管理。它不單包括施工過程中的生產管理，還涉及到技術、質量、材料、計劃、安全和合同等方方面面的管理內容。一個工程項目由于工程量大小、難易程度、分項工程多少等不同，這就決定了一個工程項目的實際狀況組建項目部，并配好項目經理，建立一整套健全的管理制度，通過管理以減少施工中各專業的配合問題。項目經理的組織領導協調能力如何，技術業務是否熟練，是項目管理能否取得成功的關鍵。所以要求項目經理必須是既有理論知識，又有實踐經驗的人品好、素質高的復合型高級管理人才。加強相互溝通，及時進行技術培訓，提高工作人員的技術管理水平。建立專門的協調會議制度，定期組織協調會議，解決施工中的協調問題。對于較復雜的部位，應組織專門的協調會，使各專業隊進一步明確施工順序和責任。

總之，工程項目管理是一門應用科學，它反映了項目運作和項目管理的客觀規律，是在實踐的基礎上總結研究出來的，同時又用來指導實踐活動。工程項目管理的目的是通過對工程項目施工活動進行全過程、全方位的計劃、組織、控制和協調，使工程項目在約定的時間和批準的預算內，按照要求的質量，實現最終的建筑產品，使項目取得成功。我們要在項目的實踐中不斷摸索，創造出一條施工項目管理的成功之路，促進企業、社會的穩定發展。

通過項目管理方法實施有效的管理,能夠實現企業的發展目標。下文中對項目啟動，招投標，建設全過程和驗收階段應采取的管理措施給出了論述，介給了一些管理方法。項目的一般概念對企業并不陌生,最常見的是工程項目,在日常經營管理活動中,無論是生產活動還是經營活動,若將各項活動的過程加以合理分解則可以看出,這些活動都具有項目的特征,如:都具有一定的時間限定,都需要由人來完成,都需要消耗一定資源,都具有開始、計劃、執行、收尾等項目的基本屬性等。工程項目的啟動

企業如何認定項目的啟動是一個不明確的問題,有人認為在工程施工準備時即工程啟動,有人認為立項獲得批準后即為工程啟動。應當認識到無論是工程類項目或是其它項目,都需要動用資源,界定啟動的時間點應定位在組織授權動用資源的文件或批復生效之日起。

工程項目的啟動過程是由職能管理層或市場調研部門根據市場情況產生項目概念,以項目建議的形式上報上級主管部門,經主管部門批準后進行市場調研,取得的調研成果交管理層審核,審核通過后正式批準進行初步可行性研究,初步可行性研究通過后,再進行可行性研究,在這一階段應能夠估算出項目的成本,可行性研究通過后,進入工程初步設計階段。在可行性研究獲得批準后,即可認定項目啟動。工程招投標管理

《招投標法》規定,評標不能由招標人或其代理機構承擔,而是要依法成立評標委員會,評標委員會是負責評標的臨時組織,負責依據評標標準和方法對所有投標文件進行評審,向招標人推薦或直接確定中標人。評標委員會由技術、經濟等方面的專家5人以上單數組成,其中技術、經濟等方面的專家不得少于2/3,一般從國家或省級評標專家庫中隨機抽取。經評審的最低價投標價法:這種方法一般適用于通用技術、性能標準或招標人對其技術、性能無特殊要求的招標項目。評委會應根據招標文件規定的價格調整方法,對所有投標人的投標報價進行調整。以報價明顯低于標底的,必須經過質詢和答辯,以保證報價合理。3 工程項目監控

工程項目監理的中心任務是對建設項目進行投資、質量、進度、安全和合同、信息管理,并協調參與項目建設各利害關系方的關系。監理公司也把所監理的工程作為一個獨立的項目進行管理,同樣產遵循項目管理的一般過程。

項目監理是依據法律規范、合同約定對相關主體進行監督、檢查和評價,并采取組織、協調,以促進利害關系者間的合作,共同完成項目目標的過程。項目監理過程一般由監理公司承擔責任和義務,主要監理人員有總監、總監代表、專業監理工程師、監理員等,監理方式有:見證、旁站、巡視、平行檢查、設備監造等,處理方式有:成本索賠、批準臨時延期和批準延期等。工程驗收過程

(1)準備階段:主要是對局部、分散、零星工程進行收尾,同時作好團隊的思想工作,準備好驗收材料并進行分類、歸檔、整理,形成完整的驗收材料,同時為做好查詢和檢索工作做好準備。

(2)自檢。項目經理應當組織項目團隊按正式驗收的程序進行預先檢驗,發現問題及時糾正,同時應當填寫(3)提交驗收申請。以書面形式申請、報送驗收材料,提出驗收申請。

(4)驗收方組成驗收委員會,對驗收的材料進行預審。

(5)現場初驗。驗收委員會對項目進行初步檢查,對不符合之處提出修改意見,限期整改。

(6)正式驗收。由驗收委員會、在初驗合格的基礎上進行全面、細致的正式驗收,包括單項工程、單位工程、分部工程,對不合格的部門再次限期整改直至合格。

(7)簽署項目驗收合格文件。簽署項目或階段合格文件,對具有等級評定的項目同時評出優良等級,投資性項目應辦理移交資產。推進項目管理的方法

5.1 更新管理觀念

企業的主導者是領導層,企業的發展在于管理層的遠見卓識,高層管理者是管理層的實際操控者,因此企業的發展主要依存于高層管理的正確決策,企業存在于市場中,是社會財富的創造單元,也是競爭主體,先進的理念會給企業帶來機會,守舊的思想將會導致災難,因此企業必須時刻注重更新觀念,與時代同步。企業的觀念更新,關鍵是是領導層觀念的更新,這不僅僅是因為領導者在企業中的地位,更主要的是領導者可以站在市場和企業的高度認識問題,將自己的認識與市場的作用結合起來,更有利于指導企業的運行和發展。

不同的管理層次對更新項目觀念的要求是不同的,對于高層管理者,應當樹立起項目管理的哲學思想,高瞻遠矚地審視企業的戰略目標,評估戰略目標的實現程度,項目的支持性以現代項目的思維理念看待和處理問題;對中層管理者,主要應注重管理流程和管理思維,注重從管理角度把握項目的組織、規劃、協調和對組織目標的保障程度;對于操作層,應主要關注于技術、技能和操作技藝。

5.2 按照計劃確保工期

所謂工期管理,指計劃、執行及定期檢驗更新土木建筑工程規劃、設計、施工各階段的工期計劃。工期管理有兩個層次,第一層次是在既定資源條件下的工期計劃,第二層次是探討合理資源條件替代變更后的縮短工期計劃。二個層次應循序漸進,都是工程管理追求的目標。工程管理最主要的目的為由全盤性的工期規劃資料,探討降低工期途徑,以減少投資風險,靈活的資金調度,減輕借貸利息負擔。控制并降低工期的另一個效益為建筑設施得以如期甚至提早使用,使資源充分利用,并可提供運營效益。良好的工期管理可以使人、機、料等資源得到合理、妥善的規劃應用,避免盲目趕工,造成資源浪費。現行大多數工地工期管理方法,為工程負責人開工前,以人力制作簡單的橫道圖或網狀圖,作業項目則以結構體施工為主,至于繁雜的裝修工程都以一個作業項目,工期則為三個月或五個月等來涵蓋。

5.3培養優秀的項目管理隊伍

項目管理隊伍是由項目高層管理者、中層管理者、基層管理者、職能管理者、項目經理和操作層人員等組成,之所以應當重視項目管理隊伍,是因為管理層不僅是相應的項目管理執行者,同時也是這一層次的決策者,決策者的水平直接影響到企業的未來,更直接影響到項目的成功與失敗。企業造就一支優秀的項目管理隊伍的前提是提高企業員工的素質,技能的培養固然重要,項目的系統化思想更需要逐步建立并扎根于各級管理者的頭腦中。企業應當建立培訓規劃,規劃的重點是對高層管理人員項目管理理念的培養,培養一支優秀項目管理隊伍的過程也是一個“項目”,管理層的支持同樣發揮著重要作用,甚至決定著該“項目”的成敗。

本文對推進企業實現現代項目管理,促進管理層次升級,提高組織效率全面提升組織的管理水平具有現實導意義,從戰略規劃到戰略目標,從項目目標到企業的日常運作,都能夠用現代項目管理的思想作指導。

第四篇：中國工業園大型光伏屋頂電站的應用與研究

前 言：隨著人類工業的發展，化石能源的利用不斷給環境帶來各方面的壓力，世界各國加快了對清潔新能源的開發利用，太陽能因具有清潔無害、分布廣泛等特點，越來越受到人們的青睞。太陽能光伏也成為當今分布式新能源發電的熱點，然而由于當今工業化發展不斷誕生的工業園一次又一次拉起電力缺口的警報，于是，將分布式光伏電站嫁接在負荷中心的工業園上成為高效利用分布式能源發電的新形式。

1.研究意義與目標

目前，光伏發電在我國主要有兩種并網應用形式：大型地面（荒漠）電站和光伏建筑一體化。前者存在并網接入難、配套電網建設成本高的缺點，后者往往發電規模小、節能效益不突出；而隨著我國工業的快速發展，建設在以工業園等負荷中心的大規模屋頂光伏電站成為高效利用光伏發電的新型方式。

眾所周知，中國是一個制造業的大國，2011 年工業用電占全國全部電力的75%，而這些大的用電企業往往集中在以生產制造為主的工業園區。據統計，到目前為止，全國大型國家級工業園區有131 個，省級工業園區1500 多個，而如何為工業園提供穩定可靠的電力供應，做到不拉閘不限電，一直是電力公司難以解決的突出問題。而光伏屋頂電站的引入為它帶來新的機遇。

積極推進工業園光伏屋頂電站的建設，還因其具有以下顯著優點：

1）延緩了電網投資建設、降低電能線路損耗，具有良好的節能減排效益。用電側與發電側在同一區域，不僅節省線路投資，也大大省去了電能在輸配電網上的損耗。

2）對電網具有一定的調峰作用。光伏發電在白天，而工業園區用電高峰變在白天，這對供電區域錯峰用電，調節峰谷值起到一定作用。

3）利用園區廠房建光伏電站，無需另外占地，節約了土地資源。

因此，研究如何建設工業園區大型光伏屋頂電站是非常具有時代意義的。

2.光伏政策

為促進太陽能光伏應用在國內的發展，國家相繼推出一系列支持政策。從最早1997 年的針對偏遠無電區太陽能獨立發電系統的“光明工程”，到2009 年針對并網光伏發電系統應用的“金太陽示范工程”，以及2011 年1 月出臺的“太陽能光電建筑應用一體化示范項目”，都在光伏發電項目上給予一定的財政補貼，國家也通過像“甘肅敦煌10MW 光伏電站”等特許權招標項目，摸底光伏行業成本，繼而在2011 年7 月出臺歷史性的上網標桿電價政策。不僅在國家層面，各省級如江蘇、山東等也紛紛出臺各自的光伏應用政策，極大地推動了光伏產業的發展。各扶持政策見下表：

表1 國家支持光伏的政策

由表可見，國家在對光伏項目的支持力度是很大的，但同時我們也不難發現，金太陽工程實施的三年，其導向重點已從鼓勵一般型用戶側和大型地面（荒漠）并網電站慢慢轉向用電負荷集中的經濟技術開發區、工業園區的光伏發電形式，以及智能電網和微電網項目。這也是本篇文章編寫的意義所在。

此外，光伏發電項目還可通過合同能源管理方式，以節能減排指標獲取國家補助政策，使得節能服務公司和用能單位均獲得利益。

3.大型光伏屋頂電站的設計難點

3.1 大型光伏屋頂電站的特點

大型光伏屋頂電站不同于前兩種光伏系統，它既具有裝機規模大（往往MW 級以上），同時具有帶負載特點，這使得它不能像普通的光伏建筑一體化直接接入低壓配電系統（因光伏容量一般遠小于負荷，不用考慮負荷大小問題）；

也不同于大型荒漠電站，沒有自身負荷只需升壓接入大電網。大型屋頂電站既要考慮并網運行安全性（接入位置與容量），又要考慮運行的經濟性（自發自用還是上網賣電，以及如何分配），同時還需要考慮不同負荷用電特性時段的運行模式（如節假日停產或具有間隔休息的廠區等），所以大型屋頂電站的并網設計成為整個電站的設計難點。3.2 大型屋頂電站并網設計難點

大型屋頂電站并網與諸多因素有關，設計非常復雜，必須考慮的以下幾方面：

3.2.1 并網發電利用形式

一般來說，光伏電站主要有如下四種并網發電利用形式：

1）完全自發自用型+ 逆功率控制。即純粹的用戶側并網，并配置逆功率保護系統保證不向上一級電網供電區域逆流。

2）自發自用+ 剩余電力型。用戶側并網，但允許有多余光伏電力存在，并且采取相應措施解決和利用這部分電力，確保電網安全基礎上得到最大經濟效益。

3）全上網型。需要升壓接入配電網，由電力公司對其電力進行全收購。

4）自發自用+ 上網型。整個電站系統中部分自發自用，部分升壓上網賣電。

不同的并網方式有不同的回報效益，項目投資初期應根據政策支持方式，如申請報金太陽或光電建筑示范項目還是上網電價賣電。前者一般為用戶側并網，若有富余電力則將以本地脫硫燃煤電價由電網收購（前提是要保證電網全），后者則是全部上網并入10KV 及以上配電網，由電網以1 元/KWh 的價格（2011 年7 月后）收購。結合工業園區自身用電大戶考慮，以用戶側并網為主導且申報金太陽補貼為最經濟方法，即第二種和第四種。但第二種如何保證安全基礎上利用剩余電力是設計的一個難點，第四種方法亦在合理分配自用與賣電比例，以及如何實施是它難點。

3.2.2 低壓和高壓并網方式

光伏電站并網有兩種常見方式，即低壓并網和升壓并網。對于大規模屋頂電站其各自的優劣如下表：

表2 大規模屋頂電站其各自的優劣

若是用戶側并網，大型屋頂電站還必須對本地區域進行負荷預測與分析。

負荷分析可按變壓器為單位，應包含以下幾方面內容：設備總容量、變壓器負載率、負載類型（感性、阻性或容性）、用電特性（1：連續工作制的設備或生產線；2：短時或周期制的用電設備；3：季節性的用電設備）以及空調負荷統計等。

根據負荷預測與原配電系統結構確定光伏子系統的接入位置與接入容量，保證在不逆流情況下最大化利用光伏發電。

3.2.3 接入位置與容量設計

光伏屋頂電站作為一個分布式電源接入原配電系統，其接入位置與容量將對原系統產生一定的影響。

首先分布式發電的接人必然會引起饋線中傳輸有功、無功數量和方向發生變化，進而影響穩態電壓分布，電壓支撐由分布式電源的總出力決定，總出力越多，與負荷的比值越高，電壓支撐就越大，整體電壓水平就越高。

通過模擬仿真可知，光伏屋頂電站如果接入配電系統母線（如變壓器二次側）出線，對線路電壓分布的影響越小；如果較大容量接入在饋線中部，局部極大電壓也就出現在線路中部，同時，散布在饋線上的接入比集中在同一個位置對電壓的支撐作用要大。

圖3-1 分布式發電接入位置變化引起電壓分布變化曲線

由此可知，如果屋頂電站以集中式單點方式并網，不能隨意接入配電系統位置，應該接入母線上，但如果以分散多點并網接入，就電壓水平而言，接入線路中后端（如二級和三級電柜）更好一些。但實際過程中，原配電系統的線路分布與光伏發電系統的地理間隔往往成為接入的阻礙，主要影響線路投資、甚至配電線路改造，以及傳輸帶來的電能耗。

所以光伏系統以多大容量、分散還是集中形式接入原配電系統的節點位置，是大型屋頂電站的設計難點之一。

3.3 光伏并網帶來的問題

此外，上一定規模的光伏系統還面臨以下并網問題：

1、接入點電能質量的問題

1）諧波問題。光伏電站一般都是通過電子逆變器接入電網，采用脈寬調制、斬波等技術的逆變器必然給電網造成諧波污染。

2）功率輸出不穩定引起的電壓波動問題。光伏電站的電能輸出受太陽光強度變化而形成間歇性、周期性、隨機性的特點，容易造成接入點電壓的脈動以及輸電線路潮流的波動，帶來地區電網電壓穩定性以及線路的逆潮流問題。

3）直流分量。光伏電站有可能向電網注入直流，使變壓器和電磁元件出現磁飽和現象，并使附近機械負荷發生轉矩脈動。

2、光伏接入對配電網保護系統的挑戰

分布式光伏電源及儲能裝置的接入，改變了配電系統故障的特征，使故障后電氣量的變化變得十分復雜，使保護的工作原理和動作邏輯均變得異常復雜，傳統的保護原理和故障檢測方法將受到巨大影響，從而無法正常工作，這已經成為限制分布式發電供能技術進一步發展和應用的重要技術屏障。

3、改變了傳統電網的運行管理習慣

分布式光伏電源的接入改變了傳統配網電能計量計費方式以及與配網自動化系統的信息交互技術。特別是當光伏發電裝機比例增加到一定規模時，因其出力的隨機性間歇性等特點對電網的營運調度、調頻策略等一個提出新的挑戰。

3.4 用戶側并網剩余光伏電力問題

大型屋頂電站因其裝機容量大，負荷具有時段性和間隔性（如長期節假日或車間停產等情況下），將會產生大量的剩余光伏電力，針對如何解決因負荷不匹配出現的剩余電力，有如下四種方式：

① 任其逆流。負荷區域消耗不完的電力將通過原配電變壓器逆流至高壓側，原降壓變壓器變成升壓變，其負面影響主要有二方面：一方面將影響高壓側電力系統故障特性，可能致使繼電保護等裝置誤動或拒動；另一方面逆流將抬高原低壓側的電壓水平，原400V 將升至440V 左右，將對低壓側所帶負載產生一定的過電壓影響甚至毀壞某些低壓設備。

② 切除全部或部分光伏發電。采用逆功率控制系統，當一旦檢測光伏發電將大于負載用電時，監控系統停止光伏發電或切除部分光伏子系統，這是當今最常用的一種方式，此方法不足之處是白白浪費了光伏發電資源。

③ 切換至升壓系統送出。整個系統設計為低壓并網和升壓送電的綜合系統，當用戶側產生剩余電力時，監控系統立即將系統（或部分子系統）切換至升壓回路，將剩余電力通過升壓站送上電網，最大化利用光伏發電資源。

圖3-1 分布式發電接入位置變化引起電壓分布變化曲線

④ 智能微電網接入方式；采用智能微電網的能量管理系統，將（白天）剩余光伏電力充入蓄電池系統，（晚上）通過逆變系統將電能放出供給負載。

上述四種方式中，第一種因其安全性和可靠性不高，一般不建設采用；第二種方式應用廣泛但經濟性不高，第三種和第四種有較高的經濟回報效益，具有一定的創新性，只要運用得當，是值得推廣的方式。

4.湖南九華示范區20MW 光伏屋頂電站的設計特點

4.1 工程概述

湖南湘潭九華示范區20MW 光伏屋頂電站屬于中國大型金太陽工程，是2010 年國家13 個太陽能光伏發電集中應用示范區中最大的屋頂電站工程，項目位于湖南省湘潭區九華示范區，由珠海興業綠色建筑科技有限公司建設，項目2010年8 月完成可研性報告，次年7 月完成總體規劃設計報告，8 月開始大規模施工建設，預計12 月中旬完成調試并網運行。

4.2 設計思路與方法

本工項目主要包含中國興業（湖南）產業園區一期和二期、九華創業園區及其它園區部分建筑屋頂，現以典型的興業園一期為代表，分析大型電站的設計特點。

4.2.1 基本情況

興業園一期含五個大型廠房，總面積約8.68 萬平方米，主要由電池片生產車間、電池組件車間、幕墻門窗加工車間、玻璃深加工車間及熱能車間組成，主要負荷設備有燒結爐、擴散爐、層壓機、玻璃鋼化爐等。興業園平面布局圖如下：

圖4-1 興業園平面布局圖

興業園有高壓總配電室一座，位于5# 廠房東北角，由高壓配電室分四個回路，分別給1，3# 廠房配電室、2，4#配電室、5# 配電室及生活倒班樓箱變供電。

為加強示范作用，共選用單晶硅、多晶硅和非晶硅三種組件，屋頂安裝情況如下：

表4-1 興業產業園一期布板基本情況表

而興業園一期各廠房的負荷與變壓器布置情況如下：

表4-2 興業園區廠房負荷與變壓器分布

4.2.2 并網設計

此處略去常規的陰影分析、組串與逆變器設計、直流匯流與保護設計等部分。

① 并網結構形式

作為已獲得國家財政補貼的金太陽項目，其上網電價只能與當地脫硫燃煤電價相同（湘潭地區0.44 元/KWh），而園區的工業用電綜合電價是0.8 元/KWh。顯而易見要實現經濟效益最大化則需盡量自發自用，采取用戶側低壓并網的方案。且低壓并網是一種成本低、損耗小、效率高、建造簡單的并網形式，通過負荷分析可知1#，3#，4# 和5# 廠房均可采用這種并網方式接入自身區域變壓器。

再來分析2# 廠房，2# 廠房面積大負荷小，光伏容量達2.2MW，區間負載只有0.98MW，且變壓器容量只有1250KVA，無法滿足光伏接入條件。如將其接入其它廠房變壓器，如1，3# 配電廠房，則必須遠距離電纜敷設，需增加投資約150 多萬元，且低壓遠距離送電電能損耗大、電壓壓降大，有違電力設計的經濟性原則。同時考慮全廠區的預測負荷功率為6490KW，而總的光伏裝機容量為7151KW，天氣良好情況下交流輸出可達6793KW，光伏發電將可能超過所有負載，園區配電系統將向上級電網產生逆功率，這不僅對電網，對廠區內設備都可能造成損害。故綜合考慮，設計興業園有高壓總配電室一座，位于5# 廠房東北角，由高壓配電室分四個回路，分別給1，3# 廠房配電室、2，4#配電室、5# 配電室及生活倒班樓箱變供電。

為加強示范作用，共選用單晶硅、多晶硅和非晶硅三種組件，屋頂安裝情況如下：

將2# 廠房光伏系統升至10KV 上網，接入九華大園區10KV電網，興業園形成以低壓并網自發自用為主，高壓并網賣電為輔的混合并網方式。

② 分散OR 單點并網

確定低壓并網方案后，其接入位置、分散還是集中接入是緊接著要考慮的問題。為加強管理與維護、保證廠房內部配電安全性，不宜將大量的分布式（雙）電源分散置入車間，從而確定集中并網的優越性，根據第三章的分析可知，大容量單點并網宜接入變壓器低壓母線，故在每個廠房單獨設立光伏配電間的，將逆變器、光伏并網柜等設備集中匯流將光伏電力送出。光伏配電間位置設計靠近原配電室，通過銅母排與原配電母線連接，以減少交流線路投資和電能損耗。整個并網系統結構如下圖：

圖4-2 興業園并網設計結構圖

4.2.3 接入容量與負荷匹配分析

確立了基本的并網系統方案后，需要對用戶并網側進行接入容量和負荷匹配分析，以驗算并網方式的安全性和可靠性，根據統計負荷、地域分配和發電量綜合分析，得下表：

表4-2 光伏系統并網接入容量與負荷匹配

說明：根據系統效率和運行經驗值，實際的光伏交流輸出按光伏額定容量的90% 計算。

由上可見用戶側低壓接入的光伏容量都不會超過預測負荷，其交流輸出按所占原變壓器容量不超過62%，正常工作下光伏所發電能將全部被負載消耗掉，這保證了整個配電系統的安全運行。而且能做到確保負載率較低時，盡量不出現逆流現象。

4.3 解決方案與創新特點

4.3.1 電能質量

為解決光伏電站并網的諧波問題，在2# 廠房升壓站設置一套動態有源濾波裝置，采用西班牙進口動態有源濾波器，對大小和頻率都變化的諧波進行補償，降低諧波率。

針對光伏電站出力瞬時變化性大而引起電壓波動問題，本項目創造性地引用削峰填谷的智能微電網系統，通過控制蓄電池儲能系統的充放電調整節點能量變化波動，從而穩定其向外輸出特性。詳情請見第五章。

4.3.2 可調度性

對于10KV 并網電力上網的光伏系統，建立強大的監控系統和綜合自動化系統，不僅配置常規的光伏電站監測信息量，發電量信息均通過光纖傳送至電網上一級變電站。為更好地響應上級變電站的調度指令，本系統通過先進的監控技術控制每臺逆變器的功率輸出，調節其有功大小，從而實現自動控制有功輸出功能，而光伏電站常規的控制方式是在每個逆變器回路設置接觸器，通過二次系統控制其開斷，這種方式的啟停往往對逆變器損害較大，且不能實現單臺逆變器的平滑調節，因此新型監控方式的應用才真正實現光伏電站的可調度性，繼而解決電站對電網運營的不良影響。

4.3.3 逆功率控制系統

對于用戶側低壓并網系統，保證系統安全是非常重要的，因此本工程設置了逆功率保護系統。本工程1，3，4，5# 廠房均為低壓并網，在每個并網點均設置萬能框架式斷路器，斷路器可通過監控系統控制其關斷，另在變壓器二次側低壓出線關口設置逆功率檢測裝置，當一旦檢測到光伏發電大于負載用電時，監控系統立即切斷并網回路停止發電（或將低壓并網部分切換至升壓系統），以保證電網和變壓器的安全運行。

4.3.4 兩種運行模式

對于工業園區不同生產時段實現不同的運行模式，以達到最大的經濟效益。

由上章分析可知本工程采取用戶側低壓并網和升壓賣電的綜合并網方式，且低壓部分設置逆功率保護裝置，為充分利用太陽能資源，當用戶側并網部分出現剩余電力時，我們設計自動切換的模式將其轉至升壓模式。

對于2# 廠房升壓并網系統，當園區用電量小時，應盡可能多的將電力送上網；當園區用電量大時，上網賣電價格比自身用電貴，應盡可能多地將電力并網低壓網絡，在綜合考慮線路和設備投資成本情況下，本工程在2# 廠房升壓站設計250KW 光伏子系統雙電源自動切換柜，當廠區用電量大時，子系統在并在低壓電網，供2，4# 廠房設備供電（自用電比賣電貴）；當廠區用電量小時，監控系統將雙電源切換至升壓系統，子系統并在10KV 電網上賣電產生收益（比停止發電效益好）。

不同模式的切換使得電站系統能運行在最經濟狀態，實現收益最大化。

4.3.5 無線監控系統

集中連片式光伏電站一般采取分散布置集中監控的方式，即電站分若干子系統和發電區域，每個區域由若干逆變器及開關柜組成，傳統的監控系統是將所有逆變器、環境監測儀、逆功率檢測裝置等通過485 通訊電纜連接起來送一至監控中心，這種方式一方面增加大量電纜成本和施工工程量，另一方面傳輸距離有限（485 有線傳輸一般為1200m），為解決上述兩大問題，本工程設置珠海興業自主研發的無線通訊監控系統。在每個發電區域配置一個光伏無線發射器，通過485 通訊搜集逆變器和各類傳感器數據，空中發送至監控中心的接收器，同時接受監控中心指令，執行相應的動作，實現光伏系統的無線監控。

5.智能微電網的必然選擇

通過第三章3.3 條可知，光伏電站等分布式新能源發電并網存在并網電能質量低、可調度性差以及安全性能低等重大缺陷。

為解決上述問題，由中國興業太陽能技術控股有限公司研發了智能微電網系統。它以交流母線為基礎，由光伏發電子系統、儲能子系統、能量管理系統、光纖通信、各類智能開關儀表及負荷組成，智能微電網與大電網通過可控開關連接，每個光伏子系統并網點設置相應容量的蓄電池儲能系統，通過雙向逆變器與母線聯接，各類儀表傳感器檢測電網、發電單元和負載運行數據，將其輸送至監控中心，由EMS 能量管理系統控制蓄電池的充放電，監控中心控制整個微電網的運行狀態。由其原理圖如下：

圖5-1 智能微電網系統原理圖

智能微電網的應用，能成功解決光伏電站并網的如下問題：

① 解決了光伏發電不穩定性。微電網自帶的儲能系統能緩沖光伏發電因天氣原因引起的出力變化，當光伏發電功率快速上升時，蓄電池系統拼命“吸入”能量，當光伏發電功率快速下降時，蓄電池系統立即“釋放”能量，以阻止光伏發電功率變化過快，解決光伏發電輸出的不穩定性。

② 改善了光伏電站并網的電能質量。微電網能控制蓄電池和雙向逆變器單元，調節其向負載及網絡提供的無功及有功功率，通過快速吸收和釋放大功率電能解決系統中如電壓聚升、電壓聚降等暫態問題，從而達到穩定電壓水平，提高電能質量目的。

③ 提高系統帶負載能力，減輕大電網的壓力。微電網系統還能根據負載需要調節儲能單元充放電，吸收尖峰負荷、減少電力驅動系統對電網的負面影響。同時，智能微電網系統設置智能繼電保護裝置，系統內的各類保護裝置參數可由監控中心調整與修改，從而減小分布電源接入對電網的故障特性的負面影響，并可通過光纖與上級電網通信，調節有功與無功輸出，實現光伏電站的可調度性。

由上可以預見，最終，智能微電網是大型光伏屋頂電站并網接入的必然選擇。

6.結語

大型光伏屋頂電站是光伏發電應用成功的典范，它對中國工業園和光伏業的發展都具有積極的推動作用，具有良好的節能減排示范效益。本文就如題內容結合光伏政策分析了大型光伏屋頂電站的研究意義，剖析了大型屋頂電站的設計難點，特別是并網設計及對電網帶來的影響問題，再以湖南九華示范區20MW 光伏屋頂及智能微電網項目工程為例，展述其設計思想與過程，總結方案的創新特點，最后介紹新型智能微電網與大型電站結合應用的優勢希望能給今后中國大規模光伏屋頂電站的應用給予一定的指導與參考作用，體現國家金太陽項目良好的示范意義。

第五篇：3dsmax在游戲角色建模中研究與應用

3dsmax在游戲角色 建模中的研究與應用 摘 要 隨著計算機三維影像技術的不斷發展，三維圖形技術越來越被人類所掌握和應用，由于三維動畫比平面圖形更直觀，更逼真的特點，因此更能給觀賞者以身臨其境的感覺，尤其適用于那些尚未實現或準備實施的項目和虛擬的游戲，使觀者提前領略實施后的精彩結果。在如今的各個領域內，三維動畫從簡單的幾何體模型到一般的產品展示和藝術品展示，甚至到復雜的人物模型，所有這些都能依靠強大的三維動畫技術來實現。3DSMAX作為三維動畫制作領域內最為出色的軟件之一，不僅具有強大的繪圖能力，同時具有出眾的建模功能，在應用范圍方面，3DSMAX已經廣泛應用于廣告、影視、工業設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域。擁有強大功能的3DSMAX已經深入的扎根在如今很多3D游戲的宣傳動畫、片頭動畫，以及游戲場景中，具有非常廣闊的應用前景。

本文從三維動畫的基礎理論入手，在國內外針對專家對三維動畫技術研究分析的基礎上，對三維動畫軟件在游戲中的應用進行分析；

首先對三維動畫的相關理論作了詳細的闡述，指出三維動畫的特點和主要應用領域；

之后針對3DSMAX進行了簡要介紹，明確了3DSMAX的主要特點；

在此基礎上，對3DSMAX的建模方法進行了分析，從3DSMAX三維建模最基本組成的點、面開始，漸漸深入的描述，說明3DSMAX建模的特點及常用的建模方法，以及對這些建模方法各自的優缺點進行了探討；

然后以游戲角色建模的視角出發，論述了游戲發展及角色的變化，指出3D游戲模型的基本規范，并具體分析了3D游戲角色模型建立的一般過程，再輔以實例進一步闡明了使用3DSMAX進行游戲角色建模應該注意的問題；

最后針對游戲角色建模的后期處理，分別對標準渲染、燈光、攝影機等進行了分析，分析了3DSMAX中四大渲染器的特點，探討了燈光設置的順序和要點，并詳解了攝影機的常用參數設置。

本文的研究，對于使用3DSMAX進行建模的設計者明確建模的基本理論與方法，具有一定的實際參考價值；

尤其是針對在游戲角色建模過程中的一些細節，能夠為進行游戲角色建模的設計者提供較大的幫助。

關鍵詞：游戲角色 三維動畫 3DSMAX 建模 面 ABSTRACT With the three-dimensional imaging technology continues to evolve from computer, more and more three-dimensional graphics technology and applications be grasped by humans, because of three-dimensional animated graphics more intuitive than the plane, more realistic, and consequently more immersive to the viewer to feel , especially for those not yet ready to implement projects to achieve or so after the implementation of the viewer a taste of the exciting early results.In today＇s various areas, three-dimensional animations from simple geometry model to the general display of products and works of art, even to the complex character models, all of which can rely on a strong three-dimensional animation techniques.3DSMAX as a field of three-dimensional animation software is one of the most outstanding, not only has powerful graphics capabilities, but also has superior modeling capabilities in the application scope, 3DSMAX has been widely used in advertising, film, industrial design, architectural design, multimedia production, games, teaching and engineering visualization and other fields.3DSMAX already has a strong function of depth rooted in today＇s 3D games lot of publicity animation, title animation, and game scene, has a very broad application prospects.In this paper, from the basic theory of three-dimensional animation , based on many expert research and analysis about three-dimensional animation technology.Analysis of three-dimensional animation’s application in the game;First, the theory of three-dimensional animation made in detail, pointing out that three-dimensional animation features and the main application areas;for 3DSMAX after a brief introduction, the main features 3DSMAX clear;On this basis, for 3DSMAX modeling methods were analyzed to illustrate the characteristics and 3DSMAX modeling methods commonly used in modeling , as well as their advantages and disadvantages of these modeling approaches are discussed;then game character modeling perspective, discusses the game development and the changing role of the model that the basic norms of 3D games, 3D games and detailed analysis of the role model the establishment of the general process, supplemented by examples and further clarified the role of modeling the game using 3DSMAX should pay attention to the problem;last game character modeling for post-processing, respectively, the standard rendering, lighting, cameras, etc.were analyzed, analysis of the 3DSMAX the characteristics of the four renderer, the order of the light set and points, and a camera used Detailed parameter settings.From the study, modeling for designers to use 3DSMAX explicit modeling of the basic theories and methods, with some actual reference value;role in the game, especially for some of the details of the modeling process, role modeling can play games designers to provide more help.KEY WORDS: Game character;three-dimensional animation;3DSMAX;modeling;surface 目 錄 摘 要 2 ABSTRACT 3 第一章 緒論 6 1.1選題的背景和意義 6 1.2國內外研究綜述 7 1.2.1 國外研究綜述 7 1.2.2 國內研究綜述 9 1.2.3 研究評述 10 1.3研究主要內容和研究方法 11 1.3.1 研究主要內容 11 1.3.2 研究方法 11 第二章 三維動畫及其建模 12 2.1 動畫及三維動畫 12 2.1.1 動畫的基本概念 12 2.1.2 三維動畫的基本概念 13 2.2 三維動畫特點及應用 13 2.2.1 三維動畫的特點 13 2.2.2 三維動畫的應用領域 14 2.3 三維動畫制作的一般過程 15 2.4 3DSMAX軟件簡介 16 2.5三維建模及其重要性 17 第三章 游戲角色建模的技術分析 19 3.1 3DSMAX建模方法分析 19 3.1.1 3DSMAX建模的主要特點 19 3.1.2 3DSMAX建模的主要方法 19 3.2 3DSMAX游戲角色建模技術 22 3.2.1游戲發展與游戲角色 22 3.2.2 3D游戲模型的基本規范 23 3.2.3 3D游戲模型中的四邊面與三角面取舍 24 3.2.4 3DSMAX游戲角色建模的一般過程 25 3.2.5 3DSMAX游戲角色建模實例分析 27 第四章 游戲角色建模的后期處理 33 4.1渲染器分析 33 4.1.1 Mental Ray渲染器 33 4.1.2 Brazil渲染器 33 4.1.3 FinalRender渲染器 34 4.1.4 VRay渲染器 34 4.2燈光處理 35 4.2.1 燈光與影像 35 4.2.2 經典布光理論 36 4.2.3 布光順序及要點 36 4.3攝影機處理 37 4.3.1 攝影機的種類 37 4.3.2攝影機的特性 38 4.3.3 3DSMAX攝影機的常用參數設置 38 第五章 結論與展望 41 參考文獻 43 致 謝 45 第一章 緒論 1.1選題的背景和意義 隨著全球計算機圖像圖形技術的不斷發展以及人們對視覺效果需求的提高，在圖像圖形的設計領域，其設計方法發生了巨大的改變，以往依靠手工來完成的大多數設計工作，正逐步被計算機圖形圖像技術代替，特別是三維圖像及動畫技術在近年來的發展尤其迅速，它們的應用已經涉及到建筑、影視、游戲等多個行業，發揮了越來越重要的作用，充分展示了三維動畫在設計方面的強大能力。

在三維動畫設計領域，有關三維圖形的設計軟件有很多，主要包括Discreet的 3ds max、Maxon的 Cinema 4D、Alias的 Maya、Softimage/XSI以及NewTek的 Lightwave 3D，而與三維動畫有關的建模方式也成為了三維圖像軟件發展的主要方向，這些軟件在進行幾何模型建立時所采用的方式和工具并不相同。如3dsMax的建模工具使用了廣泛的多邊形建模工具組件；

Cinema 4D 中則包含了細分表面建模工具等多種工具；

Alias公司的Maya則以其非常強大的Nurbs工具聞名于世；

Lightware的建模方式是MetaNURBS。可以看出，各類軟件在建模方式上各有倚重。但是在實際的三維動畫設計過程中，由于行業或環境的不同，對所建立的幾何模型的細節要求也會不同，在三維建筑的有關動畫模型中重點對動畫精度限制較為嚴格，在影視廣告中是對動畫模型的光滑度要求比較嚴格，而在游戲角色模型中則是要求動畫模型能夠滿足游戲玩家的控制要求。因此，面對如此多的三維動畫軟件和建模工具，如何針對不同的建模需求選擇合適的三維動畫軟件和建模工具也成為了領域內研究的重要課題之一。

基于上述情形，本課題研究了在游戲領域內使用3dsmax三維動畫制作軟件進行角色建模的方法。3dsmax作為美國Autodes公司最為出色的三維動畫制作軟件，近年來已經成為全球中低端使用群體中最為流行的軟件，它不僅提供了豐富的動畫設計功能，也提供了強大的建模技術，被廣泛應用于影視、游戲等領域。使用3dsmax進行游戲角色模型的合理建造，并對其進行后期處理正是本文研究的重點。通過對本課題的研究，能夠對三維動畫研究領域的理論，特別是3dsmax的建模方面起到一定的補充作用；

同時對于提升游戲行業角色建模的實際操作上具有一定的借鑒意義。

1.2國內外研究綜述 1.2.1 國外研究綜述 1.2.1.1 國外三維動畫發展綜述 三維動畫作為電腦美術的一個分支，是建立在動畫藝術和電腦軟硬件技術發展基礎上而形成的一種相對的獨立新型的藝術形式。三維動畫在國外的早期應用出現在20世紀70年代，主要應用于軍事領域。直到70年代后期，隨著PC機的出現，計算機圖形學的快速發展，三維動畫才逐步拓展到諸如平面設計、服裝設計、建筑裝潢等領域。從20世紀80年代開始就逐步使用計算機圖形技術制作三維動畫，雖然當時大部分的三維動畫制作需要在一些大型的工作站上完成的，但卻成為后來三維動畫的發展奠定了基礎。

1995年，皮克斯的影片《玩具總動員》的上映成為進入三維動畫時代的標志，隨著該片在全世界的風靡，一些研究者開始針對在PC機上制作三維動畫進行了深入的研究。

1998年，學者戴爾森針對三維動畫的應用前景做了預測，他指出三維動畫是隨著計算機軟硬件技術的進步而產生的一項新興技術，它通過借助專用的軟件在計算機建立起了一個虛擬的世界，設計師們只要在這個虛擬的世界中按照要表現的對象的形狀尺寸建立模型以及場景，再根據要求設定模型的運動軌跡及一些動畫參數，就能生成美輪美奐的畫面。三維動畫技術的這種模擬真實物體的方式使其迅速風靡全球，并由于其精確性、真實性和無限可操作性的特點，必將在影視、軍事、娛樂、醫學等多個行業被廣泛應用。

2002年，學者泰諾在研究了著名的Maya及3dsmax三維動畫制作軟件之后，指出隨著上世紀90年代后期大型三維動畫軟件的出現，不僅成為了3D發展史上的一個個里程碑，同時也推動了三維動畫應用領域的不斷拓展，并且隨著這些軟件功能的不斷強化，三維動畫的制作變得更加容易。

2009年，美國電影制片人喬里布爾針對2004年以來美國三維動畫電影的發展情況做了如下評述：三維動畫獨特的美學特征，以及三維動畫與二維動畫在藝術表現力上的區別，使得三維動畫影片在2004年后的美國出現了新的潮流，美國動畫業者們只花了幾年時間就把三維動畫的潮流推向了全世界，他們輕松地把三維動畫將是世界動畫發展之趨勢這個概念普及到地球上每個能看到美國動畫電影的角落。

1.2.1.2 國外3D軟件應用研究 三維動畫發展到如今，各種各樣的三維動畫制作軟件在世界上已經出現了很多，這些制作軟件針對不同的表現內容，其側重點有所不同，換句話說，3D軟件的多樣性和專業性正是它們競爭的主要優勢。有著不同的專門軟件，多樣性、專業性是3d軟件的主要特點。眾多的3D軟件，包含著各自技術特點的建模工具，比較流行的有：Patch與Surface面片、NURBS技術、多邊形建模、變形球建模等。

在國外的眾多三維軟件的使用群體中，各類三維軟件的使用情況比較均衡，分布的標準一般都是根據三維動畫制作者本身的設計需求來進行的，總得說來，國外的三維動畫軟件使用群體可分為高、中、低端三類，高端用戶對三維動畫的需求一般包括建立影視人物特效、完成數字電影以及虛擬現實技術的應用方面，這類用戶所使用的3D軟件主要有lightwave、softimage以及maya三種；

中端用戶對三維動畫的需求一般包括影視廣告制作、建筑群體表現、教學動畫、游戲角色和畫面設計等方面，這類客戶所使用的3D軟件主要有rhino、3dsmax等；

低端用戶對三維動畫的需求一般包括產品的設計、小場景的展示、建筑物個體圖等方面，這類客戶所使用的3D軟件主要有cool 3d，speedtree等。

2004年，美國學者Macocy在對Maya軟件在人物角色行走建模過程中的使用現狀進行了研究之后指出，Maya三維動畫軟件在復雜性和功能性上都比其它的三維動畫制作軟件更加強大，它具有強大的3D建模工具、動畫設計工作和燈光渲染處理，在各行業均有很廣泛的應用。文中同時對在Maya三維動畫軟件中制作人物角色行走的流程和一些相關的注意事項進行了闡述，并通過分析人物在行走過程的重要特征，詳細論述了人物角色行走動畫的制作過程，并探討了Maya技術的一些具體應用技巧。

2006年，學者Sennoca針對3dsmax三維動畫軟件的燈光進行了研究，指出3dsmax是當前實際上較為領先的圖形圖像制作和處理軟件，它的應用涉及到社會的各個領域，包括建筑、機械、動畫、影視、游戲等方面。作者針對3dsmax中燈光的程序設置、顏色、特效，并結合自身在攝影中的布光經驗，就舞臺美術中利用3dsmax模擬舞臺燈光效果的實踐應用進行了深入的分析。

2009年，學者wade就3dsmax軟件在美術教學領域的應用進行了研究，他在簡述了3dsmax軟件及其在美術設計中的應用理論的基礎上，通過自身實際操作，結合本人的教學實踐，對3dsmax軟件在美術教學領域的主要應用方式和操作技法進行了探討。

1.2.2 國內研究綜述 與國外相比，國內的三維動畫技術發展要相對晚一點，盡管近年來國內的三維動畫水平直線上升，但在很多具體的使用技巧與藝術表現方式上同國外的水平依舊存在一定差距。在3D軟件的使用方面，國內的主流用戶一般都是以AutoDesk公司的3dsMax及Alias公司的Maya為主，有少許群體也使用如lightwave、softimage等。具體來說，國內的使用者使用maya主要完成影視動畫的制作，使用3dsmax來完成影視廣告包裝、建筑動畫設計、網絡游戲角色、虛擬現實技術等，尤其是3dsmax已經成為了當今國內用戶最多的三維動面軟件，也是銷量最多的建模軟件。近年來，國內不少學者針對3dsmax三維動畫制作軟件都進行了深入研究，比較有代表性的如下：

2000年，學者閻偉在《3dsmax與AutoCAD結合進行三維技術建模及動畫制作方法》一文中指出3dsmax是一個將三維建模與動畫制完美融合為一體的功能十分強大的三維動畫制作軟件,而autocad是當今世界上使用最廣的圖形軟件包，而且也具有三維制作功能。在此基礎上，文中分析了3dsmax與 autocad結合進行三維技術建模的方法，并對兩者的特點分別進行闡述，以及各自在建模過程中的優勢與劣勢進行了分析，最后針對如何把二者充分結合起來進行三維建模的設計要點做了研究。

2002年，學者楊東超，徐凱等人在《利用3dsmax實現擬人機器人動畫仿真》一文中指出三維動畫的良好效果能夠為擬人機器人的步態規劃和運動學分析多個方面的研究工作提供形象逼真的可視化效果，在當前多個能夠實現動畫仿真的制作軟件中，3dsmax具有模型逼真、操作方便、易于改變等許多優勢，因此文章中重點分析了如何利用3DSMAX實現擬人機器人動畫仿真以及使用這種方法的優點。

2004年，學者翟旭峰、朱杰杰等在文章《3dsmax建模及其在虛擬現實中的應用》中指出3dsmax憑借其豐富的建模技術能夠達到對現實世界萬物的真實表現，它具有優秀的動畫表現藝術，幾乎能夠把現實和理想中的任何動畫都能完美體現，所以它在工業產品包裝、影視廣告設計、建筑圖繪制等多個方面都得到了廣泛應用，文中在對3dsmax的各種不同建模方法進行介紹的基礎上，結合具體的使用實例，分析了3dsmax在虛擬現實中的應用。

2006年，學者潘修強在《基于MultiGenCreator和3dsmax的虛擬漫游系統建模方法》一文中指出虛擬現實是近年來十分活躍的技術研究領域，該領域是以眾多地高新技術作為匯集，主要包括計算機圖像圖形技術、圖像處理與模式識別技術、人工智能技術、多傳感器技術以及高度并行的實時計算技術。在此基礎上，文章針對古村落虛擬漫游系統中的建模問題,提出了將MultiGenCreator和3DSMAX兩種建模軟件相結合進行建模的具體方法，并保證了模型的逼真度和漫游系統的整體運行效率。

2009年，學者李凌在《基于3DSMAX腳本語言及其實踐的研究》一文中就計算機繪圖的兩種方式，即手繪方式和編程方式進行了研究。文中進一步提出根據圖形的復雜程度，可自由選擇繪圖方式，并重點介紹了3dsmax三維動畫制作軟件的結構，討論鼠標繪圖和MAXScript腳本語言編程繪圖的主要區別，之后深入探索了腳本語言編程的具體方法，之后給出實例驗證了程序的正確性。

2010年，學者高文勝等人在《三維動畫實用技術》一書中以Maya基礎建模和3ds Max動畫設計為基礎，采用案例化的形式，循序漸進地對Maya三維軟件進行了詳細的介紹，同時解釋了Maya使用者在實踐過程中遇到的問題；

同時，書中針對3dsmax三維動畫的相關知識進行了深入的闡述，并以動物飛舞動畫、文字特效動畫、產品廣告動畫和廣告片頭動畫等方面的動畫實例做了詳細講解。

2011年，學者金秀蘭等人在《如何建立游戲角色仿真人臉》一文中指出，在游戲角色的人物造型中，設計并建立仿真的人臉是每一個三維動畫軟件使用者的主要目標之一。文中指出要獲得真實和自然的仿真人臉作品，必須做好多步工作，主要包括有資料的收集、模型的規劃、紋理的繪制和最后的渲染等等，文中詳細講解并研究了建模的過程，重點針對如何使用Maya三維動畫制作軟件進行人臉模型的建立，對具體的工作流程、建模的不同方法、拓補結構和常見的錯誤等方面進行了詳細分析。

1.2.3 研究評述 自三維動畫問世以來，伴隨著三維動畫制作軟件的出現，三維動畫的制作朝著越來越強大、越來越簡單的方向發展。可以看出，近年來國內外眾多學者針對三維動畫制作方面的研究涉及到了各個方面，前人的研究為后人的進一步應用提供了巨大的參考價值和借鑒意義，尤其是國內學者針對3dsmax軟件的研究更是豐富多彩，這與3dsmax軟件在我國擁有大量的使用群體有關，但是，3dsmax軟件作為游戲行業內使用較多的建模軟件之一，國內學者針對該方面角色建模方法的研究卻較為有限，無法形成體系。本文正是從這一角度出發，對3dsmax在游戲角色建模中的應用進行研究，以此來補充國內研究者對3dsmax在游戲領域內的應用理論和方法。

1.3研究主要內容和研究方法 1.3.1 研究主要內容 本課題的研究，主要從3dsmax在游戲角色建模中的應用進行研究，具體內容分為以下幾部分：

第一部分 緒論。首先闡述了課題研究的背景和意義，在此基礎上對國內外三維動畫領域的相關研究進行了綜述，最后指出了本文研究的主要內容和方法。

第二部分 相關理論。本部分首先從三維動畫的基礎概念及基本原理出發，對三維動畫在游戲中的應用進行分析；

之后對3dsmax三維動畫制作軟件進行了全面介紹，最后指出三維建模的基礎知識。

第三部分 3dsmax游戲角色建模的技術分析。首先對3dsmax的建模方式進行闡述，之后對游戲中的角色模型規范進行了分析，最后重點對3dsmax在游戲角色建模中的理論和方法進行了研究。

第四部分 游戲角色建模的后期處理。主要針對在建模完成后的后期技術進行具體分析，包括標準渲染、燈光、攝影機等，協助3dsmax角色建模的整體完成。

第五部分 結論與展望。首先對全文進行總結，并指出課題研究可能存在的不足，最后對游戲領域的角色建模的發展趨勢進行了展望。

1.3.2 研究方法 為完成本課題，采取了以下一些研究方法和方案：

一是文獻研究法。通過對國內外大量有關3dsmax三維動畫技術文獻的研究，更加深入的了解了國內外三維動畫技術的發展和現狀，為后文分析奠定了基礎。

二是實例研究法：全文在分析3dsmax游戲角色建模的過程中，使用了一些具體的實例進行分析，有助于課題能夠直觀、形象地呈現給讀者。

三是歸納總結法：文中通過對3dsmax三維制作軟件多種建模方式的研究及分析，歸納總結出適合游戲角色建模的方式，并通過這種方式來完成具體的建模。

第二章 三維動畫及其建模 2.1 動畫及三維動畫 2.1.1 動畫的基本概念 顧名思義，動畫是基于運動的影像。理論界給予動畫的定義如下：動畫是通過技術手段完成以一定速率對一系列畫面進行連續播放的一種藝術，動畫利用的是人們的視覺暫留特點，和電影的原理類似，從視覺上給人們造成流暢且不間斷的變化影像效果[1]。

實際上，動畫屬于幻想藝術，它比靜態畫面更容易表達人們的某些情感，甚至把人們無法從現實看到的畫面轉變為能夠肉眼直接觀察到的影像，從而擴展了人類的創造空間和想象空間[1]，這使得動畫的應用在當今社會日趨廣泛。動畫的制作必須具有創造性，而且是極具嚴謹性質的，其制作的過程需要一整套非常科學、明確、完善的分工體系以及和創作流程，需要從設計者、技術人、管理者等眾多人員的角度，進行有機、統一的管理，才能夠保證動畫制作以高效、流暢的方式完成。

2.1.2 三維動畫的基本概念 三維動畫是動畫的一個分支，常常被稱為3D動畫[1]，具體是指在三維空間中進行制作的動畫，這個三維空間可以是真實的三維空間，也可是虛擬的三維空間，三維動畫是隨著計算機技術的不斷發展而產生的一種動畫技術，因此也使得通常人們所指的三維動畫是利用計算機軟件制作的三維動畫。實際上，無論是計算機的三維動畫還是傳統的手工制作的動畫，都是通過三維的世界，在其中按照想要表現的對象的形狀、尺寸進行模型的建立，以及場景的建立，然后再根據要實現對象的動畫特征，完成其運動軌跡、攝影機運動等[1]。只不過在基于計算機技術的三維動畫中，其制作過程中的場景、角色、燈光和攝像機等都是虛擬化的。

三維動畫的制作同樣需要把技術和藝術進行充分結合，一方面需要在技術上充分體現創意的特點，另一方面需要利用計算機技術在動畫色調、構圖、鏡頭組接、節奏等方面進行藝術的創造，由于三維動畫中增加了較強的時間和空間的概念，所以在其制作過程中需要更多的按照影視藝術的規律來進行。

2.2 三維動畫特點及應用 2.2.1 三維動畫的特點 三維動畫的快速發展離不開計算機技術的發展，從計算機軟硬件結合的角度來看待三維動畫，與傳統的平面動畫相比，可以發現其明顯的一些特點，概括如下：

一是三維動畫具有更強的感染力和表現力。三維動畫依托計算機技術，能夠達到依據想象進行創作的目的，非常適宜表現真實物體，而且具有比平面動畫更強的感染力和整體表現力，同時，畫面表現力不會被傳統的攝影設備所限制，如在很多三維動畫的廣告作品中，設計者設計一些沒有生命力的物體根據音樂可以翩翩起舞，能夠將觀看者帶入到超越現實的境界中，起到強烈的表現作用，從而喚醒人們的聯想。

二是三維動畫具有超越性。三維動畫除了具有更加真實生動的表現特點之外，還具有很強的超越性，它可以構造在現實世界中根本無法創造一些場景及運動，甚至是相悖的形狀等，如在三維動畫的光線中，可以任意地設計想象中的光源形狀，圖形光源、流水光源，而且根據光源還能夠建立任意的折射、反射等，從而能夠達到一些超越現實的效果。

三是三維動畫具有更高的藝術效果。通過三維動畫軟件，能夠達到對現有圖形及圖像的有效利用，所制作的很多視覺藝術效果是以往編輯機等無法實現的，例如制作的很多分形圖像，都具有極高的藝術效果，而且還包含復雜漂亮的自相似結構，這些只需要經過三維動畫軟件的精細加工，就可以出現更多的藝術效果，這不是普通的特技效果能夠比擬的[2]。

四是三維動畫具有一定的復雜性。三維動畫技術發展到當今階段，是在不斷與各類學科充分融合的基礎上進行的，這樣才能為電腦、電視等視頻畫面提供更為豐富精彩的內容，與三維動畫能夠充分結合的技術和學科可以包括激光技術、CT掃描技術、數學、物理學等。

2.2.2 三維動畫的應用領域 隨著三維動畫技術的快速發展，三維動畫憑借上述優秀的特點已經越來越被人們所依賴，它所應用的領域已經非常廣泛，無論是簡單的幾何模型還是復雜的人物模型、藝術品模型等方面，三維動畫都能夠依靠其強大的視覺效果和功能得以實現，歸納起來，三維動畫技術的應用領域主要有如下幾個方面：

一是在建筑領域的應用。現階段，三維動畫技術在建筑領域應用比較普及，從早期的單一建筑動畫到如今的多元化創意建筑動畫，三維動畫技術在建筑領域實現了跨越式的突破應用，不僅是制作技術上的提升，更是創新手段的提升，如今，建筑三維動畫從腳本創作到完美的模型制作，再加上富有感染力的音樂，所制作出的三維動畫水平節節攀升，如今很多的建筑多媒體工作室能夠制作建筑漫游動畫、小區游覽動畫、樓盤三維動畫、建筑工程動畫等。

二是在城市規劃領域的應用。在很多的城市規劃中，包括道路規劃、公用設施規劃、市政規劃、形象規劃、數字化規劃等多個方面都應用了三維動畫技術，通過這種技術，能夠完美地展現各種規劃的實際效果，并給予觀看者較好的視覺享受，各種設施表現的淋漓盡致，從而增強規劃的感染力和藝術性。

三是在旅游領域的應用。旅游領域應用三維動畫技術的主要用途是在旅游資源的開發、景點的宣傳、旅游點地貌展現、景區綠化等方面，使用三維動畫技術對景區景點進行表現，其效果具有形象、立體、生動的特點，是普通的效果圖無法比擬的，此外，三維動畫技術在旅游景區的植物模型技術上也有了較為成功的技術和手法，制作出的植物更加逼真，使得旅游景點的植被規劃更為直觀。

四是在產品展示領域的應用。三維動畫技術在工業產品方面應用非常廣泛，如很多的汽車動畫、輪船動畫、艦艇動畫、飛船動畫、通訊設備動畫、監控設備動畫等，此外在一些機械產品方面，包括機械部件動畫、鉆井設備動畫、發動機模擬動畫；

產品生產流程動畫等方面[2]。

五是在影視廣告領域的應用。三維動畫廣告是目前廣告業普遍采取的一種表現方式，很多廣告中使用的一些動態特效都是利用三維動畫來完成的，將三維動畫技術在廣告領域中更好的應用，將有助于為各行各業的廣告創造更多地商業價值。在影視方面，當前的三維動畫技術已經涉及到影視前期拍攝、特技效果、后期合成等多個方面，三維動畫技術不僅大幅度擴展了影視拍攝時候的物理局限性，而且獲得了更大的視覺效果，在一定程度上降低了由于影視實拍所帶來的成本。在一些專業地制作影視動畫的計算機設備支持下，影視當中的三維動畫從簡單特效到復雜場景都能表現地非常完美。

六是在游戲領域的應用。在經歷了二維技術枯燥的游戲畫面之后，三維動畫技術在游戲領域得到了快速的發展，基于三維動畫的游戲已經占據了大量的游戲市場，在游戲領域中，運用三維技術進行片頭動畫的制作，包括游戲宣傳片片頭，游戲片頭等；

以及進行游戲角色的制作等，如經典的網絡游戲《魔獸世界》的片頭及其游戲角色中就大量使用了三維動畫技術。

2.3 三維動畫制作的一般過程 三維動畫的制作有其固定的流程，可以將這些流程劃分為三個階段，分別為前期制作階段、動畫制作階段、后期處理階段。

首先是前期制作階段。前期制作階段主要是指在使用三維動畫軟件進行制作之前，針對三維動畫的整體進行規劃與設計的一個過程，可以包括有背景創作、劇本創作、造型的設計以及場景的設計等。進行前期制作的主要目的是要將一些文字的東西進行視覺化，從而具備從視覺角度進行創作的可能，達到體現三維動畫創作的設想和藝術效果的目的。在前期制作階段主要采取的方式可以是圖片與文字結合的方式，所表達的內容有運動方式、光影構圖、時間控制、音效音樂等[2]，其中特別注意的是在造型設計環節，應對三維動畫所涉及的人物造型、物件造型等按照顏色的設計要求進行，如角色的外形與動作、可通過轉面圖、分解圖、比例圖來實現。旨在 要突出造型的明顯特征，并使其運動符合一般規律。

其次是動畫制作階段。動畫制作階段是三維動畫技術中最為重要的階段，也是其核心階段，主要是根據前期的制作和設計，使用計算機三維動畫軟件中相應的工具和技術，進行動畫片段的制作，其關鍵的流程包含有：建模、材質、燈光、動畫、攝影機、渲染等，這幾乎是所有三維動畫制作所必須的。建模的概念是三維動畫的設計者根據先前的造型設計，利用專業的建模軟件在計算機中進行角色模型的具體繪制的過程，這是大部分三維動畫中最重要的工作，也是最復雜的工作之一，所有在三維動畫中出現在場景中的物體都需要進行建模，建模的關鍵點在于其創意，而核心點則是構思，完美的三維建模并不在于其精確性，而更多地在于其藝術性[3]。材質即材料的質地，是在建模的基礎上，對模型進行表面特性的賦予，從而表現出物體的特點，如顏色、粗糙程度等。燈光的概念是在三維動畫中盡可能地模擬自然界的基本光線類型，燈光一般包括有泛光燈和方向燈，主要作用是對場景照明和增加效果的作用。動畫，是指的根據一些動作設計，結合已經設計的造型，在三維動畫軟件中制作出多個動畫片段，從而實現造型動作的變化，這主要通過關鍵幀來實現，關鍵幀之間的過渡則是計算機來處理，如根據動畫中人物講話的方式，來進行人物口型的變化等。攝影機重點完成對其控制的過程，主要根據三維動畫軟件中攝影機工具，實現分鏡頭動畫設計的效果，要求其畫面穩定、效果流暢。渲染主要是指依據三維動畫場景的設置、以及角色的材質、燈光等，由三維動畫軟件整合為一幅完整畫面的過程，三維動畫必須經過渲染才能完成輸出[3]。

最后是后期處理。后期處理主要是根據前面所完成的設計和制作，使用非線性的編輯軟件對動畫進行編輯，從而生成最終的動畫文件。

2.4 3DSMAX軟件簡介 3DSMAX全稱為3D STUDIO MAX，它是全球第四大計算機軟件公司Autodesk公司的著名產品，也是是全球銷量最好的三維動畫及建模軟件，全球有大量的基于個人計算機平臺的專業藝術家、動畫師、廣播電視及電影特技制作者都選擇并使用了3DSMAX，該軟件被廣泛用于角色動畫、室內效果圖、游戲開發、虛擬現實等領域，獲獎無數，深受廣大使用者的歡迎。由于它不但是基于微軟windows系列操作系統的，而且其相對低廉的價格優勢，所以成為目前個人PC上最為流行的三維建模軟件[3]。目前，3DSMAX的最新版本為3DSMAX 2012，與前面的版本相比，該版本具有以下明顯的特性：

一是該版本的工作流模式更加高效，在以往版本工作流模式的基礎上，Autodesk更新了工作流模式，這使得各組之間的工作協調更加完善，效率更高，該版本在具體的實現上主要從外部體系、視圖以及現在其它程度對軟件的外部控制方面進行了改進。

二是該版本對軟件易用性方面進行了改進。新版本對原有的軟件操作界面進行了部分改進，除了基本的外觀變化之外，還增強了用戶的自定義功能、插件代碼編輯功能，同時使得主界面更加具有藝術性和交互性，達到了充分滿足用戶個性化需求的目標。

三是對軟件渲染功能的改進。實際上，對渲染功能的改進是在Autodesk公司收購了logic公司之后就一直在致力改進的方面，logic公司曾以渲染技術著稱，收購該公司后，Autodesk充分吸收了logic的先進技術，對軟件的渲染器做了重新設計，不斷連接并集成高級渲染器，產生了更好的渲染效果。

四是對動畫功能進行了改善，在前面幾個版本內置了制作角色動畫的功能的基礎上，3DSMAX 2012又增加了大量的第三方內置程序，如Discreet公司開發的Studio程序，為軟件提供了一些角色動畫及群組動畫的拓展方案，大幅度地促進了動畫視覺效果。

總之，3DSMAX作為全球最為出色的三維動畫制作軟件之一，不僅為使用者提供了基于微軟Windows平臺的動畫制作、三維建模等功能，而且為圖像處理技術的簡化作出了巨大的貢獻。

2.5三維建模及其重要性 如今的時代，我們生活的任何環境，幾乎都離不開數字化的概念，數字化帶動了三維動畫技術的發展，日常生活中的影視廣告、網絡游戲、海報雜志等都在很大程度上受到了三維動畫的影響，并或多或少對其進行了應用。盡管三維動畫技術的發展時間很短，但其影響卻越來越重要。在三維動畫制作中，建模過程是最為重要的階段，因為建模所生成的模型不但是材質的載體，而且也是后期處理的主要對象，三維模型是整個三維動畫的主人。一個三維動畫的完美與否，效果優劣，都與三維建模有著必然的聯系，如在一些電影特技中，很多特效是建立在對人物進行三維建模的基礎上的，幾乎所有的三維動畫應用，都離不開三維動畫中的模型，模型通過三維建模來完成，三維建模已經成為了人們日常生活中不斷接觸的事物之一，無論是影視領域還是游戲領域，都充斥著依靠三維建模得到的三維模型。目前比較流行的單機游戲反恐精英、極品飛車等都大量應用了三維建模，這些游戲對三維動畫建模技術的應用，不僅受到了廣大游戲愛好者的追捧，也造就了很多巨大的游戲產業，如暴雪公司、盛大游戲公司等。下圖2-1為游戲反恐精英的截圖：

圖2-1 游戲《反恐精英》截圖 可以看出，三維建模不僅是三維動畫制作者的藝術創作基礎，同時也是影響三維動畫最終效果的因素。目前，在大量的領域都使用了三維動畫制作軟件，三維建模的方法已經越來越接近普通大眾的生活，那么，如何使用合適的建模軟件，并按照成熟的建模方法，把握三維動畫中需要表現的模型的特征與要求而進行合理快速地建模就顯得異常重要了。

第三章 游戲角色建模的技術分析 3DSMAX軟件之所以風靡全球，除了與其能夠運用于微軟的windows操作系統之外，還得益于軟件具有強大的三維建模功能。三維動畫設計師使用3DSMAX，可以很輕松地進行產品模型、人物模型的設計，無論從電影特技、建筑裝潢，還是游戲開發、教學演示等方面，3DSMAX的三維建模技術都另使用者癡迷。

3.1 3DSMAX建模方法分析 3.1.1 3DSMAX建模的主要特點 3dsmax軟件的建模具有以下幾大特點：

一是3dsmax擁有靈活多樣的建模方法，針對一個動畫中的物件，軟件可以使用不同的建模方法進行建模，沒有多余的限制，非常靈活且自由。

二是使用3dsmax進行建模后，模型主要分為兩種形態，即參數類形態和自由修改類形態，參數類形態能夠向自由修改類形態塌陷，但自由修改類形態無法轉換為參數類形態。

三是3dsmax的建模具有堆棧式的修改模式，在3dsmax中，任何自行建立的或者由其它方式導入的對象都能夠為其加上編輯器，而且編輯據是堆棧式的，可以隨意進行疊加和位置更換。

四是3dsmax能夠進行子對象的修改，主要是指在軟件中可以把一個多邊形物體作為父對象，而把這個父對象的點、邊、界、面與元素作為子對象，能夠通過修改父對象，甚至是子對象來達到期望的效果。

3.1.2 3DSMAX建模的主要方法 前文說過，在3dsmax中，擁有多種建模方法，主要有多邊形建模、面片建模和非均勻有理B樣條建模[4]，現將這三種方法進行具體分析。

3.1.2.1 多邊形建模 多邊形建模是3dsmax最基本的建模方法之一，也是歷史最為悠久的，應用最廣泛的建模方法。眾所周知，日常生活中在屏幕上看到的幾何圖形都是由被稱為“面”的許多相互連接的小三角形組成，每個“面”有不同的尺寸和方向，通過排列這些面，可以用非常簡單的三維模型建立起非常復雜的三維模型。多邊形建模就是基于這樣一個原理，通過改變面的尺寸和方向，便可以制成彎曲，扭轉等簡單的動畫或更復雜的動畫，并且通過增加更多的細節，會使模型更加具體化。

多邊形建模的主要步驟是先進行幾何體的初步創建，然后根據具體需求運用編輯器進行幾何體的形狀調整，也可以通過使用布爾運算，曲面片造型組合的方式來進行對象的構建。多邊形模型的構造實質是一系列節點的連接，如果模型中的每一個面都與至少其他三個面共享一條邊，那末，該模型就是“閉合”的。如果模型中包括不與其他面共享邊的面，則該模型被認為是 “開放”的，日常處理的大多數都是“閉合”的，只有當你打算用另一個對象去填充開放區域時，才需要一個開放的模型。

使用多邊形可以為任何事物建模，事實上，沒有多少事物不能使用多邊形建模，通過使用足夠的細節，你可以創建任何表面，其中有些模型，更適合于用多邊形方法建立，例如趨于正方形的模型使用多邊形建模是最有效的。建筑模型是最常見的多邊形建模。由于許多物體都有角，如窗，墻，門等，因而用多邊形建模最合適，也就是說，多邊形建模一般適應于創建一些形狀較為規則、沒有曲面的模型，其主要特點是建模方法簡單，且非常快速；

但是，多邊形建模方法也有它的不足，當表現細節過多時，會隨著面數的增加，軟件的性能也會顯著下降。

如下圖3-1所示為使用多邊形建模方式建立的模型。

圖3-1 使用多邊形建模方式建立的模型 3.1.2.2 面片建模 面片是Bezier（貝塞爾）面片的簡稱，是3dsmax軟件提供的又一種表面建模的方法。軟件中的面片并非通過面來進行構造，而是利用邊界進行的，也就是說邊界的位置和方向實際上決定了面片的具體形式，在3dsmax軟件中，能夠創建兩種類型的面片，分別為四邊形面片與三角形面片，這兩種面片類型都是基于Bezier曲線，在編輯對象時會產生不同的效果，三角形面片只影響共享邊界的頂點，不影響對角頂點的表面，因此當彎曲對象時其邊界較銳利，能夠形成明顯的褶皺；

而四邊形面片在編輯時，對角的節點也相互影響，能夠產生較為平滑的表面。如下圖3-2為兩種不同的面片：

圖3-2 四邊形面片與三角形面片 典型的Bezier曲線使用四個頂點來控制和生成曲線，曲線經過第一個點和最后一個點，以及中間的兩個控制點決定了曲線的彎曲方式，面片模型中的頂點是Bezier曲線通過的端點，頂點是對象表面的一部分，格子上的矢量手柄定義樣條曲線的其他兩個控制點，面片實際上就是由使用Bezier曲線控制的樣條曲線所組成的面，可以通過移動節點和矢量手柄來編輯這個面。Bezier曲線的頂點有兩種編輯狀態，分別為“共面”和“角點”。選擇一個頂點，在該頂點上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“共面”命令。這時移動所選節點上的一個矢量手柄，其它矢量手柄也跟著移動。如果在快捷菜單中選擇“角點”命令，則移動一個矢量手柄時其它矢量手柄將不受影響。

面片建模方式的最大優點是用較少的細節表示出很光滑，更與輪廓相符的形狀，它的不足是應用面片編輯器可以將多邊形對象轉換成面片表面，這樣一來可以將多邊形網格變成一個具有許多節蹼的大的面片。除了最簡單的多邊形網格，這種方法在大多數情況下都是不適用的。

3.1.2.3 非均勻有理B樣條曲線建模 非均勻有理B樣條曲線建模又被稱為NURBS建模，它是基于計算機圖形學的一個概念，NURBS建模是近年來三維動畫設計者們使用最多的建模方法之一，作為最流行的建模技術，NURBS方法不僅擅長于光滑表面，也適合于尖銳的邊，在很多領域都可以使用NURBS建模方法創建它們的三維模型，從電影角色到工業汽車模型都能夠進行使用，NURBS建模方法允許創建可以被渲染但并不一定必須在視口現實的復雜細節，這意味著NURBS表面的構造和編輯都是非常簡單的。NURBS表面是由一系列曲線和控制點確定的，編輯能力根據使用的表面或曲線的類型而有所不同，NURBS曲線可以由定位點或CV確定，定位點和節點類似，它位于曲線上，并直接控制著曲線的形狀。曲面能充當NURBS表面的構件，但也能夠象面片那樣更直接的建立NURBS表面，可以建立定位點表面或CV表面，具體使用哪一種方法取決于設計者喜歡怎樣去建模。

毫無疑問，凡是能夠想象出來的東西都可以使用NURBS方法為其進行建模，NURBS方法最主要的優點是它具有多邊形方法的建模及編輯的靈活性，而且具有很強的逼真效果，這是其余建模方法無法比擬的，它不依賴于復雜的網格來細化表面，基于這個特點，在建模時可以使用曲線來定義表面，這些表面在視口中看起來細節較少，但在渲染時卻有更高層次的復雜度，許多動畫設計者使用NURBS來建立人物角色，這主要是因為NURBS方法可以提供光滑的更接近輪廓的表面，并使網格保持相對較低的細節。但是，NURBS方法也具有明顯的缺點：由于NURBS建模需要使用曲面片作為最基本的建模單元，這使得此種建模方法幾乎無法制作一些拓撲結構比較復雜的模型，這是因為NURBS曲面僅有幾種拓撲結構造成的；

此外，如果所建立的模型較為復雜，使用NURBS建模會使得模型控制點增加很大，非常難于控制。

3.2 3DSMAX游戲角色建模技術 3.2.1游戲發展與游戲角色 就游戲本身而言，是現實社會中人的精神需求的一種產物，但是，隨著社會的不斷發展和游戲的持續改變，游戲已經讓人們產生了一種共鳴的意識，人們開始發現，游戲不僅僅是一門娛樂的藝術，它已經成為很多人為之拼搏，以求生存的一種手段和途徑。時到如今，游戲作為一種產業，在很多國家都獲得了巨大的發展，如在日本和韓國，巨大的游戲產業鏈帶動了國家經濟的發展，甚至是一些韓國的游戲玩家通過游戲一夜之間成為人人皆知的明星。游戲的快速發展，創造了藝術，同時也締造了文明，它使用一些人類生活片段的再現方式，對生活進行了模擬，通過創造一種虛擬的世界，讓游戲者置身其中，進行自主生活、發展和決策，并通過反復的練習與操作獲得某種在虛擬世界中生存的能力。在這種虛擬生活中，游戲賦予了游戲者更多的創造機會和想象力，甚至是非常理想的未來。

鑒于游戲產業的發展，很多專業人士開始進入到游戲開發領域，然而，模仿者、跟進者甚多，使得國內外很多游戲的風格、畫面非常雷同，這使得大量游戲再給游戲者帶來視覺疲勞的同時，也無法獲得有效的游戲市場，想要改變這種局面，游戲就必須進行創新，實際上，自游戲出現以來，就一直在經歷著發展與創新，特別是在游戲角色的改變方面。

世界上第一款游戲產生于1958年，由幾個研究員借助實驗室中的器材進行拼湊，其主要玩法是在示波器中顯示一個小白點在上面來回移動，可以由人進行操作控制，可以這么說，第一款游戲中的角色主要就是那一個小白點。

上世紀80年代，游戲開始進行商業化運作，很多小游戲產生并風靡全球，但是，這些小游戲僅僅依靠程序開發者的上百行代碼就能夠完成，游戲角色也僅存于代碼之中，而沒有考慮游戲者的感官視覺，對于游戲角色的美化更是無從談起。漸漸地，游戲者開始對這些簡單的游戲產生了厭倦，并開始追求那些更富有美感的游戲畫面，于是開始促使游戲開發者逐步對游戲的內容和畫面進行了極大的豐富，此時，由日本率先推出的紅白機游戲《超級瑪麗》等出現，成為永恒的經典。隨后2D技術逐步發展，2D游戲開始占據主流市場，這類游戲除了在游戲內容上有了巨大的進步之外，在游戲角色的設置上也更加豐富，不再只局限于單一的游戲角色，并在角色造型上開始朝著優美、逼真的方向發展。

實際上，從上世紀80年代開始，隨著圖形技術逐漸發展，圖形顏色和分辨率不斷提高，3D技術也開始發展，但還無法在游戲中廣泛應用，于是許多游戲開發者開始使用2D技術來模擬3D視覺，如在一些游戲中，通過技術實現場景中樹木和山體的移動速度不同，來給游戲者造成遠近層次的感覺，從而產生3D的感覺。到上世紀90年代后期，3D技術逐漸發展成熟，而且隨著電腦硬件性能的提高，3D游戲開始出現，如基于render技術的網絡游戲《天堂》，在該游戲中，開發者使用三維軟件進行游戲模型的構建，然后使用render對圖像進行著色，能夠達到視覺效果非常地良好。

此后，3D技術不斷發展，游戲市場中全3D游戲，以及2D與3D技術相結合的游戲成為主流，這些借助3D技術的游戲具有更多的可玩性，如可以實現角色在游戲中的自由移動與旋轉，游戲場景之中的各種角色都可以有自己特有的動作，從視覺上達到了讓游戲者身臨其境的感覺，并能夠讓自身更好地融入到游戲當中的虛擬環境中，享受這個虛擬世界帶來的樂趣，達到了游戲的目的 3.2.2 3D游戲模型的基本規范 在3D游戲模型中，最基礎的東西叫做面，一般來說，游戲模型的面數都是基于三角面的，而通常在一些三維軟件中所使用的計算的面數都是四邊面的，從理論將，每個四邊面都等于兩個三角面，但這并非說每個游戲中的模型的面數都是由在三維軟件中看到的面數進行計算得到的，因為在很多游戲模型中，一些三角面的結構比四邊面的邊還要大，這導致直接的計算會產生誤差，當然，我們可以利用3DSMAX，進行簡單的塌陷為就可以了。

游戲角色模型的面數并不是固定的，對于不同的游戲角色，面數不同，對于不同的游戲引擎，游戲角色的面數也不同，如在一些格斗類游戲中通常比動作游戲的面數要多，原因是格斗游戲一般以兩個角色的畫面出現，而在動作游戲中的人物角色就很多了，尤其是現在的一些網絡游戲中，同一個畫面中出現的角色數量少則十幾個，多則上百個，這使得游戲模型在建立時必須考慮到玩家的游戲效果和硬件承受能力，因此，在角色很多的游戲畫面中，角色的面數通常都較少，同時存在有比例分配，如在網絡游戲里的主角的面數會比配角要多，而對于一些較為特殊的NPC，如BOSS，則其面數一般比主角還要多，因為在網絡游戲中，一個游戲角色的面數并不是根據角色的重要性來決定的，而是根據同一畫面中所出現的角色個數來決定的，在有BOSS出場的畫面中，通常只有主角和BOSS兩個角色，這就是 boss有很多面的原因。此外，很多游戲會為主角設計很多套不同的模型，這些模型可以應用在不同的場合，模型的面數由多到少各不相同，在一些特寫放大的鏡頭中，一般會使用面數較多的主角模型。

總之，對3D游戲模型而言，面數非常重要，但并不是說面數越少越好，因為每個角色需要多少面都是由游戲策劃和程序員通過計算得出來的，必須在游戲模型建立時有效利用當前的資源，按照游戲設計和規劃所要求的角色面數進行游戲建模，在處理面數的問題上，為角色建模經常會使用到SMOOTH方法，即讓表面光滑組的意思，也就是對多邊形建模的顯示方式進行平滑處理，達到不增加角色面數的目的。

根據上述面數的一些要求，以下總結出游戲模型應滿足的一些基本規范，因對于不同的游戲引擎所需要滿足的一些規范不全相同，故下面提及的為一些通用的規范。

一是避免空點，具體而言就是指在游戲建模時應避免所建立的模型中只有點卻不存在面，造成這種情況的原因通常是由于在軟件中的誤操作或復制多余的操作。

二是模型需要閉合，模型由各種幾何體構成，在建立完成時不應該有開放的幾何體，而應該都進行閉合。

三是避免模型中存在多余的面，前文說到，模型面數的多少影響游戲的性能，因此在建模是要避免多余或者重復的面。

四是避免過分尖銳的點，尖銳的點是指在游戲模型中的一些尖端位置，盡量不要使用單獨的點，而使用較小的面來表示。

五是盡量減少模型部件之間的穿插，在游戲模型建立過程中，要盡量把各個部件做成單獨的一個物件，避免部件之間的穿插，從而達到加快運算速度和加載速度的目的。

3.2.3 3D游戲模型中的四邊面與三角面取舍 在任何的3D游戲模型中，無論是采取四邊面還是三角面，其最終的目的是為了提升游戲性能，讓游戲模型在各種游戲畫面中能夠快速、穩定地運行，達到畫面流暢、圓潤自如的效果，這實際上是游戲者對游戲運行的可行性的一種潛在需求。很多游戲模型的制作過程中，由于游戲引擎和所運行的計算機設備的限制，導致游戲的畫面效果不具備能夠達到影視欣賞的畫面逼真度，如何能夠在當前的條件下，盡可能讓游戲畫面和模型達到相對真實的效果，是每個游戲設計者都在潛心研究的問題，這個問題就涉及到游戲中的四邊面和三角面的應用 在3dsmax進行游戲模型的創建過程中，不管是采取什么樣的建模方式，對游戲模型的面的具體要求都與游戲的種類和所顯示的場景有一定的關系。實際上，對于計算機程序的具體運算過程而言，不管四邊面還是三角面，都是只對三角面進行計算，也就是說，在畫面中以四邊面顯示的地方，在3dsmax中計算依然按照三角面進行，也就是把一個四邊面分成2個三角面進行計算。

從游戲模型制作的角度來講，制作一個四邊面要比畫兩個三角面更快。同時在建模過程中，模型還涉及到是用實線的方式顯示還是虛線方式顯示，在實線與虛線方式選擇時，應該明確所有的虛線顯示的方式能夠根據需求隨時改變為實線顯示的方式。此外，在游戲模型的運算速度方面，四邊面中的線條顯示方向對速度有直接影響，同向一致的運算速度要比異向不一致的速度快許多。

從游戲表現性方面來講，通常來說使用四邊面來制作的模型結構更加趨于完美，特別是在大型的3D網絡游戲中，游戲者所看到的不僅僅是設計師使用3dsmax渲染的最終效果，而看到的往往是3dsmax操作界面中的那種效果，正因為如此，在一定程度上，模型中的邊越多，對模型顯示效果的表達影響越大，同時，從一些人物角色的角度來看，使用四邊面制作的方式能夠更加符合人體肌肉的表達，而使用三角面則更容易讓人物動作產生不協調的反向效果。當然不排除在一些條件下，有些模型為了較多地節儉面數，在一些網絡游戲中要求使用800面以內的游戲模型，對于這些特別要求的，設計師在進行建模時可以利用三角面來進行制作，而且比使用四邊面更加便于精確，對于那些要求800面以上的游戲模型則建議采取四邊面，它能夠讓表現更為完美，不過在具體的建模過程中，還應該結合游戲實際情況，從程序開發的角度和思維出發，進行思考，在解決好游戲模型美感問題的同時，也要處理好游戲模型在游戲中的可操作性，而不能只為了片面減少面數，采取不合適的方式。

3.2.4 3DSMAX游戲角色建模的一般過程 建模是任何三維動畫制作的關鍵，也是整個三維游戲開發流程中所涉及的一切場景和動畫的基礎，如果在三維游戲中沒有模型，就如同在拍影視劇過程中沒有演員與相關的道具一樣，由此可見建模在整個三維游戲制作中的重要作用。3ds max因其具有強大的游戲建模功能,而且還兼具了多種方式的建模工具，使得在不同的游戲場合可以采取不同的建模方法，所以使用3dsmax進行游戲角色建模應用非常廣泛。一般來說，3dsmax進行游戲角色建模總體的思路為：首先進行物體的結構和行為分析，之后根據實際情況選擇合適的建模方法，最后是對每個部分的網格拓撲結構進行確定。由此可以得出3dsmax游戲角色建模的流程圖如下3-3所示：

游戲角色設計 分析結構特征 選擇建模方法 進行模型制作 規則物體 不規則物體 多邊形建模 NURBS建模 圖3-3 游戲角色建模流程 由上圖可知，進行游戲角色建模的第一步為游戲角色設計，建模之前，游戲設計師需要為被建模的游戲角色設計一個模型，總體勾勒出模型的具體特征，為了設計一個好的游戲角色，設計師往往需要經過大量草案的設計，才能完成這一步，這是關鍵的一步。換句話說，游戲角色的建模開始于設計師的多次設計草圖，設計時通常根據設計多次的草案在他們的思維中逐漸塑造出游戲角色的整體形象，然后進一步將這種形象思維進行轉化，把二維的草案轉化為三維立體圖，為后續的使用計算機三維軟件建模奠定基礎。在這個過程中，游戲設計師進行轉換之后，還需要繼續進行大量圖紙的繪制，主要包括不同視角的圖紙，如前視圖、左視圖、右視圖、后視圖等，將其作為建模的參考。

游戲角色建模第二步為進行角色結構特征的分析。在完成前面的游戲角色設計之后，游戲設計者面前就已經有了一個非常清晰的角色造型，接下來就是為該角色模型進行必要的結構特征分析，目的是為其尋找一種合適的建模方法。在三維游戲中，物件或角色可以分為兩種，一種為規則物件，另一種為不規則物件。在一些三維軟件中，物件的形態能夠使用某些形態規則進行描述，對規則物件的描述是在物件外部有較為明顯的特點并且能夠完整準確進行再現的物件，這些物體如汽車、建筑物、普通電器等，都在自身特征方面具有比較明確的規格，可以用于批量進行生產和復制；

對不規則物件的描述為那些在具體細節上或形體上具有很大的不同，每個物件都有任意性，這些特點不可重復復制，如山巒、植物、人物等。只所以將物件進行以上兩種分類，是因為兩類物件在角色模型的具體制作上有很大差別，基于上述的分類方式，在進行三維角色模型制作時，想通過設計師的設計達到對物件的自然天成是幾乎完不成的，對于規則物件，基本上可以在三維軟件中進行標準制作，不同的人可以使用軟件作出同樣的物件模型，對這些規則物件來說，不同設計師不會因制作水平的差異而作出不同的物件，只會因為水平差異所制作的時間長短不同；

而不規則物件的制作卻沒有唯一的標準，對于如何通過軟件制作需要設計者自身對這個不規則三維物件的理解，以及設計者的設計經驗，如在游戲建模中最為典型的人物建模，一個最基本的要求是要求設計者必須具有人體解剖的知識，在建模過程中絕對不能在肌肉與骨骼方面發生基本的原則性問題，同時還要具備有美學的功底，才能使得人物的整體結構與比例達到合適的地步，人物模型看起來才會有真實感，具有逼真性。

游戲角色建模第三步為選擇建模方法。從前文的分析中可以得出，3dsmax軟件的建模方法常用的有三種，分別為多邊形建模、NURBS建模和面片建模法，在進行游戲角色建模的過程中，應根據角色的特性選擇合適的建模方式。如多邊形建模方法是基于可編輯網格的基礎上發展的，其建模流程是用基本的幾何體先完成物件的輪廓的建立，然后通過對多邊形進行編輯，進一步對模型進行細分，多邊形建模非常適合建立結構穿插關系比較復雜的一些模型，如門、窗等；

NURBS建模則是專門做曲面物件的一種建模方法，由于NURBS建模是由曲面和曲線進行定義的，所以無法使用NURBS生成有棱角的規則的邊，這也使得NURBS非常適合于對各類復雜的曲面造型和一些特殊表現效果的模型的建立，如人的面貌、皮膚等的建模,NURBS建模法無論是在對建模工具的使用技巧還是在對曲面模型的理解方面都要求設計者具有更高的技術水準，其中的主要工具包括變形、擠出、車削、倒角等。

游戲建模的第四步為制作模型，在分析游戲角色的結構和特征基礎上，并完成了對建模方法的選擇之后，就可以開始游戲角色模型的建立過程了，在這個過程中，應該按照已經選擇的不同的建模方法，逐一對每個游戲角色的不同組成部分進行建模，可以充分利用3dsmax提供的豐富工具來完成。

3.2.5 3DSMAX游戲角色建模實例分析 3DSMAX軟件之所以風靡全球，除了與其能夠運用于微軟的windows操作系統之外，還得益于軟件具有強大的三維建模功能。三維動畫設計師使用3DSMAX，可以很輕松地進行產品模型、人物模型的設計，無論從電影特技、建筑裝潢，還是游戲開發、教學演示等方面，3DSMAX的三維建模技術都另使用者癡迷。

使用3dsmax進行三維游戲角色建模，需要經歷前期準備、建模階段與后期處理等一系列的過程，每一個過程都具有非常重要的意義，這里選擇與人物模型最為接近的黑猩猩作為建模的對象，通過3dsmax來完成游戲角色的建模應用。

（1）項目展示 教師要事先做好項目模型，通過展示，激發學生的學習欲望。讓學生全面了解項目的實施目標、過程和考核評價方法，從而增強學生的學習興趣和熱情。

（2）項目分析 根據學生已有的知識和技能，指出完成該項目需要解決的哪些問題，教會學生獲取這些知識和技能的方法和途徑，為最終完成該項目做好先期準備。

序號 設計內容 方法或目的 備注 1 人物頭部結構和比例 繪出人物頭部正面、側面、半側面的參考圖 寫生或用照片 2 Polygon建模相關工其命令的掌握 老師示范傳授、學生模擬練習 3 布線 老師示范傳授、學生模擬練習 4 制作流程 老師示范傳授、學生模擬練習（3）項目實施 1 ．要在項目分析的基礎上制定項目計劃和解決相關問題，教師通過投影示范步驟和流程，學生模擬練習，老師巡回指導，引導學生解決練習中遇到的問題。（步驟很重要）流程名稱 制作人員 工作內容 開始日期 計劃完成日期 實際結束日期 日完成情況 模型 初模 精模 2 ．要填好項目進度及任務分配狀況表和各組問題討論記錄，以便于總結評估。

（五）項目評估 使用切片工具，可以在切片平面位置處執行切片操作，生成新的子對象。

（1）運行3ds max 2011，打開素材“機器人源文件.max”文件，該文件為一個機器人的頭部模型，頭部模型是以一個“油罐”擴展幾何體為基礎，使用多邊型建模方法創建的，由于最初的分段數太少，導致無法繼續進行編輯。

（2）選擇“頭部”對象，進入“頂點”子對象層，在“編輯幾何體”卷展欄內激活“切片平面”按鈕，這時會出現切片平面。

（3）在“前”視圖中移動切片平面，然后單擊“切片”按鈕，生成新的子對象。注意：在“多邊形”或“元素”子對象層級，“切片平面”只會影響選定的多邊形。

（4）關閉“切片平面”按鈕，進入“多邊型”子對象層，選擇子對象。

（5）在“編輯多邊形”卷展欄內單擊“擠出”按鈕右側的“設置”按鈕，在打開“擠出多邊形”助手界面中進行設置。

（6）在“編輯多邊形”卷展欄內單擊“倒角”按鈕右側的“設置”按鈕，在打開“倒角”助手界面，進行設置。

（7）為擠出面分配平滑組，使其產生平滑效果。

（8）激活“角度捕捉切換”按鈕，并在該按鈕上右擊，打開“柵格和捕捉設置”對話框，在“角度”參數欄中設置角度捕捉參數，然后退出該對話畫框，并激活“角度捕捉切換”按鈕。

技巧：設置捕捉角度后，能夠保證水平的平面旋轉為垂直狀態，各位網友也可以根據實際需要設置沿任意角度斜面生成子對象。

（9）進入“頂點”子對象層，激活“切片平面”按鈕，并對頂點進行調整，然后單擊“切片”按鈕，生成新的子對象。

（10）關閉“角度捕捉切換”按鈕，并移動切片平面，然后單擊“切片”按鈕，生成新的子對象。

（11）進入“多邊形”子對象層，選擇子對象。

（12）在“編輯多邊形”卷展欄內單擊“擠出”按鈕右側的“設置”按鈕，打開“擠出多邊形”助手界面，并進行設置。

（13）最后需要使用圖形合并復合對象修剪嘴部圖形，退出“頭部”對象的子對象層，進入“創建”面板下的“幾何體”次面板，在該面板內的下拉式選項欄內選擇“復合對象”選項。

提示：使用“圖形合并”可以創建包含網格對象和一個或多個圖形的復合對象。這些圖形將嵌入在網格中（會更改邊與面的模式），或從網格中消失。

（14）單擊“圖形合并”按鈕，在視圖中拾取“嘴部圖形”對象。

（15）在“操作”選項組內選擇“餅切”單選按鈕，將圖形部分剪切。

提示：使用“餅切”命令可以切去網格對象曲面外部的圖形。

技巧：如果需要對圖形部分的子對象繼續進行“擠出”、“倒角”等編輯，可以將對象轉化為多邊形對象（塌陷為多邊形對象或者添加“編輯多邊形”修改器），然后進入到“編輯多邊形”子對象層，這時圖形部分子對象直接處于被選擇狀態。

（16）現在本實例就全部完成了。

（4）實驗結果 1.項目的設計是項目教學法成功的關鍵 項目的設計要以教學的內容為依據，要按照實際工作的流程和要求，啟發學生通過舉一反三的練習，從而提高創造能力。項目的難易程度要針對學生的實際水平來確定，要有層次感，要讓不同層次的學生通過不同層次的努力，都能完成相應的項目任務。

2.項目實施過程是項目教學法的核心環節 項目確定后，要激發學生的積極性，了解完成項目所需的技術與學習方法、實施流程及考核辦法等。要充分設計好各個環節的活動，提前做好準備，并在實施項目活動中根據學生的情況靈活調整。教師要巡回指導學生，幫助學生解決問題，保障其順利完成項目。

3.總結評估是項目教學法的重要環節 項目完成后的總結評估是必不可少的重要環節。學生自己總結完成項目過程中的得失，教師要在評估中指出普遍存在的問題及解決的方法，引導學生相互學習，對學生的綜合評價會使學生的綜合能力得到提高。

第四章 游戲角色建模的后期處理 前文所述，后期處理是三維動畫制作的重要環節之一，在針對三維游戲角色的建模過程中，后期處理主要包含有渲染、燈光、攝影機等，本章將從這幾個方面以3DSMAX軟件為例重點進行剖析。

4.1渲染器分析 4.1.1 Mental Ray渲染器 Mental Ray是早期出現的重量級的渲染器之一，為德國Mental Images公司的產品。在剛推出的時候，集成在著名的3D動畫軟件Softima-ge 3D中，作為其內置的渲染引擎。正是憑借著Mental Ray高效的速度和質量，Softima-ge 3D一直在好萊鎢電影制作中作為首選的軟件。

Mental ray是一個專業的3D渲染引擎，它可以生成令人難以置信的高質量真實感圖象。現在可以在3D Studio的高性能網絡渲染中直接控制Mental ray。它在電影領域得到了廣泛的應用和認可，被認為是市場上最高級的三維渲染解決方案之一。它是一個將光線追蹤算法推向極致的產品，利用這一渲染器，設計者可以實現反射，折射，焦散，全局光照明等其他渲染器很難實現的效果。Mental ray的光線追蹤算法無與倫比，優化的非常好，在渲染大量反射，折射物體的場景，速度要比默認渲染器快30％。他在置換貼圖和運動模糊的運算速度上也遠遠快于默認渲染器。Mental ray從3dsmax6.0版本以后也被內置在了3ds max里,而從3dsmax9.0開始，Autodesk更新和優化了mental ray很多方面，一直到現在的3dsmax 2012版，可以看到很多方面的更新都是跟Mental ray有關系的，這使得mental ray在建筑制圖方面得到了很大的提升。

4.1.2 Brazil渲染器 2001年，一個名不見經傳的小公司SplutterFish在其網站發布了3dsmax的渲染插件Brazil，在公開測試版的時候，該渲染器是完全免費的，作外一個免費的渲染插件來，其渲染效果是非常驚人的，但目前的渲染速度相對來說非常慢。Brazil渲染器擁有強大的光線跟蹤的折射和反射、全局光照、散焦等功能，渲染效果極其強大。SplutterFish公司推出的Brazil渲染器雖然名氣不大，其前身卻是大名鼎鼎的Ghost渲染器，經過了很多年的開發，已經是非常成熟了。

Brazil渲染器驚人的質量卻是以非常慢的速度為代價的，用Brazil渲染圖片可以說是非常慢的過程，以目前計算機來說，用于渲染動畫還是不太現實。在第32屆國際計算機圖形圖像交流大會上，高端3D渲染軟件供應商展示他們最新版本的Brazil渲染器2.0。這個最新發行的渲染軟件展現給用戶的全新特征包括：3D motion blur、渲染時間置換、3dsmax肌理渲染支持、加強的GI特征如渲染隱蔽處（發光處、區域高光、表層下的散射等）、加強的核心性能（存儲器、CPU等）及許多其他內容。Brazil渲染器2.0的目標是成為最易操縱的高性能渲染器，保持高質量高產量，以及成為以藝術為中心的頂級CG專業人士之選。

4.1.3 FinalRender渲染器 2001年渲染器市場的另一個亮點是德國Cebas公司出品的FinalRender渲染器（簡稱為FR）。這個渲染器可謂是當前最為火紅的渲染器。其渲染效果雖然略遜色于Brazil，但由于其速度非常快，效果也很高，對于商業市場來說是非常合適的。Cebas公司一直是3dsmax的一個非常著名插件開發商，很早就以Luma(光能傳遞)、Opic（光斑效果）、Bov（體積效果）幾個插件而聞名。

Cebas公司在FR中又融合了著名的三維軟件Cinema 4D內部的快速光影渲染器的效果，把其Luma、Bov插件加入到FR中，使得FR渲染器達到前所未有的功能。相對別的渲染器來說，FR還提供了3S(次表面散射)的功能和用于卡通渲染仿真的功能，可以說是全能的渲染器。FR相對其他渲染器來說，設置比較多些，在開始入門的時候可能覺得比較難理解。但一但熟悉后，就知道它的設置很好，可以調節很多不同的細節，其實速度比BR快很多，比VR慢。

4.1.4 VRay渲染器 VRay渲染器是由chaosgroup和asgvis公司出品，簡稱為VR，在我國是由曼恒公司負責推廣的一款高質量渲染軟件。VR是目前業界最受歡迎的渲染引擎。基于VR 內核開發的有VRay for 3dsmax、Maya、Sketchup、Rhino等諸多版本，為不同領域的優秀3D建模軟件提供了高質量的圖片和動畫渲染。除此之外，VRay也可以提供單獨的渲染程序，方便使用者渲染各種圖片。

VR渲染器提供了一種特殊的材質——VrayMtl。在場景中使用該材質能夠獲得更加準確的物理照明（光能分布），更快的渲染，反射和折射參數調節更方便。使用VrayMtl，你可以應用不同的紋理貼圖，控制其反射和折射，增加凹凸貼圖和置換貼圖，強制直接全局照明計算，選擇用于材質的BRDF。

VR在3dsmax中屬于超級渲染器,擁有Raytracing（光線跟蹤）和Global Illumination(全局照明)功能，代替了3dsmax原有的Scanline render（線性掃描渲染器），VR還包括了其他增強性能的特性，包括真實的3d Motion Blur(三維運動模糊)、Micro Triangle Displacement(級細三角面置換)、Caustic(焦散)、通過VRay材質的調節完成Sub-suface scattering(次表面散射)的sss效果、和Network Distributed Rendering(網絡分布式渲染)等等。VR的特點是渲染速度快，目前很多制作公司使用它來制作游戲角色和建筑效果圖，就是看中了它速度快的優點。目前市場上有很多針對3dsmax的第三方渲染器插件，VR相對更為出色，它主要用于渲染一些特殊的效果，如次表面散射、光跡追蹤、焦散、全局照明等。

4.2燈光處理 4.2.1 燈光與影像 燈光在三維游戲角色建模中非常重要，它是控制氣氛、環境、情節推進等重要因素的關鍵。在實際生活中，大量的電影都在后期制作中使用了燈光，從而完善了三維動畫和實景融合，產生非常美麗真實的畫面。如果在游戲角色建模時只擁有一個很好的模型，但沒有使用漂亮的燈光表現，那么也是枉有好的建模技術，甚至即使沒有優秀的建模技術，但憑著強大的燈光效果也可以用很簡單的物體做出驚人的畫面。這就是為什么國外很多學者認為燈光與材質、貼圖等同等重要的原因，他們認為在某些制作中燈光更是放在最重要的位置上。

眾所周知，在現實中有光就必定有影，在十分特殊的情況下才會出現無影（比如：手術燈、十分大型的很多燈的宴會上）。在三維游戲角色建模中，由燈光產生的影子也十分重要，它可以表現深度、氣氛、環境等多種效果，但影子不可以濫用，很多光照大師都討論過影子雜亂對畫面的破壞的嚴重問題。影子的計算有兩種，包括Raytrace和ShadowMap。可以肯定地說，Raytrace是當前最好最快捷的算法，但在畫面的控制上，ShadowMap卻更好使用，如果用燈光來模擬光能傳遞，那么就沒有必要精神模擬的燈光的影子，只要使用衰減限制它的作用范圍就可以了。這樣可以減少不少的計算時間，增加效率。但如果使用ShadowMap會出現一個很嚴重的問題——不能模擬半透明物體的影子，當然可以采取一些方法來解決，如先使用燈光作為鏡頭渲染一次，然后把渲染好的畫面作為影子的貼圖。

如果要使用ShadowMap，要注意調好ShadowBias。

在3dsmax中，燈光可以用來模擬真實環境中的燈光，并可以計算出陰影。3dsmax中的燈光類型有聚光燈(Target spot)、散光燈(Omni)、平行光(Frce Dircct)等，參數設置包括光源的顏色、強度、照射角、光線的衰減以及陰影設置等。在3dsmax中有兩種渲染算法：局部照明(Local illumination)和全局照明(Globalillumination)。局部照明算法是計算每個表面如何反射和傳送光能并給定到達一平面的光線描述，這種算法可以計算出離開這個表面的光線強度、光線性質（顏色）和發散方式，簡單的渲染系統只考慮從光源發出的光能，忽略了環境中所有表面和光源的相互作用。全局照明算法（整體照明算法）是考慮了光線在物體之間光線傳遞的照明算法，3dsmax中有光影跟蹤(Ray Trac ing)和光能傳遞(Radiosity)兩種算法。光影跟蹤是一種繁復的算法，因為要計算的光照效果太多，它可以精確的模擬直接光照、陰影、鏡面反射和透明材料等全局光照特性，缺點是沒有考慮表面之間的光交換和交又漫反射所形成的間接照明．光能傳遞，又叫輻射通量度。與光線追蹤不同，光能傳遞不用確定每一焦的顏色，而是計算三維模型中各個離散點的光照強度。先把原始表面劃分成面積較小的網格，在光能輻射過程中，計算從各個網格元的分配到其他各個網格元的光線量，并保存每個網格單元的光能傳遞值。其優點是考慮了表面之問的光線交互和漫反射，缺點是需要很多的內存。要達到照片級的渲染效果，一方面可以在3dsmax中使用全局照明，另一方面可以考慮導出到其它專業的渲染軟件中。

此外，再好的游戲角色模型，如果沒有可以清晰表現其輪廓的光照則會顯的平平無奇；

簡單的模型，但如果有精彩的光照將會變得十分生動。光可以表現物體的輪廓，如果你看的那幅作品的物體前一個面和后一個面的光照一樣，那么這幅作品的光照就毀了作者辛苦的建模和材質了。要用燈光表現輪廓，就要提一下三點照明法，這是經典的光照法。

4.2.2 經典布光理論 在三維游戲角色或動畫的制作過程中，燈光的設置過程被稱作布光，雖然說一個復雜的場景由不同的設計者分別來布光會有多種不同的方案與效果，但是布光的幾個原則是所有人都會遵守的。對于三維游戲角色的建模來說，其布光過程可以參考著名而經典的布光理論----三點照明。三點照明，又稱為區域照明，一般用于較小范圍的場景照明。如果場景很大，可以把它拆分成若干個較小的區域進行布光。一般有三盞燈即可，分別為主體光、輔助光與背景光。

主體光通常用來照亮場景中的主要對象與其周圍區域，并且擔任給主體對象投影的功能，主要的明暗關系由主體光決定，包括投影的方向。主體光的任務根據需要也可以用幾盞燈光來共同完成。如主光燈在15度到30度的位置上，稱順光；

在45度到90度的位置上，稱為側光；

在90度到120度的位置上成為側逆光，主體光常用聚光燈來完成。輔助光又稱為補光，用一個聚光燈照射扇形反射面，以形成一種均勻的、非直射性的柔和光源，用它來填充陰影區以及被主體光遺漏的場景區域、調和明暗區域之間的反差，同時能形成景深與層次，而且這種廣泛均勻布光的特性使它為場景打一層底色，定義了場景的基調。由于要達到柔和照明的效果，通常輔助光的亮度只有主體光的50%-80%。背景光的作用是增加背景的亮度，從而襯托主體，并使主體對象與背景相分離。一般使用泛光燈，亮度宜暗不可太亮。

4.2.3 布光順序及要點 在三維游戲角色的建模過程匯總，布光一般按照如下順序進行：先定主體光的位置與強度；

之后決定輔助光的強度與角度；

最后再分配背景光與裝飾光，這樣產生的布光效果應該能達到主次分明，互相補充。在布光過程中，還應該把握以下幾個要點。

一是燈光宜精不宜多。過多的燈光會使得游戲角色建模過程變得雜亂無章，難以處理，顯示與渲染速度也會受到嚴重影響。所以，只有必要的燈光才能保留。另外要注意燈光投影與陰影貼圖及材質貼圖的用處，能用貼圖替代燈光的地方最好用貼圖去做。例如要表現晚上從室外觀看到的窗戶內燈火通明的效果，用自發光貼圖去做會方便得多，效果也很好，而不不要用燈光去模擬。切忌隨手布光，否則成功率將非常低。對于可有可無的燈光，要堅決不予保留。

二是燈光要體現場景的明暗分布，要有層次性，切不可把所有燈光一概處理。根據需要選用不同種類的燈光，如選用聚光燈還是泛光燈；

根據需要決定燈光是否投影，以及陰影的濃度；

根據需要決定燈光的亮度與對比度。如果要達到更真實的效果，一定要在燈光衰減方面下一番功夫。可以利用暫時關閉某些燈光的方法排除干擾對其他的燈光進行更好地設置。

三是充分利用燈光的超現實性。要知道在3dsmax中的燈光是可以超現實的。要學會利用燈光的“排除”與“包括”功能，決定燈光對某個物體是否起到照明或投影作用，例如要模擬燭光的照明與投影效果，我們通常在蠟燭燈芯位置放置一盞泛光燈。如果這盞燈不對蠟燭主體進行投影排除，那么蠟燭主體產生在桌面上的很大一片陰影可能要讓我們頭痛半天。在建筑效果圖中，也往往會通過“排除”的方法使燈光不對某些物體產生照明或投影效果。

四是布光時應該遵循由主題到局部、由簡到繁的過程。對于燈光效果的形成，應該先調角度定下主格調，再調節燈光的衰減等特性來增強現實感，最后再調整燈光的顏色做細致修改。如果要逼真地模擬自然光的效果，還必須對自然光源有足夠深刻的理解。多看些攝影用光的書，多做試驗會很有幫助的。不同場合下的布光用燈也是不一樣的。在室內效果圖的制作中，為了表現出一種金碧輝煌的效果，往往會把一些主燈光的顏色設置為淡淡的橘黃色，可以達到材質不容易做到的效果。

4.3攝影機處理 3dsmax中的攝影機擁有超現實攝影機的能力，更換鏡頭動作可以瞬間完成，無級變焦更是真實攝影機無法比擬的，對于景深的設置，直觀地用范圍表示，用不著通過光圈計算，對于攝影機的動畫，除了位置變動外，還可以表現焦距、視角、景深等動畫效果。

4.3.1 攝影機的種類 在3dsMax中有兩種攝影機對象，分別為目標攝影機和自由攝影機。目標攝影機用于觀察目標點附近的場景內容，它包含攝影機和目標點兩部分，這兩部分可以同時調整也可以單獨進行調整。攝影機和攝影機目標點可以分別設置動畫，從而產生各種有趣的效果。

自由攝影機用于觀察所指方向內的場景內容，它沒有目標點，所以只能通過旋轉操作來對齊目標對象。該攝影機類型多應用于軌跡動畫的制作，例如建筑物中的巡游，車輛移動中的跟蹤拍攝效果等。自由攝影機圖標與目標攝影機圖標看起來相同，但是不存在要設置單獨目標點的動畫。當要沿一個路徑設置攝影機動畫時，使用自由攝影機要更方便一些。如圖11-56所示自由攝影機可以不受限制地移動和定向。

4.3.2攝影機的特性 真實世界中攝影機所使用鏡頭將場景反射的燈光聚焦到具有燈光敏感性曲面的焦點平面，如圖4-1所示，A為焦距，B為視野（FOV）。

圖4-1 真實世界攝影機測量 焦距鏡頭與感光表面間的距離稱為焦距。不管是電影還是視頻電子系統都被稱為鏡頭的焦距。焦距影響對象出現在圖片上的清晰度。焦距越短，圖片中包含的場景就越多；

焦距越長，包含的場景將越少，但卻能夠更清晰地表現遠處場景的細節。焦距總是以毫米（mm）為單位的，通常將50mm的鏡頭定為攝影機的標準鏡頭，低于50mm的鏡頭稱為廣角鏡頭，高于50mm的鏡頭稱為長焦鏡頭。

視野（FOV）是用來控制可見場景范圍的大小，FOV以水平線度數進行測量，它與鏡頭的焦距直接相關，例如50mm的視角范圍為46度。鏡頭越長，視角越窄，鏡頭越短，視角越寬。

視角和透視的關系，短焦距（寬視角）會加劇場景的透視失真，使對象朝向觀察者看起來更深、更模糊。長焦距（窄視角）能夠降低透視失真。如圖11-59所示，左上圖為長焦距（窄視角）；

右下圖為短焦距（寬視角）。50mm的鏡頭最為接近人眼所看到的場景，所以產生的圖像效果比較正常，該鏡頭多用于快照、新聞圖片、電影制作中。

4.3.3 3DSMAX攝影機的常用參數設置 在三維游戲角色建模過程中，攝影機常用的參數設置包含有鏡頭設置和視野、攝影機類型、環境范圍、剪切平面和多過程效果等。3dsmax攝影機設置的界面如下圖4-2所示：

圖4-2 3dsmax攝影機設置的界面 一是鏡頭設置和視野，在3dsmax“參數”卷展欄中的第一個參數可以設置“鏡頭”值，或者簡單地說，可以設置以毫米為單位的攝影機的焦距。第二個參數“視野”可以設置攝影機顯示的區域的寬度，該值以度為單位指定，使用它左邊的彈出按鈕可將其設置成代表“水平”、“垂直”或“對角”距離，二是“正交投影”參數設置，啟用該復選框，攝影機視圖看起來就像“用戶”視圖；

禁用該復選框，攝影機視圖好像標準的“透視”視圖。

三是“備用鏡頭”，在該選項組中為設計者提供了常用的9種鏡頭尺寸，分別為15毫米、20毫米、24毫米、28毫米、35米、50毫米、85毫米、135毫米、200毫米。

四是“類型”：該下拉列表欄可以將目標攝影機更改為自由攝影機，把自由攝影機更改為目標攝影機。當從目標攝影機切換為自由攝影機時，由于目標對象已消失，所以將丟失應用于攝影機目標的任何動畫。

五是“顯示圓錐體”：啟用該復選框，可以顯示攝影機視野定義的錐形光線。錐形光線出現在其他視口但是不出現在攝影機視口中。當選中攝影機對象時，攝影機的錐形光線始終可見，而不考慮“顯示錐形光線”設置。

六是 “環境范圍”：該選項組可以設置環境大氣的影響范圍。“近距范圍”和“遠距范圍”參數確定在“環境和效果”對話框中設置大氣效果的近距范圍和遠距范圍限制。“顯示”啟用該復選框后，顯示在攝影機錐形光線內的矩形顯示“近距范圍”和“遠距范圍”的設置。

七是“剪切平面”：使用剪切平面可以排除場景的一些幾何體，以只查看或渲染場景的某些部分。每部攝影機都具有近端和遠端剪切平面。對于攝影機，比近距剪切平面近或比遠距剪切平面遠的對象是不可視的。選擇 “手動剪切”復選框，下面的兩個參數欄處于可調節狀態。“近距剪切”和“遠距剪切”參數分別用來設置近距和遠距剪切平面的距離。

八是“多過程效果”：該選項組可以指定攝影機的景深模糊或者運動模糊。當由攝影機生成時，通過使用偏移以多個通道渲染場景，這些效果將生成模糊。選擇“啟用”復選框，使用效果預覽或渲染。單擊“預覽”按鈕，可以在攝影機視口中預覽效果。

第五章 結論與展望 5.1結論 3dsmax作為當前國內最流行的三維動畫制作軟件，它出色的建模功能也成為了眾多游戲設計者的首要選擇。本文以游戲角色建模為研究對象，從國內外三維動畫軟件研究的現狀入手，在三維動畫基本理論的基礎上，分析了3dsmax建模的主要方法及存在的優缺點，并針對3dsmax的游戲角色建模技術進行了實例分析。通過研究，主要得出以下結論：

一是三維建模不僅是三維動畫制作者的藝術創作基礎，同時也是影響三維動畫最終效果的因素。目前，在大量的領域都使用了三維動畫制作軟件，三維建模的方法已經越來越接近普通大眾的生活，選擇合適的建模方法已經成為非常重要的問題。

二是3dsmax軟件的建模方法靈活多樣，可以使用不同的建模方法為角色進行建模，沒有多余的限制；

3dsmax建立的模型主要分為兩種形態，即參數類形態和自由修改類形態，參數類形態能夠向自由修改類形態塌陷，但自由修改類形態無法轉換為參數類形態。

三是在3dsmax中擁有多種建模方法，主要有多邊形建模、面片建模和非均勻有理B樣條建模，多邊形建模一般適應于創建一些形狀較為規則、沒有曲面的模型，其主要特點是建模方法簡單，且非常快速；

面片建模方式的最大優點是用較少的細節表示出很光滑，更與輪廓相符的形狀非均勻有理B樣條最主要的優點是它具有多邊形方法的建模及編輯的靈活性，而且具有很強的逼真效果，這是其余建模方法無法比擬的。

四是3D游戲模型的建立應滿足的一些基本規范，主要包括有避免空點，模型需要閉合，避免模型中存在多余的面，避免過分尖銳的點，盡量減少模型部件之間的穿插等。

五是在3D游戲模型建立時，從游戲表現性方面來講，通常使用四邊面來制作的模型結構更加趨于完美，特別是在大型的3D網絡游戲中，在一定程度上，模型中的邊越多，對模型顯示效果的表達影響越大，同時，從一些人物角色的角度來看，使用四邊面制作的方式能夠更加符合人體肌肉的表達。

六是3D游戲角色模型建立的一般過程為：首先進行物體的結構和行為分析，之后根據實際情況選擇合適的建模方法，最后是對每個部分的網格拓撲結構進行確定。在游戲角色建模的后期處理中，渲染、燈光和攝影機是最為重要的，在游戲角色建模過程中進行燈光的設置時可參照經典的三點照明法，同時要把握布光的順序和要點。

5.2展望 盡管本文對3dsmax在游戲角色建模的技術進行了較為深入的理論研究和分析，但限于本人水平和時間有限，在很多方面研究顯得比較粗略，這需要在下一步的研究過程中繼續，主要針對三維游戲角色建模的材質、燈光及渲染的合成技術做更為深入的理論研究和設計。如今，三維技術已經在各行各業有了相當廣泛的應用，而建模作為三維技術的基礎，其研究前景非常廣闊。

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其次感謝所有教育過我的老師。你們傳授給我的專業知識是我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎。感謝同學、朋友和同事，正是大家對我的關懷和幫助，使我克服了在職工作時學習的種種困難，你們給我的學業上的、工作上的幫助和建設性建議意見，都使我受益匪淺。

也感謝我的父母和家人！是他們給予我生活上、學習上的支持和精神上的鼓勵，是他們真誠的愛給我了前進的動力，使我更加堅定了自己信心和前進的步伐。

最后再次對所有關心、幫助我的人，以及百忙之中撥冗對本文進行審閱、評閱和參加本人論文答辯的各位師長表示衷心的感謝。