汽车分电器的三维动画开发

张聪，骆雁

摘要：基于3D Studio Max三维动画软件制作了汽车分电器的三维动画，主要内容包括汽车分电器的模型制作、材质贴图的设置、摄影机环绕展示动画、分电器的拆装动画、分电器的工作原理动画、剪辑配音、项目的输出设置。汽车分电器的教学资料多是实体展示或者观看图像，开发汽车分电器的三维动画对提高课堂教学质量有着显著效果，研究成果填补了汽车分电器教学没有三维动画资料的空白。

关键词：汽车分电器；模型制作；材质贴图；三维动画；剪辑输出

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）20-0184-02

汽车分电器的作用是接通和断开低压电，并将点火线圈所产生的高电压按发动机的点火次序分配给各缸火花塞[1]。分电器包括断电器、配电器、电容器和点火提前装置等。目前在教学中，分电器的介绍和讲解采用的是图片展示或者实体展示的方式。这种方法不够直观清晰展示分电器的结构及其工作原理，为了使分电器的教学更形象生动，本文基于3D Studio Max三维动画软件以传统汽车分电器为例开发了汽车分电器的三维动画。

汽车分电器的三维动画开发研究的技术路线：熟悉汽车分电器—制作三维模型—研究材质贴图—研究其工作原理—调节动画—渲染输出—剪辑成片。在熟悉汽车分电器的结构及其工作原理的基础上，制作汽车分电器各部件的三维模型，接着进行材质贴图的制作，而后制作动画。动画分两部分：摄影机环绕动画展现汽车分电器的构造，关键帧动画展示汽车分电器的拆装及工作原理，渲染输出序列图片，在影视后期编辑软件中建立项目，剪辑配音，输出成片。

一、制作模型

配电器安装在断电器上方，由胶木制的分电器盖和分火头组成，其作用是按发动机点火顺序，将高压电分配到各缸火花塞上。分火头插装在凸轮的顶端，和凸轮一起旋转，其上有金属导电片。分电器盖的中间有高压线插孔，其内装有带弹簧的炭柱，压在分火头的导电片上。分电器盖的外围有与发动机气缸数相等的旁电极插孔，以安装分缸高压线[2]。了解这些结构之后首先来制作分电器盖子，制作思路是使用车削加布尔运算完成。

在前视图或左视图用线绘制盖子的剖面轮廓，添加车削修改器得到盖子基本形状，这里要注意盖子的厚度，轮廓线的里外侧不一样。围绕盖子中心旋绕复制了小圆柱体用布尔运算差集减好了内部的小凹槽。旋转复制中心点的确立，轴的调整，对齐命令的使用以及布尔运算是此处的关键点。至此按照原先的思路模型制作都还顺利，接着制作高压线插孔。绘制轮廓线车削出模型，同样要注意里外轮廓线不同，复制调整好与盖子的位置。接下来使用布尔运算并集，结果并集不能解决盖子内的圆柱体的去除，返回将高压线插孔转为可编辑多边形并全部附加一起，再选盖子内多余的圆柱面清除，然后和盖子布尔运算并集转多边形后进一步清除盖顶的小圆弧碎片。

这是最初的想法和实验，经过一再尝试研究发现放样可以解决上述大部分难题。之所以用放样而不是挤出，是因为盖子上面并不是平面而是弧面，放样中的缩放变形可以很容易的调节出这个弧面。放样出盖子外部结构，内部结构，通过一次布尔运算，车削复制几个高压线插孔放盖子上就可完成，此时盖子里面的小细节已经不是问题了，主要采用画线挤出就可以完成。其他部分的模型制作主要是使用画线挤出或配合多边形编辑制作而成。

二、材质贴图

分电器的材质主要是塑料、不锈钢、铸铁，下面分别讲述这三种材质的基本调法：分电器盖子和分火头主要是塑料材质，观察实体可见其外表呈暗红色，表面光滑，有高光，有反射，没有纹理，没有凹凸，没有透明。分析完这些打开3dsmax材质编辑窗口将一个空白材质球赋予给分电器盖子和分火头，调整材质球的漫反射为暗红色，高光90，光泽度15，在反射贴图上添加光线跟踪，效果并不好，因为没有反射环境，借助一张贴图做了假反射，反射值降低为20完成分电器盖子和分火头材质的调节。

分电器壳体主要是铸铁材质，通过观察可见铸铁是黑色，表面有凹凸颗粒，高光弱，没有反射，没有透明。打开材质编辑器为壳体赋予一个空白材质球，漫反射调整为黑色，高光54，光泽度16，凹凸贴图添加了斑点，大小20。

分电器的电容器，真空提前机构和内部的金属部件主要是不锈钢材质，颜色有白有黄，光滑，有高光，有反射，没有凹凸，没有透明，材质球明暗器调整为金属，漫反射颜色有白色有铜黄色，高光122，光泽度79，反射贴图同样是使用光线跟踪贴一张假反射贴图，反射值为50。

三、动画制作

分电器的三维动画主要是采用路径约束和打关键帧的方法完成，摄影机展示动画的思路是做一个摄影机环绕动画，围绕分电器旋转展示。其中的难点是做摄影机环绕动画，采用了路径约束制作环绕动画。首先在顶视图创建一个二维圆形作为摄影的环绕路线，出现的问题是直接把摄影与路径做约束动画，摄影机动不了。解决方法是借助一个虚拟对象，用它和路径做路径约束动画后，把摄影机连接到虚拟物体上，实现了摄影机与虚拟物体一起沿路径运动。

分电器的拆装动画及其工作原理是采用打关键帧的方式，分电器的拆分动画严格按照实体的拆分过程制作，组装过程是按拆分倒序进行。工作原理的动画主要展现分电器轴驱动凸轮轴上的凸轮，控制触点的断开和闭合。点火脉冲在每个凸轮断开触点阶段回路时产生，然后触点闭合在初级回路里重新建立电流，为下次断开做好准备。

动画的输出尺寸和格式很重要，此处为保证影片的质量采用了tga格式，输出序列图片，宽高比定为16∶9的比例，符合现在多数电脑屏幕的宽高比，因为模型制作精练，材质贴图使用的是MAX自带的标准材质调节，灯光使用场景默认灯光，保证了渲染速度，总共用时约30分钟。

四、剪辑配音

剪辑是在后期编辑软件prmiere中完成的，设计了片头片尾，中间的安排也做了调整，片头后是分电器的拆装动画，包括各零部件的特写展示，然后是工作原理，分电器展示动画。有了剪辑思路后，在pr中使用剃刀工具将序列图片形成的视频片段根据需要剪断后重新安排。为避免视频太过沉闷特别加入了音频，搜集整理了需要的音频文件做了剪辑调整来适配视频，片头是隆重华丽的背景音效，分电器的拆装根据动画特点做了特别的配音。后期处理花了很多时间去研究项目的建立，建立和三维输出的图片一样的尺寸，这里注意MAX输出时的设置1800*1012，图像纵横比1.78，像素纵横比1.0，prmiere中创建及输出序列大小及像素纵横比都要与之相匹配。

在后期剪辑软件建立输出时都要注意尺寸、格式、视频编解码器、品质、帧速率、场、纵横比，这些都关系到最终出片的品质。

五、结束语

通过制作模型、材质贴图、三维动画、剪辑配音等完成汽车分电器的三维动画开发，实际使用与传统的图片和实物相比，三维动画更能引起学生的学习兴趣，展示结构清晰直观，拆装动画与工作原理清楚明了，使学生对分电器有了更深刻的认识，大大提高了教学效率。

参考文献：

[1]苏成玲.分电器的检修与安装[J].河北农机，2007，（1）

[2]中国汽配商贸网.传统分电器的组成[EB/OL].

http：//www.qph86.com/zh-CN/displaynews.html？newsID=100134106&ctid=100030387.2012-08-20.

作者简介：张聪（1983-），女，江苏人，讲师，学士学位，主要研究方向三维动画。endprint