Maya软件下的水利工程三维效果——评《小型水利工程》

黎 金

吕大权，吕 萍 编著化学工业出版社出版ISBN：9787122294647定价：29.00元

当前我国小型水利工程建设取得了可喜的成绩，但在小型水利工程规划设计过程中，传统技术难以对整体工程进行直观模拟，难以展现建成后的效果。Maya软件支持下的水利工程动画制作可以获得理想的三维效果，演绎小型水利工程中的关键技术与流程，可有力推动小型水利工程建设发展。《小型水利工程》介绍了小（2）型与微型水利工程的规划、勘测设计、施工要点，共分5章，第一章介绍小型水利工程布局规划与规模确定；第二、三、四章分别介绍小型蓄水工程、小型输水工程、小型其他建筑物的勘测设计与施工要点；第五章介绍基层水利工作者的业务工作要点。

Autodesk Maya是美国Autodesk公司设计的一款三维动画软件，主要应用领域是影视广告设计、角色动画设计、电影特技等。Maya的制作功能齐全，使用灵活，门槛较低，制作质量与效率都较高，能够渲染出极具真实感的效果，是一款高端制作软件，能够广泛应用到小型水利工程三维效果制作中。

首先，Maya拥有完善的建模体系。在三维动画设计中建模技术是十分重要的基础，Maya提供了完善的建模体系，涵盖了多边形建模、曲面建模、细分建模、雕刻建模等多种建模形式，使得其在建筑技术的选择与应用上拥有非常广阔的空间。如在建筑工程建模中，众多对象都有棱角，如窗户、墙面等，可以选择其中多边形建模形式。多边形建模形式在水利工程三维动画制作中的应用最为广泛，在水利工程三维动画制作中可以利用指定工具对水利工程的点、线、面进行修改与调整，可以广泛参与到水利工程大坝、水电站厂房、复杂建筑物的三维动画建模中。但是在水利工程三维动画制作的复杂结构中，为了获得光滑的过渡面，需要生成大量节点，不易控制修改。在生物对象或汽车等工业模型建模中，由于对曲面流畅度要求较高，因此可以选择曲面建模形式。对曲面建模进行细化区别，能够进一步简化复杂对象的制作过程，其继承了多边形建模对体积的控制以及曲面建模少量点控制大面积曲面平滑的技术优势，可以达到更加理想的建模效果。在水利工程三维动画制作中，曲面建模适用于曲线构成的物体，如水利工程中的轮转叶片、尾水管等曲面部件，不需要额外使用细分面数提升精确度，而是通过使用CV定位曲线、曲线定义表面来达到光滑的过渡面效果。细分面建模则结合了多边形建模与曲面建模的优势，其不仅具备与多边形建模相同的拓扑结构，还能够像曲面建模一样光滑，可以对水利工程结构局部表面进行细化，非常适合弯曲尾水管等部件的制作。而Maya中的雕刻建模则可以利用一系列雕塑工具对表面进行雕刻，创造各种样式的造型与外观。

其次，Maya建模的材质与光效十分逼真，其材质储备十分出色，将程序的逻辑思想融合在高效的操作中。Maya中材质编辑与其他动画软件的制作方式不同，与编写程序的过程十分接近。Maya在光效方面有Ambient、Directional、Point、Area、Spot、Volume等6种光源，可以随意模拟大自然中任何的光影效果，同时还可以根据需求模拟出不同人工光效，如激光等。出色的灯光模拟功能，配合高度逼真的渲染效果，能够显著提升Maya制作三维动画的效果。

最后，Maya中的动力学效果是不得不提的重要功能，其主要涵盖了流体、粒子、刚体、柔体等主体效果，能够根据设计需求模拟现实生活中不同种类的自然现象，如自然环境中的重力、下雨、下雪、起风、摩擦等。并且，Maya中已经预先设置了多种逼真效果实例模板，供用户自由选择。除上述功能外，Maya还具备其他制作动画软件不可比拟的关键技术，如骨骼绑定技术，只需要对关节角度进行旋转调整，对象皮肤或肌肉就可以附着在骨骼上一同出现变形效果。Maya自带的live插件功能，可以将非线性编辑与后期合成内容融入三维制作中，改善了三维细腻对象与视频图像对位合成的效果。

Maya在水利工程三维动画制作中的应用可以分为位移动画与形状动画，主要技术有关键帧动画、离子动画等。相对于传统二维动画制作中每一帧都需要绘制静态图像的复杂过程，三维动画只需要对起始帧、终止帧以及关键帧进行设置，中间的状态变化可以利用计算机进行特定的插值计算而自动生成。Maya的动画三维效果制作还能够在保持模型拓扑结构的基础上保持部分区域的形状。例如，使用Bend可以达到弯曲效果，使用Flare可以实现输水管扩张的效果，使用Wave可以获得水波流动的效果等。