动画专业虚拟现实三维材质贴图与渲染课程教学改革研究

方慧

摘 要：虚拟现实三维动画作为动画专业主要的方向，其所有课程为动画专业主干课程。在虚拟现实三维动画基础课程--三维模型制作课程授课完成后，场景及其模型需要进行灯光设置、材质设置、贴图设置和渲染，此时才能将素模模拟显示为实物，使三维模型呈现出在前期设定的效果。本课程作为动画专业必修课程，课程的教学效果直接影响后期的成品视觉效果，但是在课程的实践教学中遇到了一些问题，这些问题严重了妨碍了后期三维动画成品的视觉效果和学习。本文基于实践教学，以虚拟现实三维动画课程整体课程为体系，以本专业为研究对象，对三维材质贴图与渲染课程现状、存在问题进行阐述并分析，并提出对该课程的改革措施，希望能够分享本门课程教学改革措施。

关键词：虚拟现实；三维材质贴图；三维渲染；教学改革

一、概述

虚拟现实动画就是用虚拟现实的技术以动画的形式表现出来，现在已经广泛的运用于城市规划、医用、军事与航天工业、工业仿真等方面。

虚拟现实动画实现的第一阶段就是创建虚拟三维空间环境，该虚拟三维空间环境的创建，首先需要使用三维制作软件运用其中的建模模块对三维空间环境进行模型创建。待模型创建完成后，为素模添加灯光设置、材质设置、贴图设置，然后设置渲染各项参数，将虚拟三维空间渲染成为仿真实世界的效果。

在现阶段，高校对于三维材质贴图与渲染课程的学习大部分都和前期三维模型制作课程环节脱离，没有真正的做到课程与课程之间的衔接。据此，如何将三维材质贴图与渲染课程和前期三维模型课程相关联，同时使学生能够灵活运用灯光、材质、贴图和渲染技术渲染出高质量的成品效果，并将渲染的成片运用于虚拟现实中，将三维动画和虚拟现实相结合，就成为了当前最棘手的问题。所以在三维材质贴图与渲染课程中，对课程内容进行系统整体的設置，对课程知识点进行模块化梳理，就成为了当下提升三维动画和虚拟现实结合成品效果的关键。

二、授课环节中存在问题

在我校三维动画课程体系设置中，三维动画制作所教授的软件为Autodesk Maya。该软件是现今主流的制作三维动画的软件之一，其具有友好的用户界面，工作效率高，渲染效果真实，易学易用的特点。

在我校三维材质贴图与渲染课程所教授的是Autodesk Maya软件的渲染模块。在该渲染模块的讲授过程中，需要讲授的部分有灯光、材质球、UV、贴图绘制、渲染设置。该部分所涉及的模块内容较多，学生需要全部掌握才能渲染制作出高品质的成品。所以在实际授课和课程安排中出现了一系列问题，这些问题对该课程及后续课程的开展起到了妨碍作用。

1.课程连贯性不强

我专业三维动画课程的课程设置按照Autodesk Maya软件中的四大模块功能进行划分，分为三维模型制作、三维材质贴图与渲染、三维动画制作和三维动画特效。这样的课程设置能够让学生在两个学期完全掌握三维动画制作的流程和方法。三维材质贴图与渲染课程开设在三维模型制作课程之后，主要作用是为素模添加灯光、材质、贴图，并最终渲染成品。

在课程设置上，应该站在整体三维动画课程的高度，将四门课程进行课程内容整体框架设置。将整体课程案例系统的整合到三维动画四门课程之中，并且避免在授课阶段只是讲授软件运用命令，应该注意前后课程及各知识点的融合。以静帧场景为例，场景案例模型应该选用三维模型制作课程上完成的案例，然后在本课程中添加灯光、材质、贴图，并最终渲染出来。这样就将两门课程关联，并且整合了两门课程的知识点，解决了做到了针对性不强、关联性不强的问题。

2.学生分析能力和动手能力差

三维材质贴图与渲染课程所讲授的模块内容较多，并且是相互关联的。所以在本课程中，学生需要掌握各模块知识点内容，掌握其中渲染成品中效果不佳的主要原因。这些原因有的是灯光的问题，有的是材质的问题，有的是渲染设置的问题，还有的是贴图的问题，又或者是几个问题的综合。对此学生就必须对每个模块有较强的分析能力和熟练的操作能力。对此，本课程需要在短短的64学时中完成该课程的学习目标就必须学生自己能够具备良好的分析能力和动手能力，能够知道渲染过程中的问题。但是实际情况是，学生分析能力和动手能力较差。

三、改革措施运用

对于三维材质贴图与渲染课程中在实际授课环节中出现的一系列问题进行分析后，从实际情况入手，为提高本门课程的教学效果，对于本课程的教学改革措施从如下几个方面进行。

1.合理设置课程内容

三维材质贴图与渲染课程应该遵循三维课程宏观上的设置，将三维模型制作课程的素模及其场景为制作案例，在此基础上完成素模及其场景的渲染效果成品。以此在课程的连贯性上，将三维模型制作和三维材质贴图与渲染课程有效的关联起来。并且对于这两门课程之间的问题进行梳理及其归纳，对学生说明这两门课程的差异性。以古代瓦顶建筑为例，在三维模型制作课程中，需要将瓦顶的瓦片一个一个制作出来，这样能够体现其细致性。但是在三维材质贴图与渲染课程中，如果该瓦顶的镜头要求不高，可以只创建一个平面，通过贴图的方式制作瓦顶瓦片。对于这样的差异要在结合这两门课程知识点后进行说明。

2.加强贴图绘制能力培养

本课程中需要绘制贴图，需要学生讲模型进行展UV操作后，绘制贴图。在绘制贴图中发现，学生的手绘能力不强，并且部分学生认为贴图绘制没有必要。主要原因在于学生对于手绘能力的不重视。作为动画专业学生，手绘能力是基础，不应该荒废。所以在课程设置中，需要加大贴图绘制课程比例，加强贴图绘制能力培养。

3.增强学生分析能力

三维材质贴图与渲染课程所讲授的模块内容较多，并且是相互关联的。所以在本课程中，需要教会学生分析渲染成品不佳的方法。而不是单纯的教授学生软件的运用。提高学生的分析能力。

四、结语

三维材质贴图与渲染课程作为实现虚拟现实三维动画的第二个环节，必须关联课程案例，强化实践动手能力和分析能力，这样才能起到本课程承上启下的作用。

基金项目：

2017年度湖北省教育厅人文社会科学研究项目（项目编号：17G120）《虚拟现实时代三维动画教育模式改革创新研究》阶段性成果。