張 聰，駱 雁

（金山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212200）

【職業(yè)教育】

汽車分電器的三維動(dòng)畫開發(fā)

張 聰，駱 雁

（金山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212200）

基于3D Studio Max三維動(dòng)畫軟件制作了汽車分電器的三維動(dòng)畫，主要內(nèi)容包括汽車分電器的模型制作、材質(zhì)貼圖的設(shè)置、攝影機(jī)環(huán)繞展示動(dòng)畫、分電器的拆裝動(dòng)畫、分電器的工作原理動(dòng)畫、剪輯配音、項(xiàng)目的輸出設(shè)置。汽車分電器的教學(xué)資料多是實(shí)體展示或者觀看圖像，開發(fā)汽車分電器的三維動(dòng)畫對提高課堂教學(xué)質(zhì)量有著顯著效果，研究成果填補(bǔ)了汽車分電器教學(xué)沒有三維動(dòng)畫資料的空白。

汽車分電器；模型制作；材質(zhì)貼圖；三維動(dòng)畫；剪輯輸出

汽車分電器的作用是接通和斷開低壓電，并將點(diǎn)火線圈所產(chǎn)生的高電壓按發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火次序分配給各缸火花塞[1]。分電器包括斷電器、配電器、電容器和點(diǎn)火提前裝置等。目前在教學(xué)中，分電器的介紹和講解采用的是圖片展示或者實(shí)體展示的方式。這種方法不夠直觀清晰展示分電器的結(jié)構(gòu)及其工作原理，為了使分電器的教學(xué)更形象生動(dòng)，本文基于3D Studio Max三維動(dòng)畫軟件以傳統(tǒng)汽車分電器為例開發(fā)了汽車分電器的三維動(dòng)畫。

汽車分電器的三維動(dòng)畫開發(fā)研究的技術(shù)路線：熟悉汽車分電器—制作三維模型—研究材質(zhì)貼圖—研究其工作原理—調(diào)節(jié)動(dòng)畫—渲染輸出—剪輯成片。在熟悉汽車分電器的結(jié)構(gòu)及其工作原理的基礎(chǔ)上，制作汽車分電器各部件的三維模型，接著進(jìn)行材質(zhì)貼圖的制作，而后制作動(dòng)畫。動(dòng)畫分兩部分：攝影機(jī)環(huán)繞動(dòng)畫展現(xiàn)汽車分電器的構(gòu)造，關(guān)鍵幀動(dòng)畫展示汽車分電器的拆裝及工作原理，渲染輸出序列圖片，在影視后期編輯軟件中建立項(xiàng)目，剪輯配音，輸出成片。

一、制作模型

配電器安裝在斷電器上方，由膠木制的分電器蓋和分火頭組成，其作用是按發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序，將高壓電分配到各缸火花塞上。分火頭插裝在凸輪的頂端，和凸輪一起旋轉(zhuǎn)，其上有金屬導(dǎo)電片。分電器蓋的中間有高壓線插孔，其內(nèi)裝有帶彈簧的炭柱，壓在分火頭的導(dǎo)電片上。分電器蓋的外圍有與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相等的旁電極插孔，以安裝分缸高壓線[2]。了解這些結(jié)構(gòu)之后首先來制作分電器蓋子，制作思路是使用車削加布爾運(yùn)算完成。

在前視圖或左視圖用線繪制蓋子的剖面輪廓，添加車削修改器得到蓋子基本形狀，這里要注意蓋子的厚度，輪廓線的里外側(cè)不一樣。圍繞蓋子中心旋繞復(fù)制了小圓柱體用布爾運(yùn)算差集減好了內(nèi)部的小凹槽。旋轉(zhuǎn)復(fù)制中心點(diǎn)的確立，軸的調(diào)整，對齊命令的使用以及布爾運(yùn)算是此處的關(guān)鍵點(diǎn)。至此按照原先的思路模型制作都還順利，接著制作高壓線插孔。繪制輪廓線車削出模型，同樣要注意里外輪廓線不同，復(fù)制調(diào)整好與蓋子的位置。接下來使用布爾運(yùn)算并集，結(jié)果并集不能解決蓋子內(nèi)的圓柱體的去除，返回將高壓線插孔轉(zhuǎn)為可編輯多邊形并全部附加一起，再選蓋子內(nèi)多余的圓柱面清除，然后和蓋子布爾運(yùn)算并集轉(zhuǎn)多邊形后進(jìn)一步清除蓋頂?shù)男A弧碎片。

這是最初的想法和實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過一再嘗試研究發(fā)現(xiàn)放樣可以解決上述大部分難題。之所以用放樣而不是擠出，是因?yàn)樯w子上面并不是平面而是弧面，放樣中的縮放變形可以很容易的調(diào)節(jié)出這個(gè)弧面。放樣出蓋子外部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過一次布爾運(yùn)算，車削復(fù)制幾個(gè)高壓線插孔放蓋子上就可完成，此時(shí)蓋子里面的小細(xì)節(jié)已經(jīng)不是問題了，主要采用畫線擠出就可以完成。其他部分的模型制作主要是使用畫線擠出或配合多邊形編輯制作而成。

二、材質(zhì)貼圖

分電器的材質(zhì)主要是塑料、不銹鋼、鑄鐵，下面分別講述這三種材質(zhì)的基本調(diào)法：分電器蓋子和分火頭主要是塑料材質(zhì)，觀察實(shí)體可見其外表呈暗紅色，表面光滑，有高光，有反射，沒有紋理，沒有凹凸，沒有透明。分析完這些打開3dsmax材質(zhì)編輯窗口將一個(gè)空白材質(zhì)球賦予給分電器蓋子和分火頭，調(diào)整材質(zhì)球的漫反射為暗紅色，高光90，光澤度15，在反射貼圖上添加光線跟蹤，效果并不好，因?yàn)闆]有反射環(huán)境，借助一張貼圖做了假反射，反射值降低為20完成分電器蓋子和分火頭材質(zhì)的調(diào)節(jié)。

分電器殼體主要是鑄鐵材質(zhì)，通過觀察可見鑄鐵是黑色，表面有凹凸顆粒，高光弱，沒有反射，沒有透明。打開材質(zhì)編輯器為殼體賦予一個(gè)空白材質(zhì)球，漫反射調(diào)整為黑色，高光54，光澤度16，凹凸貼圖添加了斑點(diǎn)，大小20。

分電器的電容器，真空提前機(jī)構(gòu)和內(nèi)部的金屬部件主要是不銹鋼材質(zhì)，顏色有白有黃，光滑，有高光，有反射，沒有凹凸，沒有透明，材質(zhì)球明暗器調(diào)整為金屬，漫反射顏色有白色有銅黃色，高光122，光澤度79，反射貼圖同樣是使用光線跟蹤貼一張假反射貼圖，反射值為50。

三、動(dòng)畫制作

分電器的三維動(dòng)畫主要是采用路徑約束和打關(guān)鍵幀的方法完成，攝影機(jī)展示動(dòng)畫的思路是做一個(gè)攝影機(jī)環(huán)繞動(dòng)畫，圍繞分電器旋轉(zhuǎn)展示。其中的難點(diǎn)是做攝影機(jī)環(huán)繞動(dòng)畫，采用了路徑約束制作環(huán)繞動(dòng)畫。首先在頂視圖創(chuàng)建一個(gè)二維圓形作為攝影的環(huán)繞路線，出現(xiàn)的問題是直接把攝影與路徑做約束動(dòng)畫，攝影機(jī)動(dòng)不了。解決方法是借助一個(gè)虛擬對象，用它和路徑做路徑約束動(dòng)畫后，把攝影機(jī)連接到虛擬物體上，實(shí)現(xiàn)了攝影機(jī)與虛擬物體一起沿路徑運(yùn)動(dòng)。

分電器的拆裝動(dòng)畫及其工作原理是采用打關(guān)鍵幀的方式，分電器的拆分動(dòng)畫嚴(yán)格按照實(shí)體的拆分過程制作，組裝過程是按拆分倒序進(jìn)行。工作原理的動(dòng)畫主要展現(xiàn)分電器軸驅(qū)動(dòng)凸輪軸上的凸輪，控制觸點(diǎn)的斷開和閉合。點(diǎn)火脈沖在每個(gè)凸輪斷開觸點(diǎn)階段回路時(shí)產(chǎn)生，然后觸點(diǎn)閉合在初級回路里重新建立電流，為下次斷開做好準(zhǔn)備。

動(dòng)畫的輸出尺寸和格式很重要，此處為保證影片的質(zhì)量采用了tga格式，輸出序列圖片，寬高比定為16∶9的比例，符合現(xiàn)在多數(shù)電腦屏幕的寬高比，因?yàn)槟Ｐ椭谱骶?，材質(zhì)貼圖使用的是MAX自帶的標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)調(diào)節(jié)，燈光使用場景默認(rèn)燈光，保證了渲染速度，總共用時(shí)約30分鐘。

四、剪輯配音

剪輯是在后期編輯軟件prmiere中完成的，設(shè)計(jì)了片頭片尾，中間的安排也做了調(diào)整，片頭后是分電器的拆裝動(dòng)畫，包括各零部件的特寫展示，然后是工作原理，分電器展示動(dòng)畫。有了剪輯思路后，在pr中使用剃刀工具將序列圖片形成的視頻片段根據(jù)需要剪斷后重新安排。為避免視頻太過沉悶特別加入了音頻，搜集整理了需要的音頻文件做了剪輯調(diào)整來適配視頻，片頭是隆重華麗的背景音效，分電器的拆裝根據(jù)動(dòng)畫特點(diǎn)做了特別的配音。后期處理花了很多時(shí)間去研究項(xiàng)目的建立，建立和三維輸出的圖片一樣的尺寸，這里注意MAX輸出時(shí)的設(shè)置1800*1012，圖像縱橫比1.78，像素縱橫比1.0，prmiere中創(chuàng)建及輸出序列大小及像素縱橫比都要與之相匹配。

在后期剪輯軟件建立輸出時(shí)都要注意尺寸、格式、視頻編解碼器、品質(zhì)、幀速率、場、縱橫比，這些都關(guān)系到最終出片的品質(zhì)。

五、結(jié)束語

通過制作模型、材質(zhì)貼圖、三維動(dòng)畫、剪輯配音等完成汽車分電器的三維動(dòng)畫開發(fā)，實(shí)際使用與傳統(tǒng)的圖片和實(shí)物相比，三維動(dòng)畫更能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，展示結(jié)構(gòu)清晰直觀，拆裝動(dòng)畫與工作原理清楚明了，使學(xué)生對分電器有了更深刻的認(rèn)識，大大提高了教學(xué)效率。

[1]蘇成玲.分電器的檢修與安裝[J].河北農(nóng)機(jī)，2007，（1）

[2]中國汽配商貿(mào)網(wǎng).傳統(tǒng)分電器的組成[EB/OL]. http：//www.qph86.com/zh-CN/displaynews.html? newsID=100134106&ctid=100030387.2012-08-20.

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1674-9324（2014）20-0184-02

張聰（1983-），女，江蘇人，講師，學(xué)士學(xué)位，主要研究方向三維動(dòng)畫。