游戏化教育软件中三维动画的研究与实现

论文摘要

随着计算机科学技术的发展,游戏的开发与设计正在受到越来越多的关注。游戏业在过去的30年已逐渐走向成熟,已经成为一种重要的娱乐方式。三维虚拟游戏能带给游戏者很强的置入感,如果我们能利用游戏这一特点,就可以给教育带来新的方式。将游戏与教育结合起来,让学生置身于一些在现实生活中不能或者很难真实再现的环境,比如火灾现场。从而学习面对火灾时如何自救和如何使用消防设备。游戏中三维动画的设计与制作是具有创造性、艺术性和技术性的工作。在游戏的制作中,游戏美工人员的工作是制作游戏者直接面对的界面、操纵的人物、置身的环境、手中的道具等。游戏中广泛使用了片头动画和过场动画,对小型制作团队和个人而言,如果没有专业的动画师参与,游戏中的实时画面中的角色动作、片头动画以及过场动画都要由游戏美工来完成。制作游戏化教育软件,在创作中除了考虑一般的游戏艺术设计要求外还应注意教育方面的特殊要求。要体现教育效果的规律性、规范性和科学性,如以技能训练为目的的游戏化教育软件中的器件、应对的操作、方法、过程、效果等必须符合生活逻辑和科学原理。不能像一般游戏中那样夸张和随意。本文主要介绍了影响游戏化教育软件中三维动画设计的因素、设计原则和需要解决的问题。介绍了设计开发的实例——《面对火灾》。阐述了角色场景设计、动画设计、人机界面设计的过程和注意要素,以及模型和贴图的制作、动画的制作、界面的制作过程。总结了在制作中采用的关键技术和方法。通过创作与实践,作品达到了预期的艺术和教育效果。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪言
• 1.1 研究背景和问题的提出
• 1.2 相关概念阐释
• 1.2.1 游戏化教育软件
• 1.2.2 游戏化教育软件和一般游戏软件的异同
• 1.2.3 游戏化教育软件中三维动画的地位和作用
• 1.3 国内外现状分析
• 1.3.1 国外现状
• 1.3.2 国内现状
• 1.4 研究内容和意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 1.5 课题研究及论文的组织
• 第二章 理论基础与关键技术
• 2.1 理论基础
• 2.1.1 经验之塔理论的指导意义
• 2.1.2 多元智能理论的启示
• 2.1.3 以建构主义理论指导设计
• 2.1.4 视觉心理学理论与三维动画制作
• 2.1.5 经典动画理论
• 2.1.6 游戏软件设计中的色彩学处理
• 2.1.7 游戏软件设计中的动态构图理论
• 2.2 三维动画创作的关键技术
• 2.2.1 三维建模技术
• 2.2.2 动画制作技术
• 2.2.3 渲染技术
• 第三章 游戏化教育软件中的三维动画设计分析
• 3.1 游戏软件中的三维动画设计元素分析
• 3.2 游戏化教育软件中三维动画的特点
• 3.2.1 科学性的特点
• 3.2.2 游戏性的特点
• 3.3 影响三维动画设计的教学因素分析
• 3.3.1 分析教学对象
• 3.3.2 分析教学内容和确定教学目标
• 3.4 游戏化教育软件中的三维动画设计原则
• 3.5 三维动画设计与开发中需要解决的问题
• 第四章 游戏化教育软件《面对火灾》中的三维动画设计
• 4.1 《面对火灾》设计流程
• 4.1.1 软件介绍
• 4.1.2 设计流程图
• 4.2 美工人员的结构图设计
• 4.3 角色与场景设计
• 4.3.1 角色造型设计
• 4.3.2 道具设计
• 4.3.3 场景设计
• 4.4 动画设计
• 4.5 人机交互界面设计
• 4.6 遇到的问题和解决方案设计
• 4.6.1 三维模型的创建
• 4.6.2 三维动画的创作
• 第五章 《面对火灾》中三维动画的实现
• 5.1 开发工具介绍
• 5.2 三维建模的实现
• 5.2.1 角色模型的制作
• 5.2.2 场景模型的建构
• 5.2.3 道具模型的创建
• 5.3 贴图的绘制和实现
• 5.3.1 角色UV 坐标的展开及贴图的绘制
• 5.3.2 场景贴图的制作
• 5.3.3 道具贴图的绘制
• 5.4 动画设计的实施
• 5.4.1 角色装配的实现
• 5.4.2 实时画面中角色动作的实现
• 5.4.3 片头动画的制作
• 5.4.4 演示动画的制作
• 5.4.5 动画的后期编辑和输出
• 5.5 与游戏开发平台的互动
• 5.5.1 对游戏交互性的支撑
• 5.5.2 调试并导出到Virtools 游戏开发平台中
• 5.6 人机交互界面制作
• 5.7 实例的应用
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本研究的成果
• 6.2 本研究的不足
• 6.3 下一步研究工作重点与方向
• 参考文献
• 附录一 分镜头稿本
• 致谢
• 在校期间的论文发表及科研成果