（设计艺术学专业论文）浅析城市设计视觉宣传中计算机动画仿真实践与应用.pdf

摘要 在近代，计算机技术已经发展到一个新的时代，它已经渗透到社会生活的 各个领域。在行业上讲，计算机技术已经运用到了工业、农业、服务业等各个 领域；从应用范围上讲，小到社会个体人，大到一个国家，甚至整个世界 都离不开电脑技术。计算机技术已经是现代社会发展不可或缺的一门重要技术。 它的发展与进步直接关系到社会发展和社会文明的程度。而三维动画仿真技术 正是计算机技术中的一种。城市设计( u r b a nd e s i g n ) ，这一名词有很多不同的定 义，现在最普遍和最受大众接受的一种定义是“城市设计是一种关注城市规划布 局、城市面貌、城镇功能，并且尤其关注城市公共空间的一门学科”。它与城市 规划不是一个范畴，城市规划设计更抽象性更数据化，而城市设计更为图形化。 它与城市景观设计以及建筑设计也有所不同。计算机动画与城市设计虽然是不 同的研究领域，他们在各自不同的领域都有着重要的价值与地位。但是它们又 不是毫无联系的两个单体。本文就是主要研究“城市设计”与“动画仿真”的联系， 研究城市设计中计算机动画实践的目的和意义。 因此，本次论文的主要内容结构为：首先是绪论部分，这一部分主要是课 题选题来源、研究背景、研究现状以及研究目的及意义进行详细阐述总结，得 出课题研究选题的动机；其次对计算机动画技术进行详细解释，涉及到计算机 动画的概念、计算机动画的发展简史、计算机动画制作技术以及国内外计算机 动画的发展程度，从而对计算机动画设计这一领域有一个全面的了解。同时对 城市设计的概念、发展现状以及存在的问题也进行一个全面的阐述。并且通过 一个设计实例来对城市设计内容进行详细印证；再次将城市设计与计算机动画 设计的联系与区别进行详细推理总结，并且对照实例详细介绍城市设计中计算 机动画的实践与研究的内容与措施。从而对城市设计中计算机动画实践的目的 得出结论更好、更直接的表达城市设计理念，更形象的指导城市设计；最 终对城市设计中的计算机动画技术实践的意义进行总结，提出本论文的创新点， 对将来城市设计中计算机动画技术的展望。 关键词：计算机动画，动画仿真，城市设计理念，区别与联系，设计实践 a b s t r a c t m o d e mt i m e s ，t h e 咖p u t e rt e c h n o l o g ya l r e a d yd e v e l o p e d t ob ean e wt 姗e ，i t a l r e a d ys e e p e d t oe a c hd o m a i ni n t h es o c i a ll i f e i np r o f e s s i o l l t h e m p u t e r t e c h n 0 1 0 9 ya l r e a d yu t i l i z e dt h ei n d u s t r y , t h ea g r i c u l t u r e ，s e r v i c ei n d u s t r y a n ds o0 n ；l i l a p p l i c a t i o ns c o p e ，a ss l i g h t l ya si n d i v i d u a l o ra sb i ga sac o u n t r y , e v e no v e rt h ew o n d c 猢o tl e a v et h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y t h ec o m p u t e rt e c h n o l o g ya l r e a d yc o m e t ob ea i m p o r t a n tt e c h n o l o g y i t sd e v e l o p m e n t a n dt h ep r o g r e s sr e l a t et h es o c i a ld w e l o p m e n t a n dt h es o c i a lc i v i l i z a t i o nd e g r e ed i r e c t l y b u t t h et h r e ed i m e n s i o n a l a i l l m a t l o n s i m u l a t i o nt e c h n o l o g yi sp r e c i s e l yi n t h ec o m p u t e rt e c h n o l o g yo n ek l n d t h ec l t y l a y o u t ( u r b a nd e s i g n ) ，t h i sn o u nd e c i d e s v e r ym a n yd i f f e r e n td e f i n i t i o n s ，n o w m o s 。1 s c o m m o na l l dm o s tr e c e i v e so n e k i n do fd e f i n i t i o nw h i c ht h ep o p u l a c ea c c e p t1 s “t n e c i t vl a y o u ti s 仰ek i n dp a y sa t t e n t i o nt ot h eu r b a n p l a n n i n gl a y o u t ，t h ec l t ya p p e a r a i l c e t h ec i t i e sf u n c t i o n ，a n dp a y s a t t e n t i o nt ot h ec i t yp u b l i cs p a c ee s p e c i a l l y a d i s c i p l i n e i tw i t h t h eu r b a np l a n n i n gi s n o tac a t e g o r y , u r b a np l a i l n i n gd e s l g n a b s t r a c t n e s sd i g i t i z e ，b u tt h ec i t yl a y o u tm o r ep r e s e n t ei nf i g u r e s a n dd i a 铲锄s - na l s o d i f f e r sf i o mw i t h t h ed t yl a n d s c a p ed e s i g n a sw e l l a st h ea r c h i t e c t u r a l d e s i g n c o m p u t e ra n i m a t i o na n dc i t yl a y o u ta l t h o u g h i st h ed i f f e r e n tr e s e a r c ha r e a ， t h e va 1 1h a v er e s p e c t i v e l yi n t h ed i f f e r e n td o m a i nt h ei m p o r t a n tv a l u e a i l dt n e s t a t u s b u tt h e ya r en o tt w om o n o m e r sw h i c hd o e sn o tr e l a t e t h i s a r t i c l ei st h em 锄 r e s e a r c h “此嘶l a y o u t w i t h “t h ea n i m a t i o n s i m u l a t i o n t h er e l a t i o n ，s t u d i e s1 nt h e c i t vl a y o u tt h ec o m p u t e ra n i m a t i o np r a c t i c eg o a la n dt h es i g n i f i c a n c e t h e r d o r e ，t h l s p a p e rp r i m a r yc o v e r a g es t r u c t u r e ：f i r s ti st h ei n t r o d u c t i o np a r t ，t h i sp a n m a m l y l st h e t o p i cs e l e c t e dt o p i co r i g i n a t e s ，t h er e s e a r c hb a c k g r o u n d ，t h e r e s e a r c hp r e s e n ts l t u a t l o n a sw e l la st h er e s e a r c hg o a la n dt h es i g n i f i c a n c ec a r r i e so n t h ed e t a i l e de l a b o r a t l o nt o s u m m a r i z e ，o b t a i n st h et o p i cr e s e a r c hs e l e c t e dt o p i ct h em o t i v e ；n e x tc a m e s o nt n e d e t a i l e de x p l a n a t i o nt 0t h ec o m p u t e ra n i m a t i o nt e c h n o l o g y , i n v o l v e s t ot h ec o m p u t e r a n i m a t i o nc o n c e p t ，t h ec o m p u t e ra n i m a t i o nd e v e l o p m e n tb r i e fh i s t o r y t h ec o m p u t e r a n i m a t i o nm a n u f a c t u r et e c h n o l o g ya s w e l l a st h ed o m e s t i ca n df o r e i g nc o m p u t e r l i a n i m a t i o nd e g r e eo fd e v e l o p m e n t ，t h u sd e s i g n s t h i sd o m a i nt ot h ec o m p u t e r a n i m a t i o nt oh a v eac o m p r e h e n s i v eu n d e r s t a n d i n g m e a n w h i l e t ot h ec i t yl a y o u t c o n c e p t ，t h ed e v e l o p m e n tp r e s e n ts i t u a t i o n a sw e l la st h ee x i s t e n c eq u e s t i o na l s o c a 】r r i e so nac o m p r e h e n s i v ee l a b o r a t i o n a n dc o m e st h r o u g had e s i g ne x a m p l et o t h e c i t vl a y o u tc o n t e n tt oc a r r yo nv e r i f i e si nd e t a i l ；o n c em o r ec a r r i e so nt h ec i t yl a y o u t a n dt h ec o m p u t e ra n i m a t i o nd e s i g nr e l a t i o na n d t h ed i f f e r e n c et h ed e t a i l e di n f e r e n c e t 0s u m m a r i z e ，a n di nc o m p a r i s o ne x a m p l ed e t a i l e di n t r o d u c t i o nc i t yl a y o u tc o m p u t e r a n i m a t i o np r a c t i c ea n dr e s e a r c hc o n t e n ta n dm e a s u r e t h u st h ec o m p u t e ra n i m a t l o n p r a c t i c eg o a ld r a w st h ec o n c l u s i o nw e l l ，m o r ed i r e c tt ot h ec i t yl a y o u ti n + e x p r e s s e s t h ec i t vl a y o u ti d e a ，m o r ev i v i di n s t r u c t i o nc i t yl a y o u t ；f i n a l l yc a r r i e so n t h es u m m a r y t oi nt h ec i t yl a y o u tc o m p u t e ra n i m a t i o nt e c h n o l o g yp r a c t i c es i g n i f i c a n c e ，w 1 儿 p r o p o s et ot h ef u t u r ec i t yl a y o u ti nc o m p u t e ra n i m a t i o nt e c h n o l o g yg w m g f r e er e l g n t ot h ei m a g i n a t i o n k e yw o r d s ：i n t e l l i g e n t s t a t i cp h a s eg e n e r a t o r , r e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o n w o u n d t y p ee l e c t r o m o t o r , r e a c t i v ep o w e r i l l 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 期： 兰! 皇篁：生 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：薹曼亟鉴导师签名：绛竺鱼显日期：丝 武汉理上大学硕士学位论文 1 1 课题的题目及来源 第1 章绪论 课题的题目：浅折城市设计汇报中计算机动画仿真实践 课题来源：设计投标研究项目 笔者在最近几年在学习之余一直兼职从事城市设计咀及景观设计工作，在 城市设计方面积累了丰富的设计经验。在这几年的工作过程之中，经历过很多 设计方案的整理汇报工作，从而发现了许多问题。我们就以一个设计实例来说 明一下。 首先介绍一下项目背景。 2 0 0 5 年2 月，重庆弹子石组团c 、d 标准分区进行国际性城市设计招标，项 目规模2 5 2 公顷，设计时间3 个月。重庆中央商务区的功能定位是“长江上游 和西南地区的区域性商务中心”。中央商务区的宏观区域由江北城地区、解 放碑朝天门地区和南岸弹子石地区三部分共同组成，形成“两区一线”布局 结构。包括解放碑商贸区，江北城现代商贸区和弹子石滨江沿线地带功能 配套区。其中，江北城承担以商务办公为主的职能：解放碑朝天门地区承 担以商贸为主的职能：弹子石地区承担配套服务功能。 一幽 1 - - 1 设计区域现状照片 这次城市设计的目的：通过城市设计协调好该地区整体改造开发后与 城市整体之自j 的功能设置、空间形态、交通组织及环境景观等方面的关系， 武汉理1 。人学硕十学位论文 充分挖掘并发挥该地区的区位优势。确保该地区各项功能的协调发展，使 其成为富有活力、环境宜人、高效有序运行、反映2 1 世纪重庆新形象的标 志性城区。城市设计方案征集的目的是在现有的控规阶段性成果基础上， 通过对弹子石片区的功能构成、布局形态、交通组织、城市风貌特点、历 史文脉及城市设计的进一步深化研究，提出框架性的规划构思理念，为编 制该地区的控制性详细规划提供更科学的依据。 同时。甲方也提出了相应的城市设计要求：( 1 ) 弹子石片区的城市空 间形态应纳入重庆整体城市空间形态统一考虑，并与渝中半岛、江北城城 市形象设计相呼应，共同打造2 1 世纪重庆新形象，应绘制弹子石片区及周 边地区总体城市形态设计意象图。( 2 ) 应充分利用弹子石片区滨江资源优 势合理规划滨江亲水空间。( 3 ) 合理布置体现中央商务区形象的标志性 建筑和城市广场。( 4 ) 合理布局适宜规模的居住小区，打造弹子石片区高 标准、高环境质量居住区。( 5 ) 维护公众利益，合理布局城市公共开敞空 间。( 6 ) 合理利用地下空间。( 7 ) 体现城市风貌特色和历史文脉。( 8 ) 体 现城市空间的人性化和人文关怀。( 9 ) 滨江地带的规划设计是本次方案征 集的重要内容之一，应综合考虑骑洪、景观、水运交通、城市功能等因素。 规划方案不得侵占河道，建筑布局不能越过滨江路。 1 - 2 设计区域现状地形 根据甲方的项目设计要求以及对现状设计区域的分析，我们项目组8 人， 用了1 5 天的时间拿出了一个初步的设计方案。在设计成果中。交通设计、土地 利用情况已经有了个性的解决方案；滨江综合区、文体休闲组团、商业商住组 团、商务办公组团都能够得到合理划分。城市设计与规划也得到详细的推敲与 武汉理1 = 大学硕士学位论文 设计。 但是涉及到方案设计理念的打造却遇到了难题。一个新规划区域需要寻求 一个怎样响亮又实际的城市设计理念，从而大大增强城市设计的合理性与形象 性? 需要一个怎样的表达形式才能使得广大民众接受一系列的城市设计理念? 这些我们还都没有经验，因此，我把这次机会作为论文选题的来源，是具有很 重要得现实意义。 1 2 课题研究的背景 1 自从世界上第一台电子计算机一一e n n 被莫科里和艾克特发明出来以后， 计算机逐渐代替人来处理一系列的繁琐的工作，尤其是在计算、图形处理等软 件技术飞速发展之后，这一类繁琐的量化工作，被进一步简化。 在近代，计算机技术已经发展到一个新的时代，它已经渗透到社会生活的 各个领域。在行业上讲，计算机技术已经运用到了工业、农业、服务业等各个 领域；从应用范围上讲，小到社会个体人，大到一个国家，甚至整个世界 都离不开电脑技术。 计算机技术已经是现代社会发展不可或缺的一门重要技术。它的发展与进 步直接关系到社会发展和社会文明的程度。而三维动画仿真技术正是计算机技 术中的一种。 城市设计( u r b a nd e s i g n ) ，这一名词有很多不同的定义，现在最普遍和最受 大众接受的一种定义是“城市设计是一种关注城市规划布局、城市面貌、城镇功 能，并且尤其关注城市公共空间的一门学科”。它与城市规划不是一个范畴，城 市规划设计更抽象性更数据化，而城市设计更为图形化。它与城市景观设计以 及建筑设计也有所不同。作为一个现代社会的新兴学科，城市设计有着其他设 计学科不可比拟的发展优势，这从它对现代城市建设的指导性很人们对它的重 视程度就可见一斑。 计算机动画与城市设计虽然是不同的研究领域，他们在各自不同的领域都 有着重要的价值与地位。但是它们又不是毫无联系的两个单体。本文就是主要 研究“城市设计”与“动画仿真”的联系，研究城市设计中计算机动画实践与应用的 主要内容。 1 摘自计算机动画简史郑磊著一信息科学之黑龙江科技信息2 0 0 6 ，9 1 3 武汉理工大学硕十学位论文 现阶段国内对城市设计和计算机仿真动画的研究，都只是局限在计算机仿 真动画一方面或者是城市设计一方面，把两者结合起来研究，去研究两者之间 的关系的文件和参考资料还很少。所以在论文的资料查找和编辑上存在一定的 难度。 1 3 课题研究的目的及意义 选择本课题和研究本课题有一个非常明确的目的：对后期在城市设计汇报 中的计算机动画仿真能够有一定的总结性和指导意义。能够促进计算机动画在 城市设计领域新的发展，能够产生些微的引导作用。 4 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章计算机动画简要介绍 2 1 计算机动画的概念 2 1 1 计算机动画及计算机仿真动画 何谓计算机动画? 何谓计算机动画仿真? 两者能否对等? 这是我们在谈到 计算机动画和计算机动画仿真技术首先要弄懂的两个问题。 2 计算机动画( c o m p u t e ra n i m a t i o n ) 是借助计算机生成一系列可供动态实时演 播的连续图象的技术。它本身最早是从卡通画片的计算机辅助制作开始的。随 着计算机在工业、农业、服务业尤其是在设计行业部门的应用范围的不断推广， 计算机三维动画设计也不断的完善和发展，继而出现了计算机图形工作站，使 得产生高质量的、高逼真度的动画图像成为现实。同时，计算机动画也可以应 用于科学研究领域，为科学计算的可视化和物理化学现象的动态模拟提供了模 拟平台。 而具体到计算机动画中的动画仿真，那就有一个更详细的概念了。 3 “仿真”是以控制论、计算技术和相似原理为基础，以计算机和各种物理效 应设备( 它模拟再现真实世界环境) 为工具，借助系统模型对真实的或设想的系统 进行试验研究的一门综合性技术。4 而“动画仿真”就是利用计算机生成的一系列 可供动态演播的连续图象来研究一个存在的或设计中的系统。在动画模拟真实 世界过程中，动画显示的主要作用是提供一种系统状态的可视性工具，可从动 态显示的画面上看到系统中各种元素之间的动态行为。它能帮助建模人员和决 策人员直观地观察设计系统的运行情况，从而深刻地了解系统运行的规律、内 在逻辑联系和系统的某些性能指标，以辅助进行方案选择和决策；并可及时发 现系统中的缺陷和问题，避免决策失误。( 见图动画仿真流程表) 所以计算机仿 真技术的应用已引起社会的普遍重视。动画仿真也可以根据人们对现实世界的 2 摘自计算机动画仿真及其在机构分析中的应用吕志杰著一山东工业大学出版社1 9 9 9 ，第2 9 卷第6 期 3 摘自三维伍i 帆船运动理论中的应用研张朝阳引、张秉森，韩雪著一系统仿真技术2 0 0 7 ，第3 卷第2 期 4 摘自计算机动画仿真及其在机构分析中的应用吕志杰著一山东工业大学出版社1 9 9 9 ，第2 9 卷第6 期 5 武汉理工大学硕士学位论文 想象，创造出符合设计方案及理想中的环境，给人以直观的感受从而对方案作 出判断。 动画技术与其他学科技术结合起来的一种技术， 基于这个基础上的提高。 2 1 2 计算机动画中关于软件的运用 动画仿真技术是以计算机 动画为基础，结合了相似原理 和数控论等技术。升级而成的 一种借助系统模型而促进研究 的一门综合性技术。而计算机 动画除了包括动画仿真技术以 外还包括平面动画，故事性动 画等。所以动画仿真是计算机 它属于计算机动画范畴但又是 目前，制作动画效果的方法比较多，软件也很多，大家比较常用到的软件 就有a u t o c a d 、3 d m a x 、p h o t o s h o p 等，这些软件有的是用三维模型，有 的是通过平面来合成，这些软件各有优点也各有不足，下面我详细介绍一下 3 d m a x 这种比较常见的动画仿真基础软件。 5 3 d sm a x 系列软件是由a u t o d e s k 公司推出的三维动画制作软件，是目前使 用最为广泛和最优秀的虚拟仿真设计和动画漫游制作软件之一。他以灵活多变 的三维建模系统和灵活多变的运动动画场景制作，赢得了广大动画制作人员尤 其是设计人员的青睐，他们多用3 d sm a x 创建自己要求的模型对象，再对模型对 象进行动画编辑，使得这些模型在设计者的指导下按照一定的轨迹运行，从而 达到模拟未来设计场景的功能，直观的表达了设计师的设计思维。同时3 d sm a x 强大的材质编辑功能也是它能征服广大使用者的一大利器。许多现代的设计师 沉迷于3 d sm a x 的强大的材质编辑功能，几乎所有现实世界中的材质外型都能在 3 d sm a x 的材质编辑中模仿出来。例如文章所引用的重庆弹子石城市设计实例中 就涉及到了场景材质的问题。下面的论文将会有详细介绍。 5 摘自三维在帆船运动理论中的应用研张朝阳引、张秉森韩雪著一系统仿真技术2 0 0 7 ，第3 卷第2 期 6 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 计算机动画的发展 计算机动画的正式发展是在卡通动画之后开始的。传统的卡通动画有很多 个制作的步骤，他们首先是要导演将剧本分成单个的镜头，然后根据这些单个 的镜头确定下一步的分镜头的角色，并绘制关键的角色造型画面，这个任务是 由高级动画师来完成的，最后则是助理动画师将关键的角色造型画面迸行补充 完善，使得整个动画过程达到自然过度。最终，再将每个画面进行逐格拍摄， 得到一个完整的动画片段。6 自从1 9 6 4 年，贝尔实验室的k k n o w l t o n 尝试用 计算机来完成上述的动画片段制作过程，从而开启了计算机动画制作的先河。 从此计算机动画的发展一发不可收拾，不过在早期的计算机动画制作，仅仅是 只限于二维的卡通制作，还没有涉及三维动画的领域。 计算机动画发展起来以后，很多需要助理动画师完成的工作( 例如填色、 背景制作等) ，都可以借助计算机来完成，从而提高了动画的制作效率。2 0 世纪 7 0 年代后期，随着计算机硬件技术的飞速发展，出现了区别于二维动画的三维 计算机动画。并且有多种计算机三维动画软件面市，这些动画软件给用户提供 生成动画效果的多种手段和工具，并且得到广大用户的认可。计算机动画从此 得到了飞速的发展，到最后甚至成为以假乱真的动画特效。 到目前为止，计算机动画已经发展成一个多学科的综合领域，它涉及到计 算机图形学、视频技术、艺术、视觉心理学、生物学、城市设计、人工智能等 多个领域，到目前，它已经成为一个有自身特点的独立学科。 2 2 2 国内外计算机动画的发展程度 我国在计算机动画技术的应用与实践开始子九十年代初期。 我国对计算机动画技术的应用和研究始于九十年代初期。1 9 9 2 年北京工业 大学c a d 中心和北京科教电影制片厂联合完成了一部完全采用计算机动画技 术制作的科教影片相似，这部影片标志着中国计算机动画的初步探索。1 9 9 3 年，他们又同香港先涛公司、香港a c c 公司合作制作了北京中办2 0 0 0 年奥 运会的动画宣传片北京欢迎您。这两个计算机动画作品代表了我国的计算机 动画实践的水平。随后的浙江大学c a 眦g 国家重点实验室运用计算机动画 技术演绎了几千年前秦始皇兵马俑战斗的场面。随着计算机软件和硬件技术的 6 摘自浅析计算机动画技术的发展刘绍凯著一电脑技术与知识2 0 0 4 ，3 2 7 武汉理= 人学硕士学位论文 不断完善，计算机动画技术在广告制作、城市建筑规划、视景仿真等方面取得 了很大的成功，其表现手法和合成技术也得到了不断的进步和提高。尤其是在 近几年以来，由于国家对动画产业的大力支持，计算机动画技术更是得到了更 大的发展空间。 在国际上，计算机动画技术发展起步比较早，现在已经趋向于规模化、标 准化以及网络化。规模化是指计算机动画的应用范围、技术水平都得到很大的 提高，为了追求生产效益，从而产生计算机动画的规模化；现代计算机动画软 件和动画技术流程各有不同、各有特色，但是随着国际计算机动画技术的交流 与合作，标准化将是大势所趋；互联网作为现代社会的最大的知识信息交流载 体，与计算机动画技术的传播也有巨大的作用，所以现代的计算机动画技术越 来越具有网络化的趋势。 总之计算机动画这一个新兴的学科，在现代社会得到了一个长足的发展， 并且发展前景不可估量。 2 3 计算机动画制作技术 计算机动画的制作是一个复杂的过程。具体是指运用指定的绘制程序生成 能够表达系列景物的画面。这些画面是通过一帧帧的连续画面组成，前一帧画 面是对后一帧画面的修改。一般来说，计算机动画中的运动与实际的物体的运 动是不同的，其内容比实际运动过程多了一个数字处理的过程，其中任何景物 的位置、方向、大小和形状的变化都与数字信息有关系，都是通过一个虚拟的 数字世界来组成一系列可供人感受的动态画面。其中，物体和虚拟的摄像机可 以不受限制的运动，设计师也就可以随心所欲的创造自己的动画世界。 计算机动画主要研究的内容是运动控制技术以及与动画有关的造型、绘制、 合成等技术。随着现代动画技术的提高，对动画造型、合成等技术的要求也在 不断提高。传统的计算机图形绘制已经不能满足新的动画技术的要求，这就产 生了新的造型、合成的工具。 计算机动画技术从制作的角度来看，主要运用到了几何造型和图象处理两 种技术。这两种技术在动画发展的初期阶段，计算机动画只是简单的几个几何 造型，而且生成的效率不高，费工费时。近年来，随着计算机软件技术的不断 提高，人们对计算机运动控制和渲染技术方面的研究也不断深入，计算机动画 8 武汉理工大学硕士学位论文 技术也得到了长足的进步，尤其是一些专业软件的成功研制和升级。例如 3 d m a x 、m a y a r 等，这些软件及一些插件使得计算机对动画的处理功能有了 极大的提高。其直接结果就是促进了计算机制作技术的极大提高，为形成更好 的计算机动画作品提供了基础和平台。 2 4 本章小结 计算机动画是一种借助图形、图像和声音的新型的有发展潜力的技术， 随着计算机仿真动画技术的不断进步，我相信计算机动画技术有更好的发 展空间和发展潜力，它在社会生活中所占据的位置也会更加重要。不久的 将来，我们不仅仅是在动画片或者动画电影中看到计算机动画的身影，在 物理学、生物学、化学、设计学等领域，计算机动画技术也能够有更多参 与的机会，它带给我们的不仅仅是视觉上的娱乐享受，更能够协助我们研 究自然科学等许多学科领域。 9 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章城市设计简要介绍 3 1 城市设计的概念 城市设计，英文又称u r b a nd e s i g n ，美国建筑师协会在1 9 6 5 年正式用这个 词汇。城市设计是设计者以营造合理的城市生活环境，提高城市生活质量为目 的的创造性活动。城市设计与建筑设计和规划设计有密切的联系，它是建筑设 计的前提和轮廓，是政府提出决策的源泉。同时，城市设计又是以人为本的， 城市设计的最终目的是为了给人们创造高质量和适宜人类居住的城市环境。这 种城市环境的形成不只是涉及到城市建设方面，还与整个社会的经济、文化、 技术、审美有着密切的关系，只有人类的综合素质提高了，城市设计的目的也 就达到了。 3 2 城市设计的发展状况及主要内容 3 2 1 城市设计的发展状况 现在的城市设计行业处在逐渐被人们接受的阶段。人们对城市设计的态度 经历了由漠不关心到慢慢接受，到现在主动的去接受甚至主动去运用和推广城 市设计。这是一个漫长的过程，城市设计这一学科也随着人们的接受，而变得 越来越全面，其在城市建设中发挥指导的作用也越来越多。 3 2 2 城市设计的主要内容 城市设计是以生活在城市中的人为主要研究对象，把这些人在城市中的行 为和感受为中心，不但要考虑这些城市人群的生产、生活、外出、旅游等各种 活动的要求，同时要在这城市空间中人们对周边环境在生理和心理上的要求。 例如易居性、易识别性、私密性、活泼或庄严肃穆等环境气氛。这些都是城市 设计中所要注重的内容。另外尺度、比例、层次、序列、对比等审美的要求也 是城市设计中不可缺少的设计手段。城市设计的内容也随城市范围的不同而有 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 所不同。城市设计的范围可以大到一个区域、整体城市，小到一排灯具甚至标 志性。概括地说，城市设计涵盖的范围非常广，任何规模的环境形态的改变或 土地开发利用，都需要进行城市设计，但其重点是城市和社会的综合环境。 3 3 城市设计实践与研究中存在的问题 城市设计的设计和实施是一个漫长的过程，在城市设计高度发达的今 天，虽然城市设计对城市的发展贡献了很大的力量，但是我们也必须清醒的 认识到城市设计也存在种种的问题，这些问题不但大大的削弱了城市设计 的作用，影响了城市设计的发展，有的时候甚至起了反作用。这些问题可 以归纳为五个大的方面：理念问题、价值问题、实施问题、定位问题和制 度问题。 3 3 1 理念问题 现代城市设计所存在的最大的理念问题就是忽视了城市设计的生态价 值和人文意义。二十一世纪是经济高速发达的时代，可是伴随着经济高速 发展的同时，地球环境在发生微妙的变化，气温变暖、反厄尔尼诺现象严 重、地下水位下降、农业病虫害在加重、水资源遭到严重污染、土地沙漠 化面积增大这所有的一切都在说明，我们所居住的环境在变得越来越 恶化，越来越不适宜我们生存。是什么原因导致了这种结果呢? 我想城市 设计对生态价值和人文价值的忽视态度，应该承担一部分责任。现代的一 些城市设计中过多的注意城市的形象建设，忽视了一些基础设施建设，人 为的以破坏自然资源为代价来寻求城市发展的机会。全国各地无论大城市 还是小城市，都千篇一律的开发新区、新城，有的甚至在没有必要的情况 下为了促进经济增长而人为的建造了一座座没有人居住的新城。要有新的 地面建筑就意味着要破坏等量的农田、林地；有新的硬质铺地就意味着破 坏等量的绿色草地、灌木，有新的地表大面积人造水体，就意味着等量的 饮用水资源的缺失。经济是有发展了，国民经济总值也提高了，商业服务 业也相应的得到了发展，人们的生活水平也有提高，可是这些发展和提高 的代价却是巨大的，它是以破坏我们世代的生活环境和自然资源为代价的， 是以“涸泽而渔”的手段来达成的。这些现象都反映了现代社会在城市设计 武汉理下大学硕士学位论文 发展的同时，生态价值理念的发展已经相对滞后了，人们一直崇尚的“以人 为本”的人文意义也逐渐淡漠。 更有甚者，有的城市为了盲目的打造最大的商业街，而忽视城市本身 的承受能力，使原本繁华的地段元气大伤。还有的城市只是注重城市表面 上的重点形象工程的建设，却遮掩了一些本应该改造的居民居住聚集区的 建设。大大的偏离了“以人为本”的本意。 而有的城市设计，过多的追求一些空泛的“轴线”、“联系”以及“整体性”， 却忽视了本地的文脉，丧失了城市设计中的人文价值。这个损失更不是能 用经济发展程度来衡量的一个结果。 3 3 2 价值问题 新世纪中国城市设计工作面临着对价值问题新的考虑。 社会问题是一切社会矛盾产生的根源。经济发展了，一系列的社会问 题就会随之而生，这些问题的根源都存在于城市设计价值取向问题。这些 社会问题主要表现在两个方面。第一方面，城市建设过程中的强制拆迁、 违法征用土地、滥用权利等，使得开发商、群众、政府方面产生激烈的矛 盾冲突，最终导致成为社会性问题。现在这些强制拆迁的新闻屡见报端， 有的甚至演变成大的刑事案件，给社会造成不可估量的损失。第二方面， 重复性建设现象严重，因为没有相应的协调机制，城市与城市、地区与地 区之间的恶性竞争愈演愈烈。而且很多城市设计方案有着新潮夺目的理念， 或者有好的局部区域的设计处理，这些设计师单纯的认为只要使得局部区 域生态达到平衡就可以了，却忽视了整个社会形成不健康的价值趋向已经 偏离了轨道。7 这样的城市设计“见物不见人”，以为有了好的物质环境就能 自然形成和谐的社会氛围。“缺乏对社会问题与人性需求的理解，缺乏对区 域城市系统运作机制的把握，在这样的理论背景下的城市设计必然停 留于形体设计，纵有设计精美的物质形体，却必然难以形成有生机、有活 力的城市空间”。城市的发展如果仅追求优良的物质环境，其中很多内在 的社会联系必然受到损害，而当前中国的城市设计理论对特有国情下的这 些社会问题都缺乏足够的准备。城市设计的主要产品是城市公共空间相比 7 摘自当前城市设计与研究中的若干问题李亮、粟德祥著一建筑学报2 0 0 7 ，3 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 物质性而言，公共空间更重要的价值是其社会性的作用。在这个意义上， 公共空间不再是空间本身，而是空间化的“公共领域”( p u b l i cd o m a i n ) 。 3 3 3 实施问题 城市设计的最终成果不是一幅幅画面美丽的“效果图”，而是能够实实 在在的改变城市形象，使城市进步的一系列设计措施和成果。但现在的许 多城市设计却偏离了现实的要求，片面的强调时髦的形式、新颖的概念，多数 城市设计偏离现实需求，成果过于形式主义，远离生活实际，还有二些设 计只是为了使开发机构作为招商引资的手段，前期大肆宣扬片面夸大，但 是一旦引资成功，往往就被搁置一边，没有人去过问。 很多无法操作的效果图式的城市设计，只注重效果图的质量，忽略了 它的可实施性，使得城市设计中出现了很多无法实施的“效果图”设计。这 些设计偏离城市本身的要求，流于概念化、模式化、形式化的泥沼，无法 为现代的城市设计产生指导，有时候甚至为城市的健康发展产生不利的反 作用。8 还有一些城市设计仅仅是作为开发机构和团体作为“招商引资”的手 段设计工作在前期往往显得相当隆重，而一旦完成其“使命”，则被搁置一 边，无人问津。这样的城市设计只停留在图册的华丽和装帧的精美，成为 开发项目的时髦包装同时，影响城市设计的因素是多方面的，每一项因素 都可能影响整个城市设计的具体实施。 3 3 4 定位问题和制度问题 9 城市设计与城市规划的若即若离“城市设计相对于传统城市规划，偏重 三维的、立体的、景观上和城市结构形式上的设计，针对城市环境中丰富 的人类生活系统( b g o o d c y ，1 9 8 7 ) 。经过几十年实践，城市设计所包含的 范畴已经有了很大的拓展，乃至需要同城市规划加以区分了。国内学者对 于城市设计与城市规划之间关系存在多种观点，归纳起来可以分别称之为 “媒介说”、“对应观”、“独立论”与“一体论”，针对这些观点也有不同的意见。 在实际操作中，城市设计的实施必须通过城市规划来实施。一是城市设计 8 摘自当前城市设计与研究中的若干问题李亮、粟德祥著一建筑学报2 0 0 7 ，3 9 摘自当前城市设计与研究中的若干问题李亮、粟德祥著一建筑学报2 0 0 7 ，3 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 必须借助城市规划的法定地位，取得法律保障；二是城市设计只有纳入城 市规划管理体系，才能在开发控制中逐步实施。宏观层面的城市设计只有 在城市总体规划中落实，才有实现的可能； 中观层面的城市设计也只有在 下一层次的控制性详细规划中进一步深化，才能分步实施；而修建性详细规 划则与小尺度的城市设计的关系密切。城市设计既与城市规划在学科建设 中相分离，又在实践过程中联系紧密，对于二者之间的关系存在着多种观 点。在城市设计缺乏主流理论的情况下，人们对城市设计的内涵与外延的 认识还比较模糊，在认识论上和方法论上尚未达成共识，城市设计在现有 城市规划体系中的地位与关系尚不明确。 制度问题：城市设计需要什么样的制度保障? 出于对城市设计的公共 价值的追求，城市设计学者们都渴望得到制度的保障，得到公共权威的维 护，甚至认为“权力的支持是造就良性的城市设计运作之根本保证”目前来 看，城市设计还远没有得到这种保障，处于一种“制度困境”之中，主要表 现为：城市设计缺乏法定地位，其成果仅作为对城市发展前景的展望形式 而存在，在实际运作中管理者“底气不足”、无据可依，造成过多的行政干 预和人为操作；城市设计与城市规划建设管理体制的结合方式缺乏规定， 城市设计徘徊于现行城市建设程序和体制之外，难以介入城市建设过程并 发挥作用；目前城市建设投资渠道多元化，造成多种利益的交叉、融合和 冲突，在城市设计上也缺乏进行利益协调的规定。 城市设计学者普遍将城市设计发展的困难“归罪于”城市设计的制度困 境，同时认为“城市设计必须有坚实的法理基础，否则就难起到应该起的作 用”，并且提出各种对于城市设计的“制度诉求”，希望使城市设计在城市 规划设计体系中获得“正式”与城市规划建设管理体制的结合方式缺乏规 定，城市设计徘徊于现行城市建设程序和体制之外，难以介入城市建设过程 并发挥作用；目前城市建设投资渠道多元化，造成多种利益的交叉、融合 和冲突，在城市设计上也缺乏进行利益协调的规定。城市设计学者普遍将 城市设计发展的困难“归罪于”城市设计的制度困境，同时认为“城市设计必 须有坚实的法理基础，否则就难起到应该起的作用”，并且提出各种对于 城市设计的“制度诉求”，希望使城市设计在城市规划设计体系中获得“正式” 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 3 4 本章小结 通过对城市设计概念、内容以及发展现状存在的问题，我们可以清晰 的认识到，城市设计在现代生活中所占有的位置是何等重要，城市设计在 我们国家的发展程度以及城市设计在我国现阶段存在的问题。从而为下一 步城市设计与计算机动画结合奠定一定的理论基础，做了一定的铺垫。 1 5 武汉理一j ：大学硕士学位论文 第4 章城市设计与计算机动画之间的区别与联系 城市设计与计算机动画是两个不同的领域，但是在经济高速发展的今 天，设计正在备受人们关注，计算机动画也是一个新兴的设计产业，也被 列为国家经济的重点扶持项目。自然，这两个行业也难免产生交集。下面 我们就着重讲述城市设计与计算机动画之间的区别与联系。 4 1 课题概述城市设计与计算机动画之间的区别 城市设计与计算机动画之间的区别主要存在以下四个方面。 4 1 1 概念不同 计算机动画与城市设计的概念不同。文章前面已经对计算机动画与城 市设计的概念有了一个详细的阐述，计算机动画是“借助计算机生成一系列 可供动态实时演播的连续图像的技术”。而城市设计的概念则是“设计者以 营造合理的城市生活环境，提高城市生活质量为目的的创造性活动”。两者 的概念显然有所不同，是两者之间最大的区