金刚石结构动画设计

电子科技大学光电信息学院

课程设计报告

课程名称

题目名称

学 号

姓 名

指导老师

起止时间

2010年 10月 27日

金刚石结构动画设计

摘要：金刚石是由碳原子组成的，是由两个面心立方沿立方体的体对角线位移1/4套构而成的，是一个复式格子，基元由体对角线上相距为1/4的两个碳原子组成。金刚石结构中每个碳原子与其最邻近碳原子形成四面体结构，四个键的长度相等，两相邻键间的夹角为109°28′。金刚石结构原子间距比较大，空间占有率只有34%。重要元素半导体如Si、Ge都属于金刚石结构。本设计中我将使用玛雅（Maya)软件描绘出金刚石结构形成的动态过程。

关键词：面心立方、体对角线、1/4、109°28′、Maya、移动、旋转、序列帧

1、设计目的

（1）熟悉金刚石结构的形成过程；

（2）了解金刚石结构的形成原理；

（3）掌握Maya软件的使用方法；

（4）学会用Maya软件对金刚石结构进行设计与制作。

2、设计原理

画出平面设计图，描述金刚石结构的形成过程。平面设计图如下：

如图，现将面心立方沿AM方向整体移动四分之一

保留A-N和A'-D'，去除

E'-N'

即为金刚石结构

3、制作流程

（1）根据平面设计图用玛雅软件做出原子和所在场景的立体模型。

（2）给模型赋予材质贴图，再给场景打灯光。

（3）做出分子的移动和旋转动画。两个动画分两个镜头。

（4）用摄像机做打镜头，给摄像机做位移动画。

（5）在Maya中渲染出两组序列帧后，在AE里面合成输出即可。

下面给出两张制作中的过程图：

4、主要软件

Maya

5、结论

通过使用Maya软件，成功的描绘出金刚石结构的动态形成过程。

6、设计及心得体会

（1）通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。

（2）我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很形象的理解金刚石结构，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们形象的了解了金刚石结构的特性，并且对于Maya软件有了更多的认识。

（3）在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，刚开始时有些心急，但发现欲速则不达，于是静下心来，仔细分析，最终找出问题解决问题。

（4）此次过程很有意义，在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨，但最后还是坚持了下来，并成功地完成了设计与制作。

7、附录a

下面给出用Maya软件做出的成品动画的四张截图：

8、附录b

下面简要介绍下Maya软件

Maya是美国Autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，应用对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。Maya功能完善，工作灵活，易学易用，制作效率极高，渲染真实感极强，是电影级别的高端制作软件。

Maya售价高昂，声名显赫，是制作者梦寐以求的制作工具，掌握了Maya，会极大的提高制作效率和品质，调节出仿真的角色动画，渲染出电影一般的真实效果，向世界顶级动画师迈进。

Maya 集成了Alias、Wavefront 最先进的动画及数字效果技术。它不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合。Maya 可在Windows NT 与 SGI IRIX 操作系统上运行。在目前市场上用来进行数字和三维制作的工具中，Maya 是首选解决方案。

很多三维设计人应用Maya软件，因为它可以提供完美的3d建模、动画、特效和高效的渲染功能。另外Maya也被广泛的应用到了平面设计（二维设计）领域。Maya软件的强大功能正是那些设计师、广告主、影视制片人、游戏开发者、视觉艺术设计专家、网站开发人员们极为推崇的原因。Maya将他们的标准提升到了更高的层次。

Maya是目前世界上最为优秀的三维动画的制作软件之一，是相当高尖而且复杂的三维

电脑动画软件，它是Alias|Wavefront公司在1998年才推出的三维制作软件。被广泛用于电影、电视、广告、电脑游戏和电视游戏等的数位特效创作。曾获奥斯卡科学技术贡献奖等殊荣。2005年10月4日，生产3D Studio Max的Autodesk(欧特克)软件公司宣布正式以1.82亿美元收购生产Maya的Alias。所以Maya现在是Autodesk的软件产品。它的应用领域主要包括四个方面：

一、平面图形可视化，它大增进平面设计产品的视觉效果，强大功能开阔平面设计师的

应用视野。

二、网站资源开发。

三、电影特技（蜘蛛侠、黑客帝国、指环王）。

四、游戏设计及开发学习内容：Maya在影视动画行业有广泛的运用，学习MAYA基础

操作及基本建模技术，掌握MAYA基本角色、贴图、动画制作方法，了解并掌握MAYA动力学系统，表达式的应用及MAYA涂刷效果、MAYA毛发、部分MAYA插件。

现在maya有三种版本：maya终极版(Maya Unlimited)、maya完全版(Maya Complete)、个人学习版(maya personal learning edition).Maya Complete包含了Maya的大部分功能，Maya Unlimited则包含了Maya的所有功能。Maya Unlimited刚推出时，价钱贵到令一般家庭使用者却步，但目前的价钱已经跟其他三维运算软件不相上下。Autodesk 3ds Max 82005年10月11日，Autodesk宣布其3ds Max软件的最新版本3ds Max 8正式发售。Autodesk 3ds Max 9Autodesk在Siggraph 2006 User Group大会上正式公布3ds Max 9 与 Maya 8 首次发布包含32位和64位的版本。Autodesk 3ds Max 20082007年10月17号在加利福尼亚圣地亚哥Siggraph2007上发布，该版本正式支持Windows Vista操作系统。Vista 32 位和 64 位操作系统以及 Microsoft DirectX® 10 平台正式兼容的第一个完整版本。

MAYA是高端3D软件，3dsmax是中端软件，易学易用，但在遇到一些高级要求时（如角色动画/运动学模拟）方面远不如MAYA强大。

3dsmax的工作方向主要是面向建筑动画，建筑漫游及室内设计。

MAYA 的用户界面也比3dsmax要人性化点，Maya 是 Alias|Wavefront ( 2003 年 7月 更名为 Alias )公司的产品，作为三维动画软件的后起之秀，深受业界欢迎和钟爱。

MAYA软件应用主要是动画片制作、电影制作、电视栏目包装、电视广告、游戏动画制作等。3dsmax软件应用主要是动画片制作、游戏动画制作、建筑效果图、建筑动画等。 MAYA的基础层次更高，3dsmax属于普及型三维软件，有条件当然学MAYA。

Maya的CG功能十分全面，建模、粒子系统、毛发生成、植物创建、衣料仿真等等。可以说，当3dsmax用户匆忙地寻找第三方插件时，Maya用户已经可以早早地安心工作了。可以说，从建模到动画，到速度，Maya都非常出色。Maya主要是为了影视应用而研发的。

电子科技大学光电信息学院课程设计（论文）教师评阅表

课程名称 固体物理与半导体物理

题目名称 金刚石结构动画设计

学 号 2905301019；2905301026；2905301028 姓 名 党伟；凌灵；王亚慧