电子科技大学光电信息学院 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**；凌灵；王亚慧 指导老师刘爽 起止时间2010.10.19~~~2010.10.27 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套构而成的，是一个复式格子，基元由体对角线的两个碳原子 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′、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 利用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、思考和解决实际问题的能力。 （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，经常会遇到这一种那样的情况，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，最终找出问题处理问题。 （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，制作效率非常之高，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WindowsNT与SGIIRIX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，因为它能够给大家提供完美的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AliasWavefront公司在1998年才推出的三维制作软件。被大范围的使用在电 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3DStudioMax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、动画制作的过程，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(MayaUnlimited)、maya完全版(MayaComplete)、 个人学习版(mayapersonallearningedition).MayaComplete包含了Maya的大部分功能，Maya Unlimited则包含了Maya的所有功能。MayaUnlimited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。Autodesk3dsMax82005年10 月11日，Autodesk宣布其3dsMax软件的最新版本3dsMax8正式发售。Autodesk3dsMax 9Autodesk在Siggraph2006UserGroup大会上正式公布3dsMax9与Maya8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 作系统和 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 AliasWavefront ( 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 的基础层次更加高，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、衣料仿线dsmax 用户匆忙地寻找第三方插件时，Maya 用户已能早早地安心工作了。 可以说，从建模到动画，到速度，Maya 都很出色。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 评阅标准 得分 教师 评阅 学习态度（学习态度能否认真，设计（论文）有无抄袭情况） （0～10 分） 工作量（能否很好地完成任务书规定的工作量，设计内容是否全面） （0～10 分） 规范要求（图形、表格、公式的表达是否清晰、正确，论文的书写是 否符合规范化要求）（0～15 分） 实际能力（能否认真阅读教师指定的参考资料、文献，是否能阅读与 课程设计有关的自选资料；基础理论和专业相关知识是否扎实，能否正确 运用基本理论和基本技能；能否独立分析、解决设计问题，设计的具体方案 是不是正确，有无重大原则性错误；文字表达能力如何，能否准确地表 达自己的设计思想或论文意图）（0～40 分） 学识水平（论文是否有独到见解或设计是否有较大创新，对课题是否 有较深刻的分析和研究，论文或设计是否有较大的实用价值或较高的 学术水平，成果是否突出（0～25 分） 总 计 评阅教师评语（包括学习态度及工作量；课程设计（论文）内容和规范性；课程设 计（论文）表达能力等方面）： 评阅教师签字： 年 月 日