首页 -> 2006年第7期
３ＤＳＭＡＸ在中学地理教学中的应用
作者：卢立蕾 李朝辉
在中学地理教学中，很多内容需要立体动画演示。如月相和日月食，学生们很少见到日食、月食的情况，月相变化虽然能够看到，但对它们是如何产生的并没有一个整体认识，如果只靠抽象的讲解和平面图展示，学生们很难理解而且觉得枯燥乏味。如果使用立体动画演示，学生们就会一目了然。又如全球性大气环流，它的形成既包括近地面大气的水平运动及其偏转、高空大气的水平运动及其偏转，还包括近地面大气和高空大气之间的垂直运动，在平面图上很难表现，需要立体动画演示。再如洋流的形成，既有水平方向上的风海流、密度流，又有垂直方向上的补偿流，也需要立体动画演示。其他如气旋、反气旋的形成，海陆间水循环的形成，地壳物质循环等，使用立体动画演示都能化繁为简、变抽象为形象，既突破了教学难点又增加了学生学习地理的兴趣。
因此，运用３ＤＳＭＡＸ制作立体动画来辅助地理教学是提高教学效果的重要手段，下面就以月相和日月食立体动画的制作为例，说明运用３ＤＳＭＡＸ制作立体动画的一般步骤。
一、建立日、月、地球绕转的模拟场景
１．建立日、月、地球模型
启动３ＤＳＭＡＸ后，在３ＤＳＭＡＸ操作界面的ｃｒｅａｔｅ（建立）命令面板中选择ｇｅｏｍｅｔｒｙ选项，单击下面的ｓｐｈｅｒｅ按钮，在顶视图中建立大小不同的三个球体，分别命名为太阳、地球、月球。
２．建立地球和月球的公转轨道路径
在ｃｒｅａｔｅ命令面板中选择ｓｈａｐｅｓ选项，单击下面的ｃｉｒｃｌｅ按钮，以太阳为中心建立一个圆，命名为地球公转轨道。在选中地球的状态下，打开ｍｏｔｉｏｎ（运动）命令面板，单击下面的ａｓｓｉｇｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ按钮，打开其卷展栏，在列表中单击选择ｐｏｓｉｔｉｏｎ选项，接着单击该列表左上角的ａｓｓｉｇｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ图标按钮，打开ａｓｓｉｇｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ对话框，选中对话框中的ｐａｔｈ选项，单击ＯＫ退出，返回到运动命令面板。在ｐａｔｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ卷展栏中单击ｐｉｃｋ ｐａｔｈ按钮，然后在顶视图中单击选中地球公转轨道。这时单击动画控制区中的ｐｌａｙ播放按钮，可以看到地球在轨道上绕日运动。同理，可建成月球公转轨道。但要使该轨道绕Ｙ轴转一定角度，使其与地球公转轨道保持５度９分（近似设置）的夹角。
３．转调整
完成了上面步骤，单击动画控制区中的ｐｌａｙ按钮，可以看到，地球在１００帧内绕太阳旋转一圈，同时月球绕地球的最初位置旋转一圈，没有随地球一起运动。怎样使月球始终绕地球旋转，并在地球公转一圈时，月球绕地球公转１２圈呢？操作过程如下：（１）使月球公转轨道成为地球的子物体（即月球绕地球旋转）。使用工具栏中的ｓｅｌｅｃｔ ａｎｄ ｌｉｎｋ命令，单击月球公转轨道并拖动鼠标，将光标移到地球上放开，这时单击ｐｌａｙ播放按钮可以看到，月球始终绕着地球运动；（２）设置月球公转圈数。为了方便运动设置，可把总帧数由１００帧改为１２０帧。这可通过单击动画控制区的ｔｉｍｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ按钮，在弹出的对话框中将ｅｎｄ ｔｉｍｅ项的参数改为１２０来实现。单击工具栏上的ｏｐｅｎ ｔｒａｃｋ ｖｉｅｗ按钮，在对话框的左侧列表中单击ｏｂｊｅｃｔｓ选项左边的“?堠”，在该对话框右侧，将地球对应的范围线右端点向右拖到１２０帧处，将月球范围线右端点向左拖到１０帧处。再在左侧列表中单击月球左边的“?堠”，选中其下的ｐｅｒｃｅｎｔ选项，然后单击该对话框工具栏上的ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ按钮，在右侧可以看到月球在１０帧内的功能曲线，接着单击工具栏中的ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｃｕｒｖｅ ｏｕｔ－ｏｆ－ｒａｎｇｅ ｔｙｐｅｓ按钮，在弹出的对话框中单击ｃｙｃｌｅ选项，然后按ＯＫ键，这时可看到月球在１２０帧内的运动曲线。关闭ｔｒａｃｋ ｖｉｅｗ对话框，单击ｐｌａｙ观看运动过程可发现，地球公转一圈的同时，月球绕地球公转１２圈。
４．转设置
选中太阳，将动画帧移到１２０帧处，单击ａｎｉｍａｔｅ动画设置按钮，使用工具栏中的ｒｏｔａｔｅ按钮，将太阳绕Ｚ轴旋转一定角度（近似设置）。同理，设置月球自转，由于月球自转与公转同步，所以月球自转可设为３６０×１２＝４３２０度。接着设置地球自转，地球一天转一圈，按一年３６５天计，大约一帧转３圈。将动画帧移到１帧处，打开ａｎｉｍａｔｅ按钮，将地球绕Ｚ轴旋转１０８０度。将动画帧移到１２０帧处，打开ｍｏｔｉｏｎ命令面板， 在ＰＲＳ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ卷展栏中的ｃｒｅａｔ ｋｅｙ框中，单击ｒｏｔａｔｉｏｎ按钮，然后再单击该框下的ｒｏｔａｔｉｏｎ按钮，接着把ｋｅｙ ｉｎｆｏ里的ａｎｇｌｅ值设为３６０×３６０＝１２９６００度，关闭ａｎｉｍａｔｅ按钮，单击ｐｌａｙ观看。可以看到，由于前面月球公转轨道已和地球连在了一起，所以地球自转也带动了月球公转轨道随之旋转。怎样去掉这种旋转上的继承关系呢？选中月球公转轨道，打开ｈｉｅｒａｒｃｈｙ命令面板，单击ｌｉｎｋ ｉｎｆｏ按钮，在下面的ｉｎｈｅｒｉｔ中把ｒｏｔａｔｅ选项中Ｘ、Ｙ、Ｚ前面的对勾去掉，自转运动便设置好了。
二、材质与贴图设置
１．为太阳设材质
选中太阳，打开工具栏中的ｍａｔｅｒｉａｌ ｅｄｉｔｏｒ（材质编辑器）对话框，选中一个比较鲜艳的红色材质球，单击ａｓｓｉｇｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ命令按钮，将红色材质赋予太阳。然后在Ｂａｓｉｃ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ卷展栏中的ｓｐｅｃｕｌａｒ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓ框内，将ｓｐｅｃｕｌａｒ ｌｅｖｅｌ设为１５０，ｇｌｏｓｓｉｎｅｓｓ设为９。这样，红色材质中心出现一个高光区，就作为太阳的光球层。
２．为月球设材质
参考上面步骤，为月球赋予合适的材质，可设暗褐色凹凸材质。
３．为地球设贴图材质
先设置贴图坐标，方法为：选中地球，打开ｍｏｄｉｆｙ命令面板，在ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ卷展栏中单击选择ｇｅｎｅｒａｔｅ ｍａｐｐｉｎｇ ｃｏｏｒｄｓ复选框。打开材质编辑器中的ｍａｐｓ卷展栏，单击ｄｉｆｆｕｓｅ ｃｏｌｏｒ后对应的ｍａｐ下的ｎｏｎｅ按钮，打开ｍａｔｅｒｉａｌ ｍａｐ ｂｒｏｗｓｅｒ对话框，双击右侧列表中的ｂｉｔｍａｐ项，在出现的图片文件选择框内选一幅世界地图的图片，返回材质编辑器窗口，单击ｓｈｏｗ ｍａｐ ｉｎ ｖｉｅｗｐｏｒｔ按钮，在透视图中可以看到地图材质已经贴在了地球上，单击工具栏中的ｒｅｎｄｅｒ ｌａｓｔ可观看实际效果。
三、灯光设置
为了产生日月食的效果，需要设置灯光。打开工具栏中的ｌｉｇｈｔ ＆ ｃａｍｅｒａｓ选项，单击ｔａｒｇｅｔ ｓｐｏｔ，在视图中建一盏目标聚光灯，目标指向太阳。打开ｍｏｄｉｆｙ命令面板，选中ｓｐｏｔ ｌｉｇｈｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ卷展栏中的ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ复选框。
四、日食和月食的产生
１．日食的产生
选定月球位于地球和太阳之间时的场景，将透视图改为摄影机视图，使用视图显示控制区中的各种工具进行调整，使月球正好遮住太阳的光球部分。单击工具栏中的ｒｅｎｄｅｒ ｓｃｅｎｅ按钮，在弹出的对话框中取当前视图所在帧的前后各５帧共１０帧进行着色，就可以得到日全食发生的全过程。调整月球和灯光的位置，就可以得到日偏食和日环食的发生过程。由于生成的动画文件特别小，实际使用时，可右击相应的动画文件，选择“打开”命令，然后利用动画画面中最下面的播放工具，来人为控制动画的播放和使用。
２．月食的产生
同理，选择月球位于太阳和地球一侧的场景，就可得到月食发生过程。为了更好地观察这一过程，可把地球改成透明材质，这样就能看到地球后面的月球。方法为：打开材质编辑器窗口，选中地球材质，将ｏｐａｃｉｔｙ参数的数值设为５０。
五、月相的变化
月相由满月依次变为下弦月、新月、蛾眉月、上弦月、凸月，最后再变为满月。制作步骤如下：建立一个新文件，设置一个较大的球体作为月球，在视图中设置一个目标聚光灯。打开ｍｏｄｉｆｙ命令面板，单击选中ｓｐｏｔ ｌｉｇｈｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ卷展栏中的ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ选项，然后将Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 卷展栏中的ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ的值设为５，形成强光照射。打开ｍｏｔｉｏｎ命令面板，单击ｌｏｏｋ ａｔ ｔａｒｇｅｔ卷展栏中的ｐｉｃｋ ｔａｒｇｅｔ选项，再单击选中月球，这样，灯光将始终照射月球。再在月球外设一圆作为聚光灯的运动路径（步骤同地球公转轨道的设置）。在透视图中，使用视图工具将第０帧时的月球调整至满月状态，然后对灯光绕月球旋转一圈的过程进行着色，生成月相变化全过程的动画。对于该动画，在实际使用时，可通过巧妙地使用画面下端的逐帧播放功能，来演示月相的各种形态。
通过实例可以看到，运用３ＤＳＭＡＸ制作立体动画一般分为四个步骤：１．物体运动模拟场景的建立；２．材质和贴图的选择；３．光线的设置；４．效果的显示。这样制作出来的动画，立体效果明显、场景逼真、生动直观，能使学生们产生浓厚的学习兴趣，在愉悦的制作和欣赏过程中，轻松突破地理教学中的重点和难点。
（责任编辑付一静）