普通高中教科书·信息技术选择性必修5 三维设计与创意.pdf

三维设计与创意选择性必修5三维设计与创意普通高中教科书上海科技教育出版社选择性必修 5信息技术信息技术普通高中教科书信息技术信息技术上海科技教育出版社PUTONG GAOZHONG JIAOKESHUXINXIJISHU普通高中教科书信息技术选择性必修5三维设计与创意上海科技教育出版社有限公司出版发行（上海市闵行区号景路159弄A座8楼邮政编码201101）湖南省新华书店经销湖南长沙鸿发印务实业有限公司印刷开本89012401/16印张6.252021年1月第1版2021年12月第3次印刷ISBN 978-7-5428-7414-6/G4352定价：8.15元批准文号：湘发改价费 2017 343号举报电话：12315ISBN 978-7-5428-7414-69 787542 874146此书如有印、装质量问题，请向印厂调换印厂地址：长沙黄花印刷工业园三号电话：0731-82755298此书如有印、装质量问题，请向印厂调换印厂地址：长沙黄花印刷工业园三号电话：0731-82755298ISBN 978-7-5428-7414-69 787542 874146普通高中教科书上海科技教育出版社信息技术三维设计与创意选择性必修 5编写人员名单主 编：.郑 骏.分册主编：.郑明达主要编写人员（以姓氏笔画为序）：王爱松 汤 洁 杜文彪沙 金 范小莉 鲍贤清欢迎广大师生来电来函指出教材的差错和不足，提出宝贵意见。上海科技教育出版社地址：上海市闵行区号景路 159 弄 A 座 8 楼邮政编码：联系电话：邮件地址：201101021-亲爱的同学：不知道你是否留意，生活中我们听到“三维”“3D”“立体”等词语的频率越来越高。是的，三维设计已走进了我们的生活：从立体的玩偶到 3D 电视节目，从立体电影到虚拟现实的游戏这一切，背后都离不开三维设计。在三维设计与创意的学习过程中，我们将带领你了解基于数字技术进行三维图形和动画设计的基本思想与方法，并通过学习与生活的实例来体验三维设计工作，还能让你尝试把自己的创意融入三维作品的设计中，感受利用数字技术进行三维创意设计与发布的基本过程与方法。为了让你在学习 三维设计与创意 的过程中获得更大的成功，请浏览本书的栏目介绍。单元引言、学习目标和单元挑战从生活经验出发引入本单元将要学习的内容，提出本单元学习要达成的学习目标，预告学习完本单元后要接受的单元挑战。项目引言和学习目标描述项目产生的背景和意义，介绍项目学习的主要内容，并提出一些具体问题，引导你带着问题探究。项目学习指引 通过剖析真实的项目实施过程，帮助你了解学科思想方法，理解相关概念，掌握具体技能。解释一些重要概念和术语，或提示相关知识和技术，帮助你抓住重点，扫除认知障碍。核心概念和小贴士写给学生的话提出若干问题，引导你对技术背后的原理以及人、信息技术与社会的关系等进行思考和讨论。引导你利用网络、数字化工具和数字资源进行学习。提出活动任务，并引导你运用所学知识，使用信息技术工具进行探究、总结和展示。系统整理和归纳本项目的知识要点，方便你学习。补充更丰富的阅读材料，开阔你的视野。布置面向真实情境的项目任务，希望你综合运用本单元所学的知识与技能去解决问题。用思维导图可视化呈现本单元的知识脉络，提供基于学科核心素养的评价表，对你的学习表现进行自我评价。在学习过程中，希望你勤实践体验、多思考讨论，借助各种数字化工具、资源进行学习与创新，不仅要理解和掌握具体的信息技术知识与技能，还要把握用信息技术解决问题的思想方法，并思考将信息技术应用于社会时所引发的各种挑战，以开放、包容的心态与信息技术、信息社会一起进步。编 者单元挑战拓展阅读知识链接活 动数字化学习单元小结?思考与讨论?第一单元 身边的三维设计.1项目一 探究身边的三维设计及相关技术认识生活中的三维设计.21.认识三维及三维设计.32.了解三维设计及其相关技术.43.认识三维设计对社会的影响.6知识链接.8单元挑战 制作自己的姓名章.13单元小结.14第二单元 三维图形的创建与优化.15项目二 创建马克杯模型体验基本体的建模.161.项目需求分析.172.了解基本体建模的方法.183.熟悉三维设计软件的基本操作.204.设计制作马克杯模型.23知识链接 .25项目三 创建餐桌模型通过二维图形建模.271.了解通过二维图形建模的常用方法.282.设计制作餐桌模型.333.发布作品.36知识链接.37项目四 制作餐桌产品宣传彩页优化三维图形.401.了解优化三维模型的一般流程和方法.412.优化餐桌模型.473.设计制作餐桌产品宣传彩页.49知识链接.49单元挑战 设计制作立体班徽.56单元小结 .57第三单元 三维动画的设计与创意.59项目五 撰写三维动画短片策划方案动画前期策划.601.了解三维动画短片的策划.612.构思三维动画短片的剧本.62目 录3.设定动画.65知识链接.68项目六 制作三维动画短片动画中期制作.731.了解三维动画制作的基本知识.742.了解摄影机工具.753.体验制作三维动画.77知识链接.80项目七 发布评价三维动画作品动画后期完善与合成.831.了解并学习使用三维设计软件中的修改器.842.完善并发布自己的三维动画作品.863.了解三维动画作品的评价鉴赏方法.87知识链接.89单元挑战 设计三维动画公益广告.91单元小结.92附录 部分名词术语中英文对照.93第一单元 身边的三维设计三维设计作为一种让设计更立体化、更形象化的新兴设计方法，已风行于各个领域。影视世界里,从科幻的外太空，到气势恢宏的紫禁城；工业生产中，从飞机、轮船的设计，到随手把玩的手机小挂件；医疗技术中，从真人的三维建模，到私人订制的骨骼模型这一切都是人类在表达三维信息、创设三维作品上的高超表现。在本单元中，你将走进三维设计的世界，感受三维设计带来的创意和魅力，领略更多关于三维设计的发展历史和趋势，了解计算机三维设计及相关技术在生活中的应用情况及对人们的学习、生活、工作带来的影响。认识三维设计及相关技术在数字化信息环境中的普遍性和广泛应用描述三维设计及相关技术的现状和发展趋势，以及对人们生产、生活、学习的影响学习目标制作一个自己的姓名章模型单元挑战项目一项目学习目标在本项目中，我们将探究一下身边的三维设计及相关技术。完成本项目学习，须回答以下问题：1.什么是三维？它与二维有什么区别？2.身边有哪些三维设计及相关技术？3.三维设计及相关技术给人们的生活、工作、学习带来了什么变化？4.三维设计的发展趋势有哪些？当今世界，新技术层出不穷。人们在生活中不但感受到了各种新技术带来的体验，同时也接触到了越来越多的新技术名词。三维设计及相关技术便是一例，各种关于三维的名词扑面而来，如 3D 打印、三维室内设计、三维电影、3D 游戏探究身边的三维设计及相关技术认识生活中的三维设计3D 打印三维室内设计三维电影3D 游戏图 1-1 生活中的三维设计及相关技术项目学习指引本项目是探究身边的三维设计及相关技术，可从三个方面来探究，一是认识三维及三维设计的概念，二是了解三维设计及相关技术，三是认识三维设计对社会的影响。1.认识三维及三维设计（1）描述三维的概念“三维”在英文中表示为 3-dimensional，简称 3D。所以，生活中人们口语所称的“三维”“立体”“3D”表示的是同一个意思。“三维”中的“维”是几何学和空间理论的一个基本概念。人们把构成空间的每个要素，称为“维”。三维表示的是由三个要素构成的空间。活 动1.2 二维是指长度和宽度两个要素的空间，亦称为平面空间。在几何学中，平面空间一般由相互垂直的 X 轴和 Y 轴构成。根据对二维的定义，结合几何学知识，尝试描述什么是三维。三维是指 活 动1.1 根据本项目所要探究的三个方面的内容，列出其中所要解决的疑惑和问题，并将它们画成思维导图，指导之后开展的项目学习。3第一单元 身边的三维设计三维设计与创意4活 动1.3 通过光盘或网络，观看利用三维设计软件制作一个姓名章模型的视频，感受通过人机交互方式生成人为控制下的物体三维模型的方法。1.4 通过网络寻找支持“照片建模”的开源软件或免费软件，配上简易设备，完成一件生活用品的建模，体验利用二维投影恢复物体三维信息（形状等）的数学过程和计算机技术。2.了解三维设计及其相关技术（1）了解三维设计及其相关技术与 CAD 的关系三维设计及其相关技术源自计算机辅助绘图技术（Computer Aided Drafting，缩写为 CAD）。随着计算机软硬件技术的发展及工业生产制造的需要，人们逐步地认识到，单纯使用计算机辅助绘图不能满足生产制造的需要，人们真正需要的是利用计算机辅助设计制造整个产品，它包括产品的构思、功能设计、结构分析、装配演示、加工制造等各个方面。于是 CAD 的缩写词改为 Computer Aided Design，CAD 不再指辅助绘图，而是指整个产品的辅助设计。本课程所称的三维设计及其相关技术的内涵比工业生产中的计算机辅助设计更为广泛，覆盖了所有领域中使用计算机及相关设备对三维对象进行设计、生产、管理的技术。（2）了解什么是三维设计计算机技术的迅猛发展，使得人们生活、工作的方方面面都离不开计算机。在设计制造领域，计算机同样发挥着重要的作用。人们利用三维设计及其相关技术，产生各种各样的新创意，生产各式各样的新产品。三维设计及其相关技术是研究在计算机内进行空间三维形体的表示、存储和处理的技术。其中如何在计算机内生成一个三维物体的表示是关键的一环。在计算机内生成物体三维表示主要有两类方法。一类是使用几何建模软件通过人机交互生成人为控制下的物体三维几何模型，它们一般使用具有数学表达式的曲线曲面表示几何形状。另一类是指利用二维投影恢复物体三维信息（形状等）的数学过程和计算机技术。核心概念三维设计（three di-mensional design）是利用计算机以及图形处理技术来构造物体的三维几何形状，模拟物体的动、静态处理过程的技术。第一单元 身边的三维设计5参见 p8 知识链接“线框模型、表面模型和实体模型的基本原理”（2）了解几何造型技术客观世界中的物体都是三维的，要在计算机中真实地描述和显示客观世界中的三维物体是计算机图形学研究的重要内容。计算机几何造型（geometric modeling）技术就是研究用计算机系统来表示、控制、分析和输出三维形体（描述物体的几何信息和拓扑信息）的技术。它的主要作用包括：形体的输入，即把形体从用户格式转换成计算机内部格式。形体数据的存储和管理。形体的控制，如对形体进行平移、缩放、旋转等几何变换。形体的修改，如应用运算操作实现对形体局部或整体修改。形体的分析，如形体的容差分析、物质特性分析等。形体的显示输出，如消隐、光照、颜色的控制等。询问形体的属性及其有关参数。（3）了解三维形体是如何表示的三维形体的表示有两种常用的模型：一是数据模型（data model），二是过程模型（process model）。数据模型完全以数据进行描述。描述的通常是欧氏几何所能描述的规则物体。例如：以顶点表示的立方体、以球心和半径表示的球。它一般用于规则形体的建模，以数据文件的形式存在。从发展时间来看，数据模型先后经历了线框模型（wire frame model）、表面模型（surface model）、实体模型（solid model）等发展过程。过程模型以一个过程和相应的控制参数进行描述。描述的通常是不规则的自然景物。例如：用一些控制参数和一个生成规则描述的植物。它一般用于不规则形体的建模，以一个数据文件和一段代码的形式存在。活 动1.5 通过网络，了解 CAD 的发展历程，回答以下问题。（1）什么时候起，人们开始用计算机辅助绘图？（2）设计者用图形方式和计算机进行交互发生于什么时候？标志是什么？（3）你知道哪些 CAD 软件？哪些具备三维设计的功能？分别应用于什么领域？图 1-2 形体的表示三维设计与创意6活 动1.6 通过网络，了解数据模型的发展历程，回答以下问题。（1）线框模型、表面模型