3dmax实验指导书.doc

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1、图像处理图像处理/ /三维动画设计三维动画设计 实实 验验 指指 导导 书书 徐州师范大学计算机科学与技术学院 2009 年 11 月 前 言 根据实验教学的需要，为了培养学生的应用软件操作技能、分析和解决问 题能力特制订本实验指导书。本课程实验包括熟悉 3ds Max 软件操作环境、三 维模型创建、材质与贴图制作和动画和动画控制器技术应用等项目，其中验证 类实验三个，设计型实验两个，综合类实验二个。应至少安排 18 个学时，配合 课程进度按时开出。 本实验指导书编写时，遵循以下原则： （1）实验过程注重实验方法的指导，培养学生的实验素养。 （2）实验过程要体现学生的主体性，注重学生自我训练，

2、培养学生的分析 问题、解决问题能力。 （3）实验形式要根据不同课程不同内容采取自主式、合作式、研究式等不 同形式来完成实验。 （4）实验考核突出动手能力的考核。 由于时间仓促以及水平有限，错误与不足之处难免存在，敬请使用者给与 批评指正！ 目目 录录 实验一实验一 熟悉熟悉 3DSMAX3DSMAX 软件操作环境（软件操作环境（2 课时）课时）.1 一、实验目的.1 二、实验要求.1 三、实验内容.1 四、课后思考.3 实验二实验二 三维建模技术练习（三维建模技术练习（4 课时）课时）.4 一、实验目的.4 二、实验要求.4 三、实验内容.4 四、课后思考.13 实验三实验三 三维建模技术应用

3、（三维建模技术应用（4 课时）课时）.15 一、实验目的.15 二、实验要求.15 三、实验内容.15 四、课后思考.20 实验四实验四 材质与贴图制作练习（材质与贴图制作练习（2 课时）课时）.21 一、实验目的.21 二、实验要求.21 三、实验内容.21 四、课后思考.26 实验五实验五 材质与贴图的综合应用（材质与贴图的综合应用（4 课时）课时）.28 一、实验目的.28 二、实验要求.28 三、实验内容.28 四、课后思考.44 实验六实验六 3DS3DS MAXMAX 中灯光的运用（中灯光的运用（4 4 课时）课时）.45 一、实验目的.45 二、实验要求.45 三、实验内容.45

4、 四、课后思考.49 实验七实验七 3DS3DS MAXMAX 动画和动画控制器技术应用动画和动画控制器技术应用（4 4 课时）课时）.45 一、实验目的.51 二、实验要求.51 三、实验内容.51 四、课后思考.61 实验八实验八 三维动画综合实例制作（三维动画综合实例制作（4 课时）课时）.62 I 一、实验目的.62 二、实验要求.62 三、实验内容.62 四、课后思考.66 参考文献参考文献.67 0 实验一实验一 熟悉熟悉 3dsMax3dsMax 软件操作环境（软件操作环境（2 课时）课时） 一、实验目的一、实验目的 1.熟悉 3dsMax8.0 用户界面。 2.掌握菜单、工具、

5、命令面板和视图的基本操作。 二、实验要求二、实验要求 1.实验前认真进行预习，实验态度认真、严谨。 2.按照要求进行实验，不进行与本节实验无关的操作。 3.完成指定的实验任务，实验结束后，每位同学上传实验结果到服务器中。 4.实验报告按照规定的时间和要求，独立撰写。书写要认真，内容要实事求是。 5.设置小球的跳动动画时，注意小球在最高点和最低点时的位置，尤其是最低点时，一定注意 要和作为地面的长方体相切。 三、实验内容三、实验内容 1. 打开、关闭、保存和合并文件； 2. 熟悉右侧面板的操作，包括创建面板、修改面板、层级面板、运动面板、显示面板和工具 面板。 3. 创建几个三维基本几何体和扩展

6、几何体。如图 1-1、图 1-2。 图 1-1 基本几何体 1 图 1-2 扩展几何体 4. 逐个练习主工具栏上各按钮的操作。 5. 包括： 移动、旋转、缩放操作； 对象选择操作； 对象的复制、镜像操作。 对齐工具的使用。 6. 掌握视图区的基本操作，特别是两个右键菜单（视图名称上的右键菜单和视图区的右键菜 单）的操作。 7. 动画控制区的使用。 8. 视图控制区的使用。 9. 制作简单的小球跳动的动画。 （1）创建一个长方体作为地面，再创建一个小球。 （2）为小球设置材质，简单设置颜色为红色。 （3）根据三点布光的原则，简单布三盏灯，照亮小球场景。效果大致如图 1-3 所示： 2 图 1-3

7、 示例场景 （4）把当前透视图转换为摄像机视图，为场景添加一个摄像机。 （5）用自动关键帧方式为小球添加跳动动画。 （6）把整个动画过程渲染为一个 AVI 动画，进行输出 四、课后思考四、课后思考 1.3ds Max 8 的工作界面主要包括哪几部分?分别有什么用途？ 2.在 3ds Max 中常用的坐标系统有哪几种？ 3.一般简单三维动画创作包含哪几个基本步骤？ 4.动画控制按钮有哪些？如何设置动画时间的长短？ 3 实验二实验二 三维建模技术练习（三维建模技术练习（4 课时）课时） 一、实验目的一、实验目的 1.熟悉放样的一些基本概念。 2.掌握放样物体的制作方法。 3.掌握放样物体的制作方法

8、。 二、实验要求二、实验要求 1.实验前认真进行预习，实验态度认真、严谨。 预习知识主要有：Loft Object（放样）操作技术，放样物体的变形控制技术，Boolean（布 尔运算）操作技术。 2.按照要求进行实验，不进行与本节实验无关的操作。 3.完成指定的实验任务，实验结束后，每位同学上传实验结果到服务器中。 4.实验报告按照规定的时间和要求，独立撰写。书写要认真，内容要实事求是。 5.三维模型要精细。 三、实验内容三、实验内容 完成海螺工艺品的三维建模。 1.绘制正视截面图形。在“Front（前视窗）”中，选择“CreatShapesLine（直线）”绘图 命令，绘制如图 2-1 所示

9、的图形。 图 2-1 截面图形 2.选择“ModifyEdit SplineSub-ObjectVertex（顶点）”命令，调整各个点直至满意。 在“Top（顶视窗）”中，选择“CreatShapesLine（直线）”绘图命令，画一条直线作为放样路 径，如图 2-2 所示。 4 图 2-2 放样路径 3.选择“放样路径”，选择“CreatGeometryLoft ObjectsLoft（放样）”命令，单击 “Get Shape（获取图形）”按钮，并选择“Instance（实例）”选项，在“Front（前视窗）”中 点击截面图形；回到“Loft”面板上的“Path Parameters（路径参数

10、）”命令条下，设置 “path=50”，再选择“Get Shapes”点击截面图形；再一次设置“path=100”，再点击截面图形， 得到图形如图 2-3 所示。 图 2-3 放样效果 4.进入“Left（左视窗）”中，选择“Rotate（旋转）”命令，单击右键弹出旋转对话框，设 置“Y=-90”，旋转结果如图 2-4 所示。 5 图 2-4 在左视窗旋转 Y 轴-90 度 5.进入在“Top（顶视窗）”中，选择“CreatShapesLine（直线）”绘图命令，绘制海螺的 顶视图形，如图 2-5 所示，作为拟合图形的 X 轴向图的使用。 图 2-5 拟合的 X 轴向图形 6.选择“Front

11、（前视窗）”，选择“CreatShapesLine（直线）”绘图命令，画如图 2-6 所 示的图形，作为拟合图形的 Y 轴向图的使用。 图 2-6 拟合的 Y 轴向图形 7.选取放样物体，选择“ModifyLoftDeformationsFit（拟合）”命令，从弹出的对话框中， 点击“Display X Asix（显示 X 轴）”按钮，单击“Get Shape（获取图形）”按钮，在“Top（顶 6 视窗）”中点击“海螺顶视截面图形”，回到“DeformationsFit”对话框，单击“Rotate 90 CCW(逆时针旋转 90 度)”按钮，如图 2-7 所示。 图 2-7 X 拟合变形效果

12、8.单击“Display Y Asix（显示 Y 轴）”按钮，点击“Get Shape（获取图形）”按钮，在 “Front（前视窗）”中，点击“海螺侧视截面图形”，结果如图 2-8 所示。 图 2-8 Y 拟合变形效果 9.关闭“Fit”命令对话框，打开“Skin Parameters（外皮参数）”命令条，勾选“Optimize Shape（优化图形）”和“Skin（外皮）”两个命令，结果如图 2-9 所示。 图 2-9 拟和变形效果 7 10.在“Top（顶视窗）”中，绘制海螺体底部的凹槽。选择“CreatShapeLine（直线）和 Rectangle（距形）”绘图命令，绘制如图 2-10

13、 所示的图形。 图 2-10 截取凹槽物体的放样图形 11.选择曲线段为放样路径，进入“CreatGeometryLoft ObjectLoft（放样）”命令，分别 将“Path”设置为“0”和“100”，在“Top”视窗中，分别选取这两个截面图形，结果如图 2-11 所示。 图 2-11 截取凹槽物体放样效果 12.将其放置在海螺的底部，通过“Boolean（布尔运算）”命令的“减集”，挖出一个凹槽， 如图 2-12 所示。 图 2-12 布尔运算效果 8 至此，海螺形体建模完成。 13.进入“Top（顶视窗）”中，单击鼠标右键选择“Smooth+Highlights(高精度显示)”命令，

14、选择“Quick Render（快速渲染）”命令，渲染出如图 2-13 所示的海螺图。 图 2-13 最终效果 完成螺栓和螺母的三维建模。 1重新设置系统。 2在顶视图中创建一个圆柱体 Cylinder01 造型。参数如图 2-14 所示。 图 2-14 创建圆柱体 1 3再在顶视图中创建一个圆柱体 Cylinder02 造型。参数如图 2-15 所示。 9 图 2-15 创建圆柱体 2 4用布尔运算的 Union 并运算，使两圆柱体合为一体，修改名称为 bolt。如图 2-16 所示。 图 2-16 布尔运算效果 5给螺栓 bolt 施加 Edit Mesh 网格编辑修改器，调整其节点如图

15、2-17 所示。 图 2-17 网格点编辑 6在 Edit Mesh 网格编辑修改器下，激活 Face，选择如图 2-18 所示的面。 图 2-18 网格面编辑 7在 Surface Properties 曲面属性栏下，单击 Auto Smooth 自动平滑按钮，得到如图 2-19 所示造型。 10 图 2-19 自动平滑效果 8制作螺纹，在顶视图中创建一螺旋线 Helix01，其参数如图 2-20 所示。 图 2-20 绘制螺旋线 9在前视图中创建一多边形 NGon01，其参数如图 2-21 所示。 图 2-21 绘制多边形 10移动 NGon01 到图 2-22 所示的位置。 图 2-22

16、 多边形调整 11放样螺旋线 Helix01，确认 Helix01 处于被选择状态，单击创建命令面板上的 Geometry 几何体按钮，选择 Compound Objects 复合对象选项，单击 Loft 放样按钮，激活放样命令面板下的 Get Path 图形按钮，在视图中单击 NGon01 完成放样，生成 Loft01。 11 12设置 Skin Parameters 蒙皮参数下的参数，Shape Steps 图形步数=0，Path Steps 路径步 数=5，不选 Banking 倾斜，如图 2-23 所示。 图 2-23 放样设置 13单击修改命令面板 Deformations 变形下的

17、 Bevel 倒角按钮，在弹出的对话框中，在 (95，0)处插入一节点，并调整最右端节点到(100，75)，如图 2-24 所示。 图 2-24 放样变形 14确认 bolt 处于被选择状态，激活 Boolean 布尔运算按钮，对 Loft01 进行 Subtraction 减 运算，生成如图 2-25 所示螺栓造型。 图 2-25 布尔运算 15制作螺母，在顶视图中创建一个圆柱体 Cylinder01 造型。参数如图 2-26 所示。 12 图 2-26 创建螺母圆柱体 16修改 Cylinder01 名称为 nut，并施加 Edit Mesh 编辑网格修改器，调整其节点如图 2-27 所示

18、。 图 2-27 螺母的网格编辑 17复制螺栓 bolt，生成 bolt01。 18在顶视图中创建两个圆锥体 Cone01 和 Cone02，调整它们到如图 2-28 所示的位置。 图 2-28 圆锥体的位置调整 19确认 bolt01 处于被选择状态，对 Cone01 和 Cone02 进行布尔运算，选择 Union 并运算， 使三者合为一体。 20确认 nut 处于被选择状态，激活 Boolean 布尔按钮，对 bolt01 进行 Subtraction 减运算， 生成如图 2-29 螺母造型。 图 2-29 布尔运算后螺母造型 21出现问题，螺母怎么没孔。给螺母施加一个 Edit Mes

19、h 编辑网格修改器，选择螺母中间的 节点，撤除它们，螺母就形成了。 22最后给螺栓和螺母赋予材质，这里就不多介绍了，大家可尝试用金银材质，制造出金银螺 栓和螺母，最终渲染结果如图 2-30 所示。 图 2-30 最终效果 四、课后思考四、课后思考 1.3ds Max 中复合建模的方式有哪些? 13 2.二维图形节点有哪些类型？ 3.二维图形编辑节点的常用工具有哪些？ 4.Boolean（布尔运算）操作中需要注意哪些问题？ 5.如何进入对象的次对象层级？ 14 实验三实验三 三维建模技术应用（三维建模技术应用（4 课时）课时） 一、实验目的一、实验目的 1.熟悉网格和多边形建模技术。 2.掌握网

20、格和多边形的次物体级精细加工方法。 二、实验要求二、实验要求 1.实验前认真进行预习，实验态度认真、严谨。 预习知识主要有：Modify（修改）命令面板中各项修改器运用，重点是 Bend（弯曲）， Twist（扭曲），Extrude（拉伸），Lathe（旋转），Noise（噪声）几种修改器；多边形物体的编 辑修改技术，网格物体的编辑修改技术。 2.按照要求进行实验，不进行与本节实验无关的操作。 3.完成指定的实验任务，实验结束后，每位同学上传实验结果到服务器中。 4.实验报告按照规定的时间和要求，独立撰写。书写要认真，内容要实事求是。 5.至少有 4 件物品。如勺子、叉子、杯子、盘子、电视机、

21、音箱等。选择建立的模型要有一定 的复杂度，模型要形象、逼真。 三、实验内容三、实验内容 通过简单示例了解和掌握网格与多边形建模方式与流程；重点应用 3ds Max 网格与多边形建模 技术制作出日常生活中使用的餐具、器皿等模型。 多边形建模实例制作杯子模型。 3ds Max 中多边形建模的流程主要是先勾画出一个大致的外形，然后不断地修改，像雕刻师一 样慢慢修出精彩传神的模型来。 1.在前视图中用 line 画出如图线段，如图 3-1。 图 3-1 轮廓图形绘制 2.进入修改面板，选择线段顶点，右击选为 Bezier ，调整如图 5（共五个点） ，再选择线段， 15 调正 OUTLINE 数值，如

22、图 3-2。 图 3-2 轮廓图形的编辑 1 3. 调正杯底线段，可以删掉多余的点，选择 INSERT 在杯最上端添加新点。如图 3-3（为了旋 转后使杯口产生倒角）再转换点为 Bezier 调正。 图 3-3 轮廓图形的编辑 2 4. 加入 LATHE 选择旋转轴为 Y 轴和对齐方式为 Min，如果杯底不完整可以点选 weld，如图 3- 4 16 图 3-4 车削效果 5.杯身已经完成。现在来做杯把，右击杯子转为多边形。如图 3-5。 图 3-5 转换为多边形 6.为了能在视图中很好的操作，先在顶视图中选择如上图这两排面。在透视图中去掉多余的面 选择，只剩余如下图的 8 块面。如图 3-6

23、。 图 3-6 面选择效果 7.先挤压这 8 块面（数值根据情况决定） ，如图 3-7 17 图 3-7 面挤压效果 8.进入点选择，用过点移动调整杯把形态，并连续挤压与调整。过程如图 3-6 图 3-8 9.手动焊接上下八个点后，加入 meshsmooth 处理，其渲染效果如图 3-9。 18 图 3-9 网格平滑效果 10.由于加入细分后杯身浪费了很多面。可以返回多边形，在左视图中选择杯把所有的面后再 进行细分光滑处理。如图 3-10。 19 图 3-9 分块网格平滑效果 利用 3ds Max 的多边形建模实例详细地介绍完了，希望同学们对多边形建模方法有了一定的了 解。下面大家自行选择内容

24、、设计方案、拟定实验步骤，应用 3ds Max 网格与多边形建模技术制作 出日常生活中使用的餐具、器皿等模型，要求至少有 4 件物品。如勺子、叉子、杯子、盘子、电视 机、音箱等。 完成这个实验后，还可尝试用这种方法去做一个更复杂的模型可以让你在做的过程中积累宝贵 的经验。 四、课后思考四、课后思考 1.3ds Max 中的参数修改器都有哪些?各有什么用途？ 2.Edit Mesh 和 Editable Mesh 在用法上有和区别？ 3.多边形编辑中编辑节点的常用工具有哪些？ 4.Mesh Select 的主要作用是什么？。 20 实验四实验四 材质与贴图制作练习（材质与贴图制作练习（2 课时）

25、课时） 一、实验目的一、实验目的 1.熟悉 3ds Max 中材质制作流程。 2.掌握材质编辑器的基本使用方法。 3.熟练设置材质的基本参数。能够制作瓷器、木材、金属、透明玻璃等材质效果。 二、实验要求二、实验要求 1.实验前认真进行预习，实验态度认真、严谨。 预习知识主要有：Material Editor 编辑器使用，常用材质的参数设置。 2.按照要求进行实验，不进行与本节实验无关的操作。 3.完成指定的实验任务，实验结束后，每位同学上传实验结果到服务器中。 4.实验报告按照规定的时间和要求，独立撰写。书写要认真，内容要实事求是。 5.制作的材质效果准确、逼真。 三、实验内容三、实验内容 制

26、作瓷器、木材、金属、透明玻璃等材质。 1.指定材质给对象物体 打开一个标准的 3D 场景，并且打开材质编辑器，选定一个材质球，为材质起一个名称 Blue Plastic，并且按下指定材质给当前所选物体的按钮，场景中当前所选物体是水碗，把这个材质指 定给水碗。（如图 4-1） 图 4-1 指定材质效果 2.调节同步材质 21 在当前的材质窗中，四边有白色三角表示的材质球为同步材质，在调节这个材质球时，在视图 中相应的模型物体的材质就会发生变化。如图 4-2。 图 4-2 调节同步材质效果 3.实时渲染调节 在 3dsMax4.0 以后的新版本里，增添了一个实时渲染调节的功能，首先选定透视视图，然

27、后从 渲染菜单中点击自动着色视图命令，如图 4-3，那么，在调节物体材质的同时，能直接观察到渲染 完成后的模型状态。如图 4-4。 图 3 设置实时渲染 图 4 实时渲染效果 4.实时材质指定 在实时渲染窗口中，可以进行材质拖放指定，即把材质球拖放到要指定的模型上，然后松开鼠 标，此时罐子的材质变成了当前指定的材质。如图 4-5。 22 图 4-5 实时材质指定效果 5.金属材质效果 在材质编辑器的选择材质类型菜单中选择金属类型（Metal）的材质。如图 4-6。 图 4-6 金属材质设置效果 将它的高光和光泽度调节到适当效果。如图 4-7 。注意：这时场景中已经加入了灯光，因为 金属材质如果

28、没有灯光是看不出效果的。 图 4-7 高光和光泽度设置效果 金属材质还要加入反射贴图，在材质编辑器中的贴图面板中选择 Reflection（反射）左侧的 按钮。打开贴图浏览器。在贴图浏览器中选择光线跟踪类型的贴图（Raytrace），这是专为反射折 射准备的。然后把反射贴图的强度值调小一些，这样得到了一个完整的金属材质，罐子已经能反射 出周围物体的影像了。如图 4-8。 23 图 4-8 金属材质最终效果 6.玻璃材质效果 在场景中添加一只玻璃杯。如图 4-9。 图 4-9 加入杯子后场景 在材质编辑器中选择一个材质球，在这个材质球的编辑面板上选择不透明度，并将其降低，不 透明度越低表示玻璃越

29、透明。然后将颜色、高光各项值调整到相应的程度，高光的反光强度很强， 24 反光度也很高，这样就可以在玻璃表面形成很脆的反光。如图 4-10。 图 4-10 玻璃材质设置效果 由于玻璃是有厚度的，而且透明，可以看到两个面，所以要把材质编辑器上的双面选项钩选上。 如图 4-11。 图 4-11 双面选项 将玻璃材质指定给场景中的水杯。接下来要给玻璃材质编辑反射折射贴图，首先把材质球的背 景开关选中，给透明的材质球一个环境，以便于观察。如图 4-12。 25 图 4-12 选中背景开关 从贴图面板中点击反射贴图右侧的按钮，打开选择菜单，选择光线追踪贴图类型。把反射贴图 的强度减小到 30%左右，反射

30、强度不能太大，再把玻璃材质的透明度减低，此时视图中的杯子越来 越晶莹剔透了。如图 4-13。 图 13 光线追踪贴图设置效果 玻璃不仅有反射还有折射，编辑折射的方法和反射贴图的方法一样，在折射贴图类型中选择光 线追踪，并把它的强度值降低至 50%左右。 四、课后思考四、课后思考 1. 材质编辑器中最多可以显示的样本球个数有多少? 26 2. 材质分为几类，分别适用于哪些对象？ 3. 在使用 Bitmap 贴图时，使用 Coordinates 卷展栏中的 Offset、Tiling，Mirror 和 Tile 哪个参数可以指定是否重复。 27 实验五实验五 材质与贴图的综合应用（材质与贴图的综合应用（4 课时）课时） 一、实验目的一、实验目的 1.熟悉多种材质的设置方法。 2.掌握多种贴图的运用方法。 3.掌握 Diffuse、Opacity、Bump、Relection 等主要贴图通道的应用技术 二、实验要求二、实验要求 1.实验前认真进行预习，实验态度认真、严谨。 预习知识主要有：Loft Object（放样）操作技术，放样物体的变形控制技术，Boolean（布 尔运算）操作技术；利用贴图技术，在不增加模型的复杂程度情况下，突出表现对象细