3Dsmax三维动画制作_毕业论文(1).doc

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1、1 题题 目：目：3D Max 三三维维街道街道动动画制作画制作 姓姓 名：名： 专专 业业： ： 计计算机科学与技算机科学与技术术 年年级级班班级级： ： 学学 号：号： 200941023 指指导导教教师师： ： 完成日期：完成日期： 2012 年年 4 月月 23 日日 内内 容容 摘摘 要要 三维动画是指使用电脑软件制作出的立体虚拟影像，又称 3D 动画，是近 年来随着计算机技术的迅猛发展而产生的一项新兴技术。在 3D 技术日趋成 熟的今天，3D 动画已广泛应用于日常生活中的各行各业，如建筑，室内设计， 2 影视动画，游戏动画等。而因应这一技术而诞生的一款功能强大的 3D 制作软 件，

2、它就是 3Ds max，随着该软件版本的不断更新升级，在软件内部算法和功 能上与低版本比较有了明显的提高，使它成为了一个巨大的三维动画创作平 台。 由于 3DsMAX 的出现，这几年做三维和学三维的人日益增多，三维动画 的制作已不再是大电影厂和专业影视制作公司的垄断的专利，三维平台的趋 势已由高端过渡到低端。本文将通过对 3D 动画短片的制作过程的详细的介 绍，其中主要介绍在 3Dsmax 中街道动画的制作，从而了解基本的动画制作 知识，掌握运用 3ds max 进行动画创作的技巧。 关关键词键词： ：3ds max 三三维动维动画画 建模建模 路径路径动动画画 目目 录录 一 对于三维动画设

3、计的认知1 （一）什么是三维动画.1 （二）三维动画发展史.1 （三）使 3D MAX 制作三维动画的优势 2 二 三维动画的具体制作方法4 （一）前期准备.4 （二）片段的制作.5 （三）后期制作.7 （四）三维动画短片实例制作分析.7 三 三维动画的发展前景14 四 总结14 五 致谢15 六 参考文献：15 1 一一 对对于三于三维动维动画画设计设计的的认认知知 （一）什么是三（一）什么是三维动维动画画 三维动画是指通过使用电脑软件制作出的立体虚拟影像，又称之为 3D 动画，是近年来随着计算机软硬件技术的发展而产生的一项新技术。它是摄 影艺术、布景设计，及舞台灯光的合理布置等等的各种艺术

4、与技术的集合体。 与此同时三维动画的设计制作需要更多的艺术功底和创造力。一个好的三维 动画，它除了要求制作者要有较好的空间感与艺术感外，还有就是必须能够 很好的运用各种三维动画的制作软件。因此三维动画的设计与制作是一个涉 及范围很广的技术，也可以说它就是一件艺术和技术紧密相结合的工作。所 以在以前就只有专业的三维动画制作者才能够制作的出来。 （二）三（二）三维动维动画画发发展史展史 综观三维动画的发展历程，从 1995 年的初始阶段到 2004 年开始的全盛 时期三维平台的趋势由高端过渡到低端，不再需要几十万的工作站，一般家 庭电脑就可以做出专业的三维作品，三维动画制作的收费也日趋合理，想当

5、年 20000 块/秒的天价（广告级标版）到现在 500 元/秒都有人做，三维建筑、室 内效果图也下降了很多，想靠做三维发大财已成为虚拟的幻境。国内电影业 不景气，外国大片的冲击，如何有效率地提高国人的创作、制作水平和规范制 作准则是摆在我们同行面前的不容轻 视的课题。 2 三维动画作为电脑美术的一个分支，是建立在动画艺术和电脑软硬件技 术发展基础上而形成的一种相对的独立新型的艺术形式。早期主要应用于军 事领域。直到 70 年代后期，随着 PC 机的出现，计算机图形学才逐步拓展到 诸如平面设计、服装设计、建筑装潢等领域。80 年代，随着电脑软硬件的进一 步发展，计算机图形处理技术的应用得到了空

6、前的发展，电脑美术作为一个 独立学科真正开走上了迅猛发展之路。 然而自 1995 年由迪斯尼发行的玩具总动员上映，这部纯三维制作的 动画片取得了巨大的成功。三维动画迅速取代传统动画成为最卖座的动画片 种。迪斯尼公司在其后发行的玩具总动员 2、 恐龙、 怪物公司、 虫虫特工 队都取得了巨大成功。 另外,梦工厂发行的蚁哥雄兵怪物史瑞克等三维 动画片，也获得了巨大的商业成功。三维动画在电影中的运用更是神乎其技！ 蜘蛛侠、 泰坦尼克号、 终结者、 魔界可以说电影已经不能离开三维动 画的参与了！ （三）使（三）使 3D Max 制作三制作三维动维动画的画的优势优势 现今三维动画的运用可以说无处不在，网页

7、、建筑效果图、建筑浏览、影 视片头、MTV、电视栏目、电影、科研、电脑游戏。在今天，电脑的功能愈来愈 强大，以至我们不仅可以看到地方电视台的栏目包装及广告中充满电脑动画 特技，更有不少电脑爱好者在自己的个人电脑上玩起了动画制作。由于 3D 动 画被广泛应用在诸多领域中，因此制作软件也大量的涌现出来。 三维软件是利用电脑制作几何模型的软件。最先只能在专业图形工作站 3 上使用，随着 PC 机的飞速发展和普及，三维动画软件也纷纷被移植到 PC 机 上。在 DOS 时代，美国 Autodesk 公司的 3DS 三维动画软件几乎垄断了 PC 机三维动画的市场。 1994 年 Microsoft 用 1

8、3 亿美元收购 Softimage 公司，1995 年推出基于 NT 平台的 SOFTIMAGE3D30 版本，激荡了三维动画领域。迫于压力，为了 维护 3DS 在三维动画领域的霸主地位，1996 年，Kinetix 公司推出 3DS 的 Windows NT 版本 3DSMAX10。这个版本在操作界面、组织结构和功能上都 有质的飞跃，获得了巨大的成功。 1998 年，Maya、Alias、Houdini 相继在 NT 平台上出现。同年，Autodesk 公司奋起迎击，推出偏重于建筑设计的 3DSMAXVIZ 版本，该版本实际是在 3DSMAX 的基础上进行一些增减，增加一些与建筑有关的模块，

9、删去一些动 画功能。 随着三维软件应用的迅速普及，小型三维软件也如雨后春笋般涌现出来。 那么我们又该如何去选择制作软件呢？对于不同的软件它的使用方向， 是有不同的侧重点的。就我们所知的最常用来制作三维动画的两款制作软件 Maya 与 3Dsmax 来说，在影视三维动画与角色动画的制作中 Maya 的功能比 3ds max 较为强大，但却还是有很多人选择使用 3Dsmax 来制作动画而不是 使用 Maya。那是因为 3Dsmax 它除了能较好的制作影视方面的三维动画外， 还在其它领域的三维动画制作中也有着一定的优势，如工业产品的演示动画、 游戏动画、模拟动画（植物的生长过程、化学反应过程等）等方

10、面的动画都可 4 以使用 3Dsmax 来制作，而且其操作过程较 Maya 来的简单与便捷。再加上在 2010 年 Autodesk 公司新发布的 3Dsmax2011 在三维动画制作方面也有比较 大的突破。新版 3Dsmax2011 充分发挥了硬件的性能，新的多线程渲染引擎 充分利用多核 CPU 和 GPU 的性能，以得到更快和更好的渲染速度和质量。 这使得使用 3Dsmax 的用户将更加的多，学习资源也将更加的丰富，以至于 很多热爱 CG 动画的爱好者们可以利用 3Ds Max 来制作自己的动画小短片。 二二 三三维动维动画的具体制作方法画的具体制作方法 在我们选择好了制作软件后，又该如何

11、去制作三维动画呢？虽然制作 3D 动画的方法有很多，但是基本的制作步骤都是一样的。 （一）前期准（一）前期准备备 在制作三维动画之前我们要先明确动画故事的主旨，这是非常重要的。 一部优秀的动画不管它是 2D 动画还是 3D 动画，剧情都是它们的重要方面， 可以说拥有了一个好的剧情就等于成功了一半。所以对于任何一个优秀的三 维动画作品来说突出、鲜明的主题，就是吸引人的地方，其次就是人物与场景 的精美程度了。因此我们在制作三维动画前要先详细地构思好动画的剧情、 符合故事情节的人物造型与能够体现出人物特征的生动动作。 再来就是绘制分镜头草图了，绘制草图就是将构思进一步视觉化的重要 一步。这体现了制作

12、者的创作设想和艺术风格，分镜头草图是由图画加文字 5 组成的，其表达的内容包括镜头的类别和运动、人物与场景的构图和光影、运 动方式和时间、音乐与音效等。其中每个图画都代表着一个镜头，使用文字来 说明镜头的长度、人物台词及动作等内容。 在人物设计初期，需要在纸上画出人物的大概形态，包括人物或动物的 外型与动作设计、器物造型等设计，造型设计的要求比较严格，包括标准造型、 转面图、结构图、比例图、道具服装分解图等，通过角色的典型动作设计(如几 幅带有情绪的角色动作体现角色的性格和典型动作)，并且附以文字说明来实 现。超越建筑多媒体提倡造型可适当夸张、要突出角色特征，运动合乎规律。 若在制作的过程中无

13、法想象出人物在运动过程中的状态时也需要进行纸上创 作，然后再进行绘制。 其中场景是整个动画片中景物和环境的来源，在比较严谨的场景设计中 要绘制的包括平面图、结构分解图、色彩气氛图等，通常用一幅图来表达。 （二）片段的制作（二）片段的制作 在准备工作都完成之后，接下来就是创建模型了。建模，是制作者根据前 期的造型设计，通过三维建模软件在计算机中绘制出角色模型。这是三维动 画中很繁重的一项工作，需要出场的角色和在场景中会出现的物体都要建模。 建模的灵魂是创意，核心是构思，源泉是美术素养。但是开始建模时，应该注 意要在表现出必要细节的前提下尽量地减少场景的复杂度，这样才不会因为 占用太多的系统资源，

14、而导致程序的崩溃。 接着就是对材质贴图与灯光进行设置了。材质即材料的质地，就是给模 6 型赋予生动的表面特性，具体体现在物体的颜色、透明度、反光度、反光强度、 自发光及粗糙程度等特性上。贴图是指把二维图片通过软件的计算贴到三维 模型上，形成表面细节和结构。对具体的图片要贴到特定的位置，三维软件使 用了贴图坐标的概念。一般有平面、柱体和球体等贴图方式，分别对应于不同 的需求，使模型的材质与贴图要与现实生活中的对象属性相一致。 灯光的设置，目的是最大限度地模拟自然界的光线类型和人工光线类型。 在三维软件中的灯光一般有泛光灯(如太阳、蜡烛等四面发射光线的光源)和 方向灯(如探照灯、电筒等有照明方向的

15、光源)。灯光起着照明场景、投射阴影 及增添氛围的作用。通常采用三光源设置法：一个主灯，一个补灯和一个背灯。 主灯是基本光源，其亮度最高，主灯决定光线的方向，角色的阴影主要由主灯 产生，通常放在正面的 3/4 处即角色正面左边或右面 45 度处。补灯的作用是 柔和主灯产生的阴影，特别是面部区域，常放置在靠近摄影机的位置。背灯的 作用是加强主体角色及显现其轮廓，使主体角色从背景中突显出来，背景灯 通常放置在背面的 3/4 处。 材质贴图和灯光与渲染的好坏是紧密相连的，由于每种软件的技术与硬 件配置需求不同，因此我们应该视乎自己计算机的软、硬件配置来对模型进 行材质编辑。 再之后就是对动画进行调节了

16、，动画的调节相对来说要难一些，我们要 根据分镜头草图与动作设计，运用已设计的造型在三维动画制作软件中制作 出一个个动画片段。动作与画面的变化通过关键帧来实现，设定动画的主要 画面为关键帧，关键帧之间的过渡由计算机来完成。三维软件大都将动画信 7 息以动画曲线来表示。动画曲线的横轴是时间(帧)，竖轴是动画值，可以从动 画曲线上看出动画设置的快慢急缓、上下跳跃。如 3DSMax 的动画曲线编辑 器。三维动画的动是一门技术，其中人物说话的口型变化、喜怒哀乐的表情、 走路动作等，都要符合自然规律，制作要尽可能细腻、逼真，因此动画师要专 门研究各种事物的运动规律。如果需要，可参考声音的变化来制作动画，如

17、根 据讲话的声音制作讲话的口型变化，使动作与声音协调。对于人的动作变化， 系统提供了骨骼工具，通过蒙皮技术，将模型与骨骼绑定，易产生合乎人的运 动规律的动作。 （三）后期制作（三）后期制作 最后就是特效的制作与动画的渲染了，进行动画的输出时，主要在渲染 质量和渲染时间两者间平衡好。在 3D 动画中大部分的特技效果都是渲染之 后再在合成软件中进行合成的，这样既节省时间和成本，又可以得到比较好 的效果。 然而我们常常在制作动画之前都很容易会忽略了对动画剧情的构建，都 是一开始就直接进行角色或场景的建模，但就如上面所说的在制作任何一个 动画之前都要对动画的剧情、人物进行详细的构思，这样子制作时才会事

18、半 功倍，否则就会事倍功半。因此我们在每次制作动画之前都应该认真的进行 动画剧情的构想，之后再进行角色与场景的建模。 8 （四）三（四）三维动维动画短片画短片实实例制作分析例制作分析 1、建筑建模 建筑模型的创建方法很多，包括多边形建模与 nurbs 曲线建模，在 3Dsmax 中，由于对 nurbs 的支持并不完美，在制作复杂模型时从操作方式上 不能很好地体现出 nurbs 的优点，因此使用 3Dsmax 建造复杂模型是也多是 使用多边形建模。那建筑的模型是如何创建呢？由于建筑的对称性，所以在 建模时都是使用对称法做的。下面就让我们来看看使用多边形建模法是如何 创建出建筑的。 （1（ 科学城

19、建模是根据全国最新技术激光雷达经过航拍得到科学城正射 影像和激光点云经过 pos 得到如图 1 图 1 9 （2（ 经过先前激光点云制作成盘在导入 cad 中创建 3 维建筑模型如图 2 图 3。 图 2 图 3 （2）做好以上工作后吧 cad 模型导入到 3dmax 中进行贴图就形成了和现实很 10 接近的虚拟建筑了如图 4 所示： 图 4 （3）虽然除了这种方法外，我们还能使用 nurbs 曲线来制作，但由于使用 Nurbs 曲线需要制作者有比较好物理数学知识，因此并不适合初学者使 用。即使多边形建模比较麻烦但由于它易于 操作，就算是初学者也能很 好的制作出建筑的模型。 2、街道动画制作

20、（1（ 摄像机是街道动画是很重要的环节是确定动画效果的关键，根据下 面我们看看是怎样为场景打摄像机的。 11 1（在 max 场景中选好场景视角放入一部摄像机，在摄像机要经过的虚拟地 面画线描点来创建摄像机运动路径（注意：摄像机路径一般是两条）。如图 5 图 5 2）max 中动画有很多种创建方法，如路径约束、轨迹动画等，下面我们就用 路劲约束来制作动画，创建好路径和摄像机，我们先打开如图 6 所示的路劲约束 来创建场景中的摄像机动画。如果发现摄像机抖动，我们应该查看摄像机视点动 画速度和参数，具体参数是多少没有明确的数字，只有一步一步的调试直到得到 想要的效果。 12 图 6 （2（ 场景中

21、动画制作如汽车动画制作 1（同理我们为汽车制作动画时应该为它在场景中创建路径。如图 7 所示： 图 7 13 2（当汽车路径创建好之后我们来创建汽车的路径约束动画如图 8 所示 图 8 3、整体截图如图所示： 14 图 6 4、下面我们看看街道动画的镜头 三三 三三维动维动画的画的发发展前景展前景 尽管中国动画业目前尚与世界水平有较大差距，但作为新世纪的朝阳产 业，中国的本土动画制作从未放弃过努力，尤其在 3D 动画领域，佳作不断， 呈现了一派欣欣向荣的蓬勃发展景象。虽然国内不少动画企业都已经掌握了 先进的 MOTIONCAPTURE 机器（三维动作捕捉器），但是在如何让动作流利、 细节生动、

22、短期内大量制作方面都存在弊端，所以这也使得国内在 3D 动画方 面几乎空白一片，而灵彩数码制作过国内最早播映的三维动画片反斗天庭， 填补了这一空白。我们有理由相信，随着我们国家经济、文化、科技的不断发 展，以及动画产业市场的不断成熟，并伴随着众多热爱动画的专业人士的不 断努力，中国的动画业必将迎来另一个新的高峰。 四四 总结总结 通过上述 3D 动画的制作与分析，我们可以清楚的认识到三维动画技术 的复杂性，可以说就连最优秀的 3D 设计师也不大可能精通三维动画的所有 方面，所以热爱 CG 动画的爱好者们 视屏 15 虽然可以利用 3Dsmax 来制作动画小短片，但想要制作出好的 3D 动画还是

23、 存在着一定的难度。 从上面的例子可以看出，往往一部好的三维动画，除了需要制作者有很 好的软件操作能力、创新能力与优秀的空间感觉，更重要的是要有很强的团 队合作意识。而随着我国计算机技术在三维动画制作方面的日益成熟，三维 动画的制作会更加的简单，分工也会更加的明确细致。而通过丰富的想象力 和创造力创作出来的动画片既是对文化的传承,也是对传统的发展和创造。 五五 致致谢谢 在论文完成之际，无论是在论文的选题和资料的收集方面，还是在论文的 构思与内容的整合方面，我都经过认真思考，审核完成的。最后感谢高老师对 我的指导，在毕业设计中他给予了我细致的辅导和有意的修改意见。特别是 他广博的学识、深厚的学

24、术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使 我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。 六六 参考文献：参考文献： （1）尖峰科技， 3Ds Max 2010 宝典，中国青年出版社，2010.1 16 （2）张瑞兰， 3Ds Max9 三维动画创作实用教程，清华大学出版社 2009.1 （3）王瑶， 3Ds Max 大讲堂character studio 角色动画全实例学习， 北京科海电子出版社，2009.11 （4）佚名， 3D 动画短片的制作 http:/ 17 参考文献 1毛峡，丁玉宽 图像的情感特征分析及其和谐感评价J 电子学报, 2001，29(12A)： 1923-1927 2

25、 Mao Xia, et al. Affective Property of Image and Fractal DimensionJ. Chaos, Solitons & Fractals U K， 2003:V15 905-910 3 毛峡 绘画的音乐表现A 中国人工智能学会 2001 年全国学术年会论文集 4 北京： 北京邮电大学出版社, 2001：739-740 5 张和生 地质力学系统理论D 太原： 太原理工大学， 1998 6 冯西桥 核反应堆压力容器的 LBB 分析R 北京： 清华大学核能技术设计研究院， 1997 7 姜锡洲 一种温热外敷药制备方案P 中国专利： 881056078， 1983-08-12 8 GB/T 161591996， 汉语拼音正词法基本规则S 北京： 中国标准出版社， 1996 9 毛 峡 情感工学破解舒服之迷N 光明日报， 2000-4-17(B1) 10王明亮 中国学术期刊标准化数据库系统工程的EB/OL. http:/ 10-2.html,1998-08-16/1998-10-04 18