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1、本 科 生 毕 业 论 文题 目： 3D动画设计研究 院 系： 信科院计算机系 专 业： 网络工程 学生姓名： 李诚 学 号： 04371025 指导教师： 陈炬桦（副教授） （职 称）二 8 年 4 月3D 动画设计研究李诚网络工程导师：陈炬桦摘要注意一下各种场合播放的动画影片，电视节目广告，节目片头，游戏CG，也许，您已经感到3D动画的时代已经悄悄来临了。一点没错，一般媒体所展现的视觉效果已经无法满足人们寻求动、静、变丰富视觉感官的多种要求.为了适应这种要求，3D动画应运而生，它是将人类的艺术创作以科技的手法呈现出更动态的效果。然而更高的要求就意味着更大的设计难度，在3D动画中，不管是模型
2、的建立或者是运动的规划还是环境的设计，都比其他类型的动画复杂很多。但这并不能阻挡人类对更高更远更快的追求，人们在不断的探索中发现了许多便捷的技巧和方法，使3D动画的设计变的越来越容易，原来越大众化。本文以3DSMAX为平台解析3D动画设计中的技巧与方法。其中本文的第一章主要简单陈述一下3D动画发展的历史以及制作需要的过程，并简单说明一下人们使用的一些技巧和方法。第二章主要介绍动画制作软件3DSMAX，第三章到第五章具体说明现在主要用到的一些技巧和方法。关键词：3D动画，3DSMAX，技巧与方法。THE RESEARCH OF 3D CARTOON DESIGNLi ChengNetwork E
3、ngineeringTUTOR: Chen JuhuaAbstract If you take attention to the film of cartoon, the advertisement between the TV programs, the CG of the game, maybe you have taken a feel about that the times for 3D cartoon is coming. Admittedly, people havent been satisfactory to the show which the simple medium
4、supply, they look for a more finished cartoon what could contain action, stillness and change. With this demand, the 3D cartoon appeared. She takes a big progress to the cartoon with the way of science. But the more demand, the more difficulty. It is hard to do a 3D cartoon for the trouble in the fo
5、undation of model, the tract of move and the design of the environment. But the difficult can not stop the step people look for the thing with the higher, faster, farer characters, they discovered more and more method when they do cartoon. And it is easier and easier to do cartoon. 3D cartoon is mor
6、e and more popular. The dissertation discusses the skill and method of the cartoon doing by some shortness 3D cartoon or some 3D picture produced by the 3DSMAX software. In the part one of this dissertation we can see the history of the 3D cartoon and the importance of the using of skills and method
7、s. In the spare part I will introduce the 3DSMAX software and take a particular show about the skill and method using now in the cartoon doing.Keywords: 3D Cartoon, 3DSMAX, Skill and Method.目录第一章 前言11.1 3D动画发展历史11.1.2 3D动画的含义11.1.3 3D动画的发展历史11.2 3D动画的各个阶段21.2.1 模型和场景的建立21.2.2 物体的运动21.2.3 摄像机与灯光31.2.
8、4 物体的材质41.2.5 粒子系统41.2.6 渲染与动画的输出4第二章 3DSMAX简介52.1 3D Studio MAX 溯源52.2 3D Studio MAX的诞生52.3 3D Studio MAX的功能7第三章 模型的建立93.1 基本的几何图形以及其他一些扩展的复杂图形93.2 编辑图形中的点线面93.3 布尔运算93.4 阵列103.5 二维到三维的转换器103.6 粒子系统11第四章 材质与灯光124.1 材质的编辑124.1.1 材质类型图片的使用124.1.2 材质属性编辑124.2 材质的类型134.2.1 Multi/Sub-object 多维子材质134.2.2
9、 Double Sided 双面型材质134.2.3 Raytrace 光线追踪材质类型134.3 灯光的类型144.3.1 TARGET SPOT：目标式聚光灯目标聚光灯144.3.2 FREE SPOT：自由式聚光灯144.3.3 TARGET DIRECT：目标式平行光144.3.4FREE DIRECT：自由式平行光144.3.5 OMNI：泛光灯154.4 灯光的属性15第五章 动画与渲染165.1 关键针165.2 运动控制器的使用165.3 摄影机的使用175.4 渲染18第六章 结论20致谢21参考文献2221第一章 前言1.1 3D动画发展历史 1.1.2 3D动画的含义三维
10、动画，又名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种新兴技术。三维动画软件在计算机中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让计算机自动运算，生成最后的画面。 1.1.3 3D动画的发展历史其发展到目前为止可以分为3个阶段。1995年至2000年是第一阶段，此阶段是三维动画的起步以及初步发展时期。在这一阶段，皮克斯、迪斯尼是三维动画影片市场上的主要玩家。 2001年至2003年为第二阶段，此阶段是三维
11、动画的迅猛发展时期。在这一阶段，三维动画从“一个人的游戏”变成了皮克斯和梦工场的“两个人的撕咬”：你（梦工场）有怪物史瑞克，我（皮克斯）就开一家怪物公司；你（皮克斯）搞海底总动员，我（梦工场）就发动鲨鱼黑帮。 从04年开始，三维动画影片步入其发展的第三阶段全盛时期。在这一阶段，三维动画将演变成“多个人的游戏”：华纳兄弟电影公司推出圣诞气氛浓厚的极地快车；曾经成功推出冰河世纪的福克斯再次携手在三维动画领域与皮克斯、梦工场的PDI齐名的蓝天工作室，为人们带来冰河世纪2此外，皮克斯推出自己的第一部独立影片蹩脚炖菜。而迪斯尼也将推出第一部独立制作的三维动画影片小鸡。至于梦工场，则制作了怪物史瑞克3，并
12、且将怪物史瑞克4的制作也纳入了日程之中【5】。1.2 3D动画的各个阶段因为不同3D动画设计软件编码实现的不同，可能有些具体的操作有所差异，但在制作动画的基本原理上基本都是差不多的。除了剧本和人物，环境等规划外，3D动画在制作工程中最重要的莫过于具体的实现这一部分。一般这个阶段都要经历下面的几个过程，分别是模型和场景的建立，需要运动物体的运动轨迹设定以及其他的一些动画参数，虚拟摄像机和灯光等环境因素的使用，最后还有物体材质以及渲染等。而其中在各个环节上使用技巧和方法也不同。1.2.1 模型和场景的建立虽然模型和场景都是些静态的东西，不能说是动画里面最重要的属性，但这些都是人们看动画是的第一感观
13、，只有好的模型和场景才能引起他们的兴趣，吸引他们继续看下去。当然所谓好的场景和模型并不就是美的，漂亮的场景和模型，华而不实是不行的。在模型和场景的建立过程中，最重要的是建立出来的东西整体上的和谐，也就是要尽量做到动画类型，基调和背景相符合。不管在色调，大小比例甚至外型和人物的衣着方面，都要做到统一。就比如，你要做一个搞笑片，那你可以让模型搞笑夸张一点，却不要让色调太冷。你要做一个言情片，就不能让每个人都像怪物一样，那样一般人可接受不了。适当的夸张以及对现实的合理写实，能给人一种身临其境的感觉，能给人一种美的享受。因为适当的夸张能给人满足人们对于超越现实的幻想，与现实的对应才能让动画不虚无，有质
14、感。在现有的大多数动画制作软件中，模型的设计一般都是由一些基础的几何图形，通过多种变化，来生成要求的模型。而场景一般都会用一些图片或简单的图形来构成。1.2.2 物体的运动所谓动画，就是会动的画。没有了运动，就无所谓动画了。可见，动画中各种对象的运动对于动画的重要性。华丽的动画能给人以视觉上的冲击，给人带来震撼的感觉，让人看完以后回味无穷。动不是简单的动，而是要动的有规律，动的自然。就好像做人的跑步动画就得符合人跑步是的规律，做球的下落运动就得符合自由落体运动的规律等。但除了这些，还有很重要的一点是运动的对象之间的联系，现实中运动物体之间都是有直接或间接有着联系的，如何在动画中把握住这些联系是
15、一个很重要的问题。在同一个场景同一个时间段中不可能一直都只有一个对象在运动， 如何做好其他非主要对象的运动以配合只要对象的运动是值得深思的。总之，如果用一个词可以来修饰的话，那就是自然。动画的动有两中类型，一个是物体空间上的变化，另外一种是形状，大小，颜色等属性的变化。在现在的大多数3D动画制作软件中，除了通过关键针（auto key）的传统动画制作方法外，还有很多通过数学，物理规律来制作动画的方法，它们一般都是通过一些途径(如函数等)来获得所需对象的运动轨迹，然后让对象按照轨迹来进行运动或变化。当然还有很多方法，在此不一一列举。1.2.3 摄像机与灯光我们经常能在动画中看到各种画面的切换以及
16、镜头的拉远或拉近或移动，让我们更好更自然的去跟踪注意主要对象，还是很多种特定画面表达形式（如第一视角，画面旋转等）。这些是怎么实现的呢？没错，就是通过动画设计软件提供的虚拟摄像机来实现的。在动画制作中，我们可以在任何时间任何地点设置摄像机，我们可以在这些摄像机中切换，也可以随时对这些摄像机进行操作（旋转，位移等）。动画中灯光系统是一个模拟太阳，电灯或其他发光体的系统。它能在动画中很容易的模拟很多种发光体，让动画更绚丽更自然。在动画制作中，我们可以改变发光体的位置，可以设置它的强度，作用范围，甚至可以让这些属性随着时间的改变而改变。摄像机和灯光是动画中不可或缺的一部分，没有一部动画是可以不用到它
17、们的，即使只有几分钟。1.2.4 物体的材质物体的材质就好比人的衣服，是本体的衬托，是给本体进一步升华的潜力。虽然材质在动画中限制不是很多，可以有各种各样的方案，但好的适合的材质能给对象生命力，让对象更有质感，与环境更和谐。 材质选择一般都是利用一些已有的图像，或直接引用，或合成分解，然后付给对象。其中有很多参数，如材质的反光度，感光度，漫射，反射等都对材质的效果有很大的影响，这些都要靠平时的积累以及灵感，可以各自琢磨，很少有一定的规律。当然，简单的材质（如只有颜色）可以直接用调色板获得，这里并不讨论。1.2.5 粒子系统粒子系统是很多3D制作软件里面很重要的一个部分。所谓粒子系统，就是能产生
18、很多细小颗粒的接口，它主要用于模拟大部分的含有大量粒子的对象（如雪花，瀑布飞溅出来的水花，喷泉等）。在这里之所以把粒子系统单独拿出来说，是因为它是3D动画制作中必不可少的一个部分，也是很重要的一个部分。它在对环境的渲染还有对特定模型的实现上有着很大的贡献。如果用好粒子系统，能更好的美化动画。1.2.6 渲染与动画的输出当所有的准备都完成后，就可以通过渲染身成动画。在渲染框中，有高级照明，光线跟踪器，渲染器等属性框，可以设置背景，体积光等光影舞台效果，还可以设置压缩方式，输出格式等。3DSMAX提供直接的渲染按钮，但很多时候都是通过Video Post添加队列来编辑渲染过程。总之，作为动画制作的
19、最后一步，它是与前面的过程紧密结合的，不管是灯光，材质，摄像机还是粒子系统，都影响着渲染的效果。第二章 3DSMAX简介2.1 3D Studio MAX 溯源DOS 版本的3D Studio 诞生在80 年代末，那时只要有一台386 DX 以上的微机就可以圆一个电脑设计师的梦。但是进入90年代后，PC 业及Windows 9x 操作系统的进步，使DOS 下的设计软件在颜色深度、内存、渲染和速度上存在严重不足，同时，基于工作站的大型三维设计软件Softimage、Light wave、Wave front 等在电影特技行业的成功使3D Studio 的设计者决心迎头赶上。与前述软件不同，3D
20、Studio 从DOS 向Windows的移植要困难得多，而3D Studio MAX的开发则几乎从零开始。2.2 3D Studio MAX的诞生从1993 年1 月开始，Gary Yost 将一群志同道合的编程专家召集起来开始3D Studio MAX 的开发工作，但他们并不是在一起而是分散在美国各地进行工作，无形中增加了开发的难度。与此同时，他们还在进行3D Studio 3 的开发工作，虽然不能全力以赴地开发3D Studio MAX ，然而他们清楚，如果1996年之前不能拿出针对Windows 的开放的面向对象性的程序，3D Studio 就会被淘汰。12个月以后一个雏形产生了。Ga
21、ry 陆续将Bon Brittain 、Dan Silva 、Michael Girad 、Susan Amkrant 和John Chadwick 引进Yost 小组，他们原来在其他公司的工作经验为3D Studio MAX 的开发做出了贡献。1994年，Yost小组发行了最新的DOS 版3D Studio 的IPAS 特技模块。不久，3D Studio 3 的外部插件升级版3D Studio 4 公布了，这也是3D Studio 在DOS中的最后一个版本。1994年10月，MAX开始进入外壳编写工作，由于小组成员分散在各地，他们之间只好通过互联网传输数据，但线路问题一直困扰着工作的进行，直
22、到申请到高速ISBN 调制解调器。1995年8月，Gary第一次向公众展示了3D Studio MAX ，虽然还没有渲染器，但其他部分运行良好，人们认为Yost小组取得了惊人业绩。1996年4月，3D Studio MAX 1.0 诞生了，其工作界面如图2 - 1 所示【4】。图2-1 3D Studio MAX 1.0 的工作界面 从1997 年到1998年，Autodesk 公司又陆续推出了3D Studio MAX 2.0、3D Studio VIZ 和3DStudio MAX 2.5 的版本，如图2 - 2 所示。3D Studio MAX 2.0 对1.0 做了1000多处改进，3D
23、 Studio MAX 2.5 对2.0 做了500多处改进。3D Studio MAX 2.5 的出现使MAX 跨入了优秀三维软件阵营。以往工作站独享的NURBS 建模现在3D Studio MAX 也有，设计师可通过其自由创建复杂的曲面；上百种新的光线及镜头特效充分满足了设计师的需要；面向建筑设计的3D Studio VIZ可以满足建筑建模的需要；支持OpenGL 硬件图形加速既提高品质又加快着色速度等等，使3D Studio MAX 几乎超过了一般的工作站软件【4】。图2-2 3D Studio MAX 2.5 的工作界面 2002年到2006年，3ds max以每年一更新的速度相继发布
24、升级版本，从5.0一直升级到9.0，每个版本都有重大的改进。具体不详细说明。2.3 3D Studio MAX的功能 3DSmax几乎1，2年就更新一次，可见社会需求之大。从3ds max系列的发展来看，Discreet公司着力于专业化，“Autodesk VIZ”着重于建筑效果，“GMAX”则着重在三维游戏开发，“Plasma”主要应用于网络三维动画。Discreet公司集中了大量的精力去发展高端的角色动画和渲染合成技术。它集众家之长，提供了当前流行的绝大部分造型以及渲染设计功能，在电脑游戏、电视广告、电影制作、机械制造、科技教育、军事技术、科学研究等各个领域都有广泛的运用。 利用3ds m
25、ax软件，能制作细腻的画面、宏伟的场景和逼真的造型，能使得电视广告变得五彩缤纷，活泼动人，而且制作成本比实地拍摄要低得多。在医学方面，可以将细微的手术过程模拟放大到屏幕上进行观察，极大地方便了学术交流和教学演示。3ds max可使用户极为轻松地将任何对象形成动画。实时的可视反馈使用户最大限度的直觉感受，编辑堆栈能够方便自由地返回创作的任何一步，并随时修改。特别是现在机械产品、建筑、装潢及各种工艺设计变得愈来愈复杂，其设计、改造也离不开3D模型的帮助。 3ds max是一个比较复杂的软件，涉及的命令相当的多，要熟练地掌握它，必须经过大量的实践。如果具备一定的美术构图和色彩知识，对制作高质量的三维
26、模型是很有帮助的。第三章 模型的建立为了满足能建立各种各样的模型的需要，对于建立模型3DSMAX提供方法和方式多种多用，只要是能做出来的方法都是可以的。3.1 基本的几何图形以及其他一些扩展的复杂图形除了比如2维的圆形，长方形，三角形等和3维的球体，长方体，圆柱体等外，3DSMAX还给出了如通道，T型，茶壶，星形，胶囊，软管，门窗等一些扩展或复合的图形，这大大的方便了我们在构造模型中节省一些繁琐的小操作。虽说有些简单物体可以通过基本图形的拼凑来完成，但大多数物体都是复杂的，不规则的，有些甚至奇形怪状，没什么规律可寻，所以单靠这些图形是构建不了模型的。那么就需要一些其他的操作来完善，我将在下面介
27、绍几种经常用到的操作。3.2 编辑图形中的点线面点连成线，线连成面。这是我们所知道的数学真理。虽然为了节省内存空间和减轻CPU的负担，在3DSMAX中，一般都用有限个顶点表示一条线，有限条线来表示面，但还是遵循上面的原理的，所以，图形可以通过不同层面的编辑来达到预定的效果。我们可以让图形以顶点的方式来进行编辑，通过改变某个或某些顶点的位置来改变图形，以达到预定的目标。我们也可以让图形以线的形式存在，通过改变某条或某些线的属性来改变图形。我们还可以直接对复杂图形的某个面直接进行编辑，只要我们用面级来表示图形。当然，在编辑图形中，这三种方式一般都是混合使用的，需要什么，就做什么。3.3 布尔运算在
28、制作模型中经常用到的不能不说Boolean，尤其是Boolean里面的相减运算，Boolean的原理是对两个或多个图形进行布尔运算，不要看简单，很多复杂的图形都是多亏了它才做出来的。其中最常见的就是挖洞，其实就是在某个图形上面弄一个孔，当然这个孔也是有形状的。在3D空间里，如果两个图形有重叠，当我们用一个图形Boolean减一个图形时，由集合论知道，相同的元素不见了，也就时重叠的部分消失，所以我们可以用这个操作来给很多图形挖各种各样的洞。它还有一个经常用到的功能就是遮挡，典型的例子就是日食和月食。Boolean的其他运算用的比较少，这里不一一说明。3.4 阵列Copy是很平常的事，不过这里介绍
29、的不是简单的Copy，而是由聪明的Copy。阵列复制有3个主要属性，分别是位移，旋转，缩放。阵列会对Copy出来的图形作3方面的操作。首先，它会把Copy出来的图形在指定方向上移动的给定的单位，然后以图形的轴心为基准旋转给定的度数，同时还会以给定的缩放倍数缩放Copy得到的图形。阵列还提供了其他如Copy个数，方式等属性，通过设置这些属性，你可以通过Copy完成很多复杂的图形（如铁链，喷泉等）。因为旋转属性的关系，在建模中阵列经常与轴心的修改一起被使用。 3.5 二维到三维的转换器把二维图形转化维三维图形的方法又很多种，其中经常用到的有挤出，车削，倒角，放样。挤出，把二维图形按照给定的厚度挤出
30、三维图形。车削，以某个边为标准把一个二维模型旋转一周形成三维图形。相对于傻瓜机般的挤出和车削操作，倒角和放样要高级的多。虽然倒角和放样有很多相似之出，不过就应用面而言，放样还是要高级一些。倒角轮廓只能做倒角，最多只有3层，能做倒角的只有上下两层。放样可以做N多层，以及能做N多倒角轮廓做不来的造型。放样是一种传统的三维建模技法，使截面形沿着路径放样形成三维物体，在路径的不同的位置可以有多个截面形。轮廓倒角有点类似于放样，但是轮廓倒角只能拾取一个截面。放样物体的修改更加方便灵活，可以设置其表面参数、路径参数和外表参数，由其是通过“放样变形”可以将放样物体编辑修改得更加复杂和逼真。而轮廓倒角编辑器所
31、产生的三维物体自身确极少参数，只有一个“拾取截面”参数供你用用。 放样常用于创建各种三维模型，在效果图的形成中是不可缺少的工具。轮廓倒角主要用于室内设计，比如有一定倒角的台灯、围棋盘、室内天花板的边框等。3.6 粒子系统顾名思义，能发射大量粒子的系统就是粒子系统。它可以直接模拟如烟花，喷泉的水柱，火箭喷射出的火花，雪等主要由粒子组成的模型，是应用面很广的高级模拟器。3DSMAX中提供了很多粒子系统，通过设置粒子的速度，大小，数量，存活周期等属性来模拟各种不同的模型。第四章 材质与灯光 4.1 材质的编辑4.1.1 材质类型图片的使用除了单纯的颜色设计外，材质最重要的来源是现实世界的图片。通过把
32、现实世界中的图片赋给模型，让模型表面与它模拟的现实对象一致，能让模型更逼真，更生动。不过有时候现有的图片并不能满足需要，这时我们可以通过对2张或几张的图片进行合成来获得需要的材质（如山体的材质可以用森林和石材的图片合成等），合成有许多不同的方法(如噪波，光线追踪等)，有时候要看灵感，多试几下是有好处的。3DSMAX自带的材质库有各种各样的材质图片，合理的应用好这些图片是很重要的。4.1.2 材质属性编辑材质有很多属性，它们对材质的效果有很大影响。包括：Diffuse：漫反射颜色，物体的主要色彩。 Ambient：环境色，物体受到外部环境影响时所发出的色彩，一般情况下没有任何效果。 Specul
33、ar：高光色，物体全反射的色彩。Specular Level：高光强度。一般金属，陶瓷等比较坚硬和光滑的物体有比较的高光。而墙体、布料、陶土等材质的高光就比较弱、甚至是没有高光。 Glossiness：反光面积、也就是高光点的大小。 Soften：高光的柔和度。不是很常用的一个参数。 SelfIllumination：自发光参数。让物体产生荧光的效果。但是一般情况下不可以进行照明。 Opacticy：不透明度、100为完全不透明，0为完全透明。制作玻璃等透明物体可以把参数调为（1030）。4.2 材质的类型4.2.1 Multi/Sub-object 多维子材质功能：可以让材质拥有多个子材质组
34、成 。主要参数： Set Number：设定材质的数量；Add：增加一个子材质；Delete：删除当前选择的材质；另外除了材质本身以外我们还需要对物体进行材质ID号的指定。 4.2.2 Double Sided 双面型材质 功能：给同一个表面的正反方向分别赋予材质。 主要参数： Translucency：透明属性，让物体表面有半透明的效果；Facing Material：正面材质； Back Material：背面材质。 4.2.3 Raytrace 光线追踪材质类型 功能：制作半透明材质、金属和玻璃材质。特点：是光线追踪速度快。 与标准材质不同的地方： Transparency：透明度，黑色
35、表示不透明，白色则刚好相反，物体变为透明后就自动带有折射效果。 （Advanced Transparency：高级透明；）Reflect： 反射，黑色代表没有任何反射效果； Color：染色、End决定色彩的浓密程度； Fog：让透明物体有一种雾状透明的效果。4.3 灯光的类型4.3.1 TARGET SPOT：目标式聚光灯目标聚光灯除了有一个起始点以外还有一个目标点。起始点表明灯光所在位置，而目标点则指向希望得到照明的物体。用来模拟的典型例证是手电筒、灯罩为锥形的台灯、舞台上的追光灯、军队的探照灯、从窗外投入室内的光线等照明效果。可以在正交视图（即二维视图如顶视图等）中分别移动起始点与目标点
36、的位置来得到如意的效果。起始点与目标点的连线应该指向希望得到该灯光照明的物体。检查照明效果的一个好办法就是把当前视图转化为灯光视图（对除了泛光灯之外的灯光都很实用）。4.3.2 FREE SPOT：自由式聚光灯与目标式聚光灯不同的是，自由式聚光灯没有目标物体。它依靠自身的旋转来照亮空间或物体。其它属性与目标式聚光灯完全相同。如果要使灯光沿着路径运动（甚至在运动中倾斜）， 或依靠其它物体带动它的运动，请使用自由式聚光灯而不是目标式聚光灯。通常可以连接到摄像机上来始终照亮摄像机视野中的物体（如漫游动画）。如果要模拟矿工头盔上的顶灯，用自由式聚光灯更方便。只要把顶灯 连接到头盔上，就可以方便地模拟头
37、灯随着头部运动的照明效果。调整自由式聚光灯的最重要手段是移动与旋转。如果沿着路径运动，往往更需要用旋转的手段调整灯光的照明方向。4.3.3 TARGET DIRECT：目标式平行光起始点代表灯光的位置，而目标点指向所需照亮的物体。与聚光灯不同 ，平行光中的光线是平行的而不是呈圆锥形发散的。可以模拟日光或其它平行光。4.3.4FREE DIRECT：自由式平行光用于漫游动画或连接到其它物体上。可用移动、旋转的手段调整灯光的位置与照明方向。4.3.5 OMNI：泛光灯泛光灯属于点状光源，向四面八方投射光线，而且没有明确的目标。泛光灯的应用非常广泛。如果要照亮更多的物体，请把灯光位置调得更远。由于泛
38、光灯不擅长于凸现主题，所以通常作为补光来模拟环境光的漫反射效果。4.4 灯光的属性NAME AND COLOR: 名字与颜色卷帘。你可以把灯光默认的名称改成容易辨认的名称。颜色跟其它物体不一样，既不代表灯光的光色（如发红光 的灯的颜色并不在此调整），也不表示视窗中灯光图标的颜色。 GENERAL PARAMETERS：普通参数卷帘。在此卷帘中可以设置灯光的颜色、亮度、类型等参数。各种灯光的设置比较雷同。 TYPE OF LIGHTS）PARAMETERS：（某种）灯光参数卷帘。所有的灯光都具备投影的属性。除了泛光灯外， 都有高亮区与衰减区的设置等选项。 ATTENUATION PARAMETE
39、RS：灯光衰减效果卷帘。自然界中的光线都是随距离衰减的，但是在MAX中默认的情况下可以照亮无限远的地方。为了模拟更现实的效果，在这个卷帘中，都提供了灯光随距离衰减的选项。 SHADOW PARAMETERS：阴影参数卷帘：提供两种阴影参数设置以供选择（贴图方式的阴影与光线追踪方式的阴影）。另外还有灯光在大气环境中阴影设置选项。 SHADOW MAP PARAMS：阴影贴图参数卷帘。提供各种质量的阴影贴图参数以满足不同的需要。在灯光创建以后，将有一个新的卷帘出现：ATMOSOPHERES & EFFECTS（大气环境与特效）。其实是创建一些环境特效（如体光、眩光）的快捷方式。第五章 动画与渲染作
40、为新生力量，3D动画发展到现在，秉承了2D动画制作的一些优良传统，又发展了自己的一些新的方法。5.1 关键针早在很久以前，2D动画软件就一直在使用关键针来制作动画，3D动画制作也继承了这个方法。它的基本思路是先在当前状态下插入一个关键针以记住当前的状态，然后经过一段时间后在另一个状态下插入另一个关键针，前后两个关键针记录的状态不一样，电脑生成从这个状态变化到另一个状态的动画。如果两个关键针之间的变化是简单的，可以直接由电脑生成，如果需要自定义变化过程，则两个关键针中间的那段游标需要经过拉拽。不过关键针一般只适合于制作简单的运动，制作复杂的动画对于它来说过于繁琐。5.2 运动控制器的使用3DSM
41、AX提供了很多用与控制运动的控制器，它们大多都是基于轨迹视窗的轨迹图来操作的。轨迹图视窗有很多属性，它们都可以集中表现在轨迹图上，在轨迹视图中几乎可以实现任何动画，轨迹视窗如图51所示。基于轨迹图，主要有以下几种方法：路径控制器：经常与虚拟体一起使用，功能是让一个物体以给定的路径进行运动。经常用于有特定轨迹的运动。（虚拟体：操作是用的辅助对象，在渲染出的动画中不会显示）噪声控制器：噪声控制为对象在一定帧数内提供了运动随机参数的动画。噪声控制器是随机化的参数不需要使用关键点。当需要围绕一个给定值完全随机动画时使用噪声控制器，例如使一个对象在某一位置摇摆。图51旋转控制器：基于角度的变化的轨迹图编
42、辑，是时钟动画，风扇动画等的主要控制器。 函数表达式：通过输入数学表达式，在轨迹视图中生成轨迹图，然后让对象按照轨迹图运功。主要用于有规律性的运动。修改器：通过对模型形状上的修改来生成变化过程动画。主要用于变形动画。还有很多种方法，基于应用性和篇幅的关系在这里不一一介绍。不过，不管是那种方法，都会在被操作对象的轨迹视窗中形成轨迹图，所以如果对动画不满意，都可以通过对轨迹图的编辑来修改动画，当然你也可以直接在对象的轨迹视图中画轨迹图以制作动画。在3DSMAX中，轨迹视图提供两种编辑方式，分别是曲线编辑器和摄影表。它们只是对轨迹图的显示方式不一样，效果是一样的。曲线编辑器用曲线表示轨迹，摄影表用列
43、表的形式表示轨迹。5.3 摄影机的使用摄影机是画面切换以及渲染画面选取的承担者。一般动画中都会用到不止一个摄影机，通过多台不同角度的摄影机的切换，能让动画更加具有灵性。在动画软件中通过虚拟摄影机选取一块区域来进行渲染，而不是全部渲染，能节省资源，突出重点5.4 渲染渲染，英文为Render,也有的把它称为着色，但我更习惯把Shade称为着色，把Render称为渲染。因为Render和Shade值两个词在三维软件中是截然不同的两个概念，虽然它们的功能很相似，但却有不同。Shade是一种显示方案，一般出现在三维软件的主要窗口中，和三维模型的线框图一样起到辅助观察模型的作用。很明显，着色模式比线框模
44、式更容易让我们理解模型的结构，但它只是简单的显示而已，数字图像中把它称为明暗着色法。在像Maya这样的高级三维软件中，还可以用Shade显示出简单的灯光效果、阴影效果和表面纹理效果，当然，高质量的着色效果是需要专业三维图形显示卡来支持的，它可以加速和优化三维图形的显示。但无论怎样优化，它都无法把显示出来的三维图形变成高质量的图像，这时因为Shade采用的是一种实时显示技术，硬件的速度限制它无法实时地反馈出场景中的反射、折射等光线追踪效果。而现实工作中我们往往要把模型或者场景输出成图像文件、视频信号或者电影胶片，这就必须经过Render程序。 Shade视窗，提供了非常直观、实时的表面基本着色效
45、果，根据硬件的能力，还能显示出纹理贴图、光源影响甚至阴影效果，但这一切都是粗糙的，特别是在没有硬件支持的情况下，它的显示甚至会是无理无序的。 Render效果就不同了，它是基于一套完整的程序计算出来的，硬件对它的影响只是一个速度问题，而不会改变渲染的结果，影响结果的是看它是基于什么程序渲染的，比如是光影追踪还是光能传递。 渲染的基本过程： :首先，必须定位三维场景中的摄像机，这和真实的摄影是一样的。一般来说，三维软件已经提供了四个默认的摄像机，那就是软件中四个主要的窗口，分为顶视图、正视图、侧视图和透视图。我们大多数时候渲染的是透视图而不是其他视图，透视图的摄像机基本遵循真实摄像机的原理，所以
46、我们看到的结果才会和真实的三维世界一样，具备立体感。接下来，为了体现空间感，渲染程序要做一些“特殊”的工作，就是决定哪些物体在前面、哪些物体在后面和那些物体被遮挡等。空间感仅通过物体的遮挡关系是不能完美再现的，很多初学三维的人只注意立体感的塑造而忽略了空间感。要知道空间感和光源的衰减、环境雾、景深效果都是有着密切联系的。 渲染程序通过摄像机获取了需要渲染的范围之后，就要计算光源对物体的影响，这和真实世界的情况又是一样的。许多三维软件都有默认的光源，否则，我们是看不到透视图中的着色效果的，更不要说渲染了。因此，渲染程序就是要计算我们在场景中添加的每一个光源对物体的影响。和真实世界中光源不同的是，渲染程序往往要计算大量的辅助光源。在场景中，有的光源会照射所有的物体，而有的光源只照射某个物体，这样使得原本简单的事情又变得复杂起来。在这之后，还要是使用深度贴图阴影还是使用光线追踪阴影？这往往取决于在场景中是否使用了透明材质的物体计算光源投射出来的阴影。另外，使用了面积光源之后，渲染程序还要计算一种特殊的阴影软阴影（只能使用光线追踪），场景中的光源如果使用了光源特效，渲染程序还将花费更多的系统资源来计算特效的结果，特别是体积光，也称为灯光雾，它会占用代量的系统资源，使